Sistema constructivo de la vivienda popular en sectores vulnerables de Bogotá. Diagnóstico

Transcripción

1 Sistema constructivo de la vivienda popular en sectores vulnerables de Bogotá. Diagnóstico Sergio Giovanny Valbuena Porras Milton Mena Serna César Augusto García Ubaque

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3 Sistema constructivo de la vivienda popular en sectores vulnerables de Bogotá. Diagnóstico Sergio Giovanny Valbuena Porras Milton Mena Serna César Augusto García Ubaque

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5 Agradecimientos Los autores expresan su profundo agradecimiento a todas las entidades que con su apoyo y con la información suministrada, hicieron posible la realización de esta investigación. Al Comité de Publicaciones de la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital y al grupo de evaluadores externos que con sus aportes y comentarios contribuyeron al desarrollo de los textos escritos y a la presentación del material, a la Editorial de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas por su paciencia y comprensión durante todo el proceso editorial, A nuestros colegas docentes y amigos de la Universidad de La Salle, de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, de la Universidad Nacional de Colombia y de la Corporación Universitaria Minuto de Dios (UNIMINUTO) por sus comentarios y sugerencias que contribuyeron a enriquecer este trabajo. A nuestras familias por su compañía y apoyo permanente y en últimas a DIOS, que es el más importante, porque con su gracia y su favor todo es posible Gracias!.

6 Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad Tecnológica Sergio Giovanny Valbuena Porras, Milton Mena Serna, César Augusto García Ubaque Primera edición, septiembre de 2014 ISBN: Dirección Sección de Publicaciones Rubén Eliécer Carvajalino C. Coordinación editorial Miguel Fernando Niño Roa Corrección de estilo Luisa María Navas Diagramación y montaje de carátula Lena Pardo González Editorial UD Universidad Distrital Francisco José de Caldas Carrera 24 No Teléfono: ext Correo electrónico: publicaciones@udistrital.edu.co Valbuena Porras, Sergio G. Sistema constructivo de la vivienda popular en sectores vulnerables de Bogotá / Sergio G. Valbuena Porras, Milton Mena Serna, César Augusto García Ubaque. -- Bogotá : Universidad Distrital Francisco José de Caldas, páginas ; 24 cm. -- (Colección tierra y vida) ISBN Vivienda popular - Bogotá (Colombia) 2. Vivienda de bajo costo - Bogotá (Colombia) 3. Construcción de viviendas - Bogotá (Colombia) I. Mena Serna, Milton, autor II. García Ubaque, César Augusto, autor III. Tít. IV. Serie cd 21 ed. A CEP-Banco de la República-Biblioteca Luis Ángel Arango Todos los derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida sin el permiso previo escrito de la Sección de Publicaciones de la Universidad Distrital. Hecho en Colombia.

7 Contenido Descripción de las bases de datos utilizadas...21 Entidad: Universidad Distrital Francisco José de Caldas (UD)...21 Entidad: Ingeniería y Proyectos de Infraestructura...24 Entidad: Departamento Administrativo de Planeación Distrital...24 Entidad: Fondo Local de Ciudad Bolívar...24 Consolidación general...24 Caracterización de la vivienda en sectores vulnerables en la ciudad de Bogotá...27 Características de los materiales en la vivienda...28 Características de la cimentación Características estructurales...36 Cubiertas y placas de entrepiso...46 Buenas prácticas constructivas Descripción de la fuente de información utilizada para establecer las buenas prácticas constructivas en vivienda informal Deficiencias constructivas típicas...54 Alternativas de reforzamiento estructural de viviendas populares ante eventos sísmicos...67 Componentes estructurales y no estructurales típicos que conforman las viviendas populares de la ciudad de Bogotá...67 Alternativas de reforzamiento y procedimiento constructivo Conclusiones y reflexiones...99 Bibliografía...101

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9 Lista de tablas Tabla 1. Resistencia mínima de las unidades para muros de mampostería confinada...29 Tabla 2. Características de cimentación evaluadas por metodología Tabla 3. Características de la estructura evaluadas por las metodologías...36 Tabla 4. Características de la estructura evaluada por las metodologías...46 Tabla 5. Características de la vivienda tipo...50 Tabla 6. Análisis de la normatividad técnica aplicable...51 Tabla 7. Métodos de reforzamiento de viviendas populares Tabla 8. Cuatro variables de métodos de reforzamiento de vivienda popular...74 Tabla 9. Reforzamiento en cimientos...95 Tabla 10. Reforzamiento en muros...96 Tabla 11. Reforzamiento en pórticos...97

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11 Lista de figuras Figura 1. Distribución geográfica, registros Convenio No. 006 de Figura 2. Distribución geográfica, registros Convenio No. 009 de Figura 3. Distribución geográfica, registros Convenio No. 174 de Figura 4. Distribución geográfica, registros Consultoría 795 de Figura 5. Distribución geográfica, registros finales...25 Figura 6. Número de pisos de la vivienda...27 Figura 7. Tipos de mampuestos utilizados en la vivienda...28 Figura 8. Tipos de acero en los elementos estructurales...29 Figura 9. Distribución de la resistencia del concreto...31 Figura 10. Resultados de la carbonatación en los elementos estructurales Figura 11. Tipo de cimentación sin considerar estructuras de nivelación...34 Figura 12. Tipo de cimentación en viviendas, incluyendo la nivelación...34 Figura 13. Estructuras de contención o nivelación Figura 14. Inconsistencias en el sistema estructural...37 Figura 15. Presentación de elementos en el sistema estructural en la vivienda...38 Figura 16. Ejemplo de ménsulas en viviendas...39 Figura 17. Ejemplo de error por falta de apoyo en ménsulas...40 Figura 18. Irregularidades presentadas en la vivienda...40 Figura 19. Ejemplos de columnas en viviendas...41 Figura 20. Diagrama de columna de 20 cm x 20 cm tipo...41 Figura 21. Tipo de mampuesto de las viviendas...42 Figura 22. Ejemplos de tipos de unidades de mampostería utilizadas...43 Figura 23. Ejemplos de la variabilidad en la mampostería...44 Figura 24. Ejemplos de fallas en los amarres de los muros...44 Figura 25. Materiales de las escaleras...45 Figura 26. Ejemplos de tipos de escalera...46

12 Figura 27. Tipo de cubierta en las viviendas...47 Figura 28. Factores de vulnerabilidad de las cubiertas...48 Figura 29. Ejemplos de cubierta liviana...48 Figura 30. Tipos de placa encontrada...49 Figura 31. Ejemplo de placas macizas...49 Figura 32. Muros y columnas sin viga de confinamiento en la base...54 Figura 33. Sistema de contención sin confinamiento adecuado...54 Figura 34. Trazado inadecuado de instalaciones eléctricas, sanitarias y gas Figura 35. Tuberías sanitarias embebidas en una zona inadecuada (interior de las columnas) Figura 36. Muros divisorios y de fachada sin amarres...56 Figura 37. Vanos de ventanas y puertas sin refuerzo...56 Figura 38. Combinación inadecuada de mampuestos y materiales...57 Figura 39. Excesiva abertura en muros...57 Figura 40. Fachada con mampuestos sin amarres...58 Figura 41. Fachada con muros de mampostería esbeltos...58 Figura 42. Muros de mampostería y zonas húmedas sin acabados adecuados...59 Figura 43. Muros de mampostería y zonas húmedas con acabados inadecuados...59 Figura 44. Pórticos incompletos...60 Figura 45. Concretos porosos...60 Figura 46. Columnas con refuerzo distribuido de forma inadecuada...61 Figura 47. Pórticos improvisados...61 Figura 48. Escaleras soportadas en muros de mampostería...62 Figura 49. Pasos de las escaleras construidas en materiales cerámicos...62 Figura 50. Soporte inadecuado de las cubiertas...63 Figura 51. Adición de masa en las cubiertas...63 Figura 52. Soporte de cubiertas con anclajes inadecuados...64 Figura 53. Soporte de cubiertas con anclajes inadecuados...64 Figura 54. Voladizo soportado con pie de amigo debido a la falta de refuerzo en la parte superior de la losa...65

13 Figura 55. Componentes estructurales y no estructurales típicos que conforman una vivienda popular en la ciudad de Bogotá...68 Figura 56. Fuerzas que actúan en los diferentes componentes no estructurales típicos que conforman una vivienda popular en la ciudad de Bogotá...68 Figura 57. Daño típico en el muro por excesiva flexión, fuerzas fuera del plano...69 Figura 58. Daño típico en un muro no estructural por Corte en X y deslizamiento del muro en la base...69 Figura 59. Aspectos de simplicidad, criterio básico de sismo resistencia. Se observan los tipos de formas irregulares...70 Figura 60. Aspectos de simetría estructural, criterio básico de sismo resistencia...71 Figura 61. Aspectos de continuidad estructural, criterio básico de sismorresistencia...71 Figura 62. Aspectos de continuidad estructural en la cimentación, criterio básico de sismorresistencia...72 Figura 63. Aspectos de uniformidad de materiales y buena calidad, criterio básico de sismo resistencia...72 Figura 64. Aspectos de uniformidad de materiales y buena calidad, criterio básico de sismo resistencia Figura 65. Esquema básico de refuerzo con marcos metálicos en X y K...76 Figura 66. Esquema básico de refuerzo con marcos metálicos, con el tipo de conexión directa e indirecta. La conexión indirecta permite el libre movimiento del marco para disipar energía sísmica...76 Figura 67. Representación real del reforzamiento de un edificio con marcos metálicos en K (Japón)...76 Figura 68. Esquema básico de solución, utilizando el método refuerzo estructural con recrecido de viga o columna...77 Figura 69. Detalles constructivos de la solución, utilizado el método refuerzo con recrecido de viga o columna...78

14 Figura 70. Ensayos realizados en la Universidad de los Andes sobre reforzamiento con fibras de vidrio en muros de mampostería...79 Figura 71. Detalles constructivos de la alternativa de solución propuesta, reforzamiento con fibras de vidrio en muros de mampostería...80 Figura 72. Detalles constructivos de la alternativa de solución propuesta, reforzamiento con malla electrosoldada y pañete...81 Figura 73. Detalles constructivos de la alternativa de solución propuesta, reforzamiento con malla electrosoldada y pañete...81 Figura 74. Ensayos realizados a muretes de ladrillo con refuerzo de polipropileno y sin refuerzo...82 Figura 75. Ensayos realizados a muretes de ladrillo como alternativa de solución con malla polipropileno sin pañete. Orientación de la malla y su influencia en la falla del murete...83 Figura 76. Reforzamiento real de muros con malla polipropileno sin pañete, en comunidades de Nepal Figura 77. Distribución en planta de la ubicación de varios muros reforzados con malla polipropileno con o sin pañete...84 Figura 78. Esquema general del proceso constructivo del reforzamiento de muros con malla polipropileno con y sin pañete...84 Figura 79. Resultados del ensayo a cortante de los muros reforzados con malla polipropileno con pañete...84 Figura 80. Resultados del ensayo a cortante de los muros sin reforzamiento de malla polipropileno...85 Figura 81. Tipos de malla utilizada en el reforzamiento de muros de mampostería cerámica, los cuales evitan el desprendimiento de mampuestos...85 Figura 82. Reforzamiento real de muros de adobe con bambú en comunidades de Perú...86 Figura 83. Reforzamiento externo con bambú de muros de adobe en comunidades de Perú, año Figura 84. Detalles de la construcción del postensionado con bandas de neumático...88

15 Figura 85. Esquema general de los diferentes tipos de adición de elementos a un pórtico...89 Figura 86. Ensayos de reforzamiento de muros cerámicos con listones de madera...90 Figura 87. Detalles sobre el proceso de instalación del anclaje para realizar el reforzamiento de muros cerámicos con listones de madera realizados en la Universidad Javeriana...90 Figura 88. Esquema general de la aplicación de la lechada a una losa o muro...91 Figura 89. Esquema general de la aplicación de la lechada a una losa o muro...92 Figura 90. Esquema general de la construcción de un contrafuerte...93 Figura 91. Esquema general del murete reforzado con PET...94

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17 Introducción El contenido de este libro es uno de los documentos planteados en el desarrollo final de la investigación titulada Problemática de la construcción de vivienda en sectores urbanos vulnerables de Bogotá D. C. y alternativas de sostenibilidad. Sus autores tuvieron el apoyo de varios actores en el sector de la construcción informal y en especial a la organización Swisscontac, sin la cual hubiera sido imposible adelantarla. Su publicación tiene como objetivo principal establecer un referente de conocimiento público para el estudio de la construcción en la vivienda informal, de sus deficiencias, las posibilidades técnicas de reforzamiento o intervención y como herramienta de capacitación a constructores informales en zonas de mejoramiento integral de la ciudad. El documento se desarrolla en cuatro (4) capítulos, el primero de ellos establece la base de información con la cual se inicia el estudio y se analiza la distribución geográfica de cada una de las bases de datos. En el segundo capítulo se establecen las similitudes que caracterizan la vivienda en la ciudad, se abordan los materiales principales en la construcción, se reconoce la cimentación desarrollada usualmente en la ciudad, se evidencian las características estructurales y cómo se dificulta establecer un único sistema para estas viviendas, se termina el capítulo describiendo la cubierta tanto la liviana (tejas de fibrocemento o teja de zinc) como la cubierta pesada o placa de entrepiso. Las buenas prácticas constructivas, capítulo tres, describe las consideraciones que se deben tener para construir adecuadamente evitando la generación de los continuos errores y deficiencias encontradas en este tipo de viviendas. En el último capítulo se describen las diferentes alternativas de reforzamiento estructural de viviendas populares, en el cuál se recogen catorce (14) posibles metodologías de reforzamiento y se concluye cuál podría ser la que más se adapte al medio.

18 Sistema constructivo de la vivienda popular en sectores vulnerables de Bogotá. En la caracterización de la vivienda informal se puede considerar que 60 % de las viviendas informales en la ciudad corresponden a viviendas de uno y dos pisos, construidas principalmente en bloque de perforación horizontal, conformando un sistema estructural que se asemeja a la mampostería confinada. Se encontró una deficiencia en la calidad del concreto elaborado in situ, dado que los agregados con los que se cuenta tienen una proporción de arena más alta de lo deseado, demandando mayor contenido de cemento, y como consecuencia, una cantidad adicional de agua de amasado. Esto explica que en el 57% de los casos evaluados la resistencia es menor de 210 kg/cm 2, mientras que, las placas utilizadas superan estos valores debido al uso extendido de las fundiplacas. Uno de los aspectos adicionales encontrados en los elementos de concreto son los altos índices de carbonatación, lo cual perjudica los refuerzos de estos elementos que en muchas ocasiones tienen poco o nada de recubrimiento a la intemperie. Esto, sumado a un deficiente confinamiento en las zonas cerca a los nudos, aumenta la vulnerabilidad sísmica de las viviendas. Una cimentación superficial (no mayor de 1,5m) es predominante en las viviendas informales, evidenciando en 78 % de los casos el uso de zapatas aisladas debajo de algunos elementos verticales (columnas o columnetas); sin embargo, consideramos que el aspecto más importante, adicional a los tratados en los estudios, se encuentra en las estructuras de nivelación de las condiciones de ladera de las viviendas, las cuales se consideran de contención en casi todos los casos, aunque en muchos de estos no podrán tener ese uso por su poca o ninguna posibilidad de soportar cargas horizontales. Aunque el sistema estructural al cual más se aproximan estas viviendas es la mampostería confinada, la falta de continuidad de elementos estructurales en los diferentes niveles es usual, sin importar que se vinculen físicamente los diversos pisos o incluso espacios de la vivienda. Se puede observar que los voladizos en las viviendas son una manera de ganar espacio, presentándose en 20 % de las viviendas, pero cabe anotar que estos generan uno de los mayores inconvenientes: dada la errónea disposición de los refuerzos, los voladizos fallan en el apoyo y necesitan ménsulas que apoyen esta deficiencia, pues en muchas ocasiones dichas ménsulas no se encuentran bien armadas. Se podrán evidenciar características constructivas en la mampostería, escaleras, y en los sistemas de cubiertas en las viviendas, todo con el fin de que sirvan como insumo y cambio para los currículos establecidos por el SENA, dirigidos a sus futuros maestros. 20

19 Descripción de las bases de datos utilizadas Durante más de una década las diferentes entidades del Distrito Capital, cuyo objeto implica el trabajo en la vivienda informal, han desarrollado varios estudios cuyo interés fue el evaluar el problema de esta construcción y acercarse a la propuesta de ideas que orientaran los esfuerzos del Distrito en la reducción de la vulnerabilidad sísmica. El estudio desarrollado por la empresa Ingeniería y Proyectos de Infraestructura (IPI), contratado por la Caja de la Vivienda Popular (CVP), es posiblemente el primer esfuerzo público que se acercó al problema de las viviendas. Gracias a estos resultados se dio origen al programa de Mejoramiento de Vivienda como un apéndice del programa de Urbanizaciones de la Caja de la Vivienda Popular, años más tarde se convertiría en uno de los cuatro programas misionales de esta empresa. Este estudio analiza las conclusiones y recomendaciones de varias bases de datos recopiladas en los estudios desarrollados y contratados de diversas entidades del Distrito Capital, orientadas principalmente al reconocimiento de las condiciones de las viviendas y a la identificación de sus falencias estructurales o de habitabilidad. La publicación de esta información es fundamental para construir sobre lo construido, que se reconozca lo desarrollado como punto de partida y que el programa de Mejoramiento de Vivienda evolucione al desarrollo de políticas que difundan lo estudiado y pueda ser aplicado en la Ciudad. Entidad: Universidad Distrital Francisco José de Caldas (UD) La Universidad Distrital ha desarrollado una serie de estudios como los contenidos en el Convenio No. 006 de 2008, suscrito con la Secretaría Distrital del Habitat y el Convenio No. 009 de 2007, suscrito con el Fondo Local de Usme, en los cuales se ha recopilado información sobre algunas viviendas en diversos sectores de la ciudad. Para nuestro caso se utilizaron las bases de datos de descripción de las viviendas del Convenio No. 006 de 2008, suscrito con la Secretaría Distrital del Hábitat, en la cual se recogen 80 registros de evaluaciones de vulnerabilidad de predios (la distribución

20 Sistema constructivo de la vivienda popular en sectores vulnerables de Bogotá. geográfica de estos se puede observar en la figura 1). La información que se recoge de este proyecto corresponde a inspecciones de campo y a la evaluación del formato de vulnerabilidad desarrollado por la Asociación de Ingenieros Sísmicos (AIS). Figura 1. Distribución geográfica, registros Convenio No. 006 de 2008 Del Convenio No. 009 de 2007, suscrito con el Fondo de Desarrollo Local de Usme, se evaluaron 137 predios en esa localidad. Se hizo seguimiento a cada una de las viviendas correspondientes a dichos predios para definir las condiciones actuales y lograr tener información puntual sobre las características constructivas de las viviendas. En la figura 2 se identifican las UPZ en la localidad de Usme en las que se obtuvo la información. Figura 2. Distribución geográfica, registros Convenio No. 009 de

21 Descripción de las bases de datos utilizadas A su vez, en el convenio No. 174 de 2007, suscrito con la Caja de la Vivienda Popular, se evaluaron 185 predios en las mismas condiciones que el convenio anterior, cuyo fin era generar estudios para desarrollar licencias de construcción. A diferencia del convenio No. 009, este convenio se desarrolló en toda la ciudad, y su distribución geográfica se puede observar en la figura 3. Figura 3. Distribución geográfica, registros Convenio No. 174 de 2007 Entidad: Fondo de Prevención y Atención de Emergencias (FOPAE) El Fondo de Prevención y Atención de Emergencias (FOPAE), por medio del contrato de Consultoría No , desarrolló un estudio para la identificación de patologías constructivas y definición de lineamientos para la reducción de la vulnerabilidad física en los escenarios de ladera y aluvial en la ciudad de Bogotá. En este análisis se estudiaron 60 predios, y la distribución geográfica de estos se encuentra en la figura 4. Figura 4. Distribución geográfica, registros Consultoría 795 de

22 Sistema constructivo de la vivienda popular en sectores vulnerables de Bogotá. Entidad: Ingeniería y Proyectos de Infraestructura La empresa Ingeniería y Proyectos de Infraestructura desarrolló para la Caja de la Vivienda Popular un Estudio de Vulnerabilidad Sísmica de Viviendas Construidas Informalmente en la localidad de Ciudad Bolívar, en el cual se seleccionaron 85 viviendas en la localidad de Ciudad Bolívar para el desarrollo del estudio de Vulnerabilidad Sísmica y Reforzamiento Estructural de las construcciones típicas de treinta tipologías de vivienda, pertenecientes a las familias con ingresos inferiores a 2 salarios mínimos en la localidad de Ciudad Bolívar de la ciudad de Bogotá D.C. Este proyecto identificó las características estructurales de cada vivienda y logró llegar a conclusiones de reforzamiento de fácil intervención, sujeto a la norma. Entidad: Departamento Administrativo de Planeación Distrital En 2004 se desarrolló un estudio enmarcado en el diseño del plan operativo e institucional para reconocer viviendas en UPZ tipo 1 del Programa de Mejoramiento Integral de Barrios, en el cual se evaluaba el cumplimiento de las normas en viviendas construidas en barrios legalizados por el DAPD y localizados en UPZ tipo 1. En este estudio se evaluaron 382 viviendas en varias localidades de la ciudad con el fin de establecer el cumplimiento de la norma urbana, arquitectónica y estructural. Entidad: Fondo Local de Ciudad Bolívar El Fondo Local de Ciudad Bolívar desarrolló la evaluación de las condiciones de habitabilidad de 4500 viviendas de la localidad. Con esto se pretendía presentarlas ante la Secretaría Distrital del Hábitat, con la aspiración de un subsidio de vivienda en condiciones de habitabilidad, y para la inversión en baños, cocinas, pisos y cubiertas. Aun cuando es significativa, la cifra no representa una información clara para el tema estructural, dado que su objetivo es evaluar las condiciones de saneamiento básico. Consolidación general Para la generación de la base de datos general se establecieron una serie de variables generales con las que se podían describir las condiciones estructurales y constructivas de las viviendas y se integraron las bases de datos de aquellas consultorías o estudios que tenían parte de esta información. Por ese motivo los resultados de este proceso varían en la muestra para algunas de las preguntas realizadas. Además, aunque se trató de mantener la generalidad 24

23 Descripción de las bases de datos utilizadas en las consideraciones evaluadas, se reconoce un sesgo de la información, y consideramos que luego de los diversos estudios realizados y las conversaciones con las personas que trabajan en este campo, se puede vislumbrar un patrón en la estructura y en las consideraciones constructivas que las viviendas en sectores informales tienen. Ahora bien, lo que se pretende en esa consultoría, con base en lo ya documentado, es reconocer estos patrones y concluir sobre la capacitación prioritaria a maestros de obra en el reconocimiento de las fallas y cómo solucionarlas. En la figura 5 se observa la distribución geográfica final de los predios involucrados (462 en total). Figura 5. Distribución geográfica, registros finales 25

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