MÓDULO III SECCIÓN II

2009 ALGUNOS EJEMPLOS DE EDIFICACIONES ESCOLARES QUE HAN PRESENTADO FALLAS DURANTE EVENTOS SÍSMICOS MÓDULO III SECCIÓN II Ariana Astorga / Pedro Rivero CIGIR

Muchos eventos naturales de mediana y gran magnitud que se han presentado en diferentes lugares del planeta, han ocasionado daños en las edificaciones escolares de los centros poblados afectados. En numerosas ocasiones estos daños han sido considerables y muchas veces, han causado el colapso total de las estructuras; agrietamientos, asentamientos, deformaciones, ruptura o caída de paredes, techos, vigas y columnas, destrucción de pisos enteros, escuelas totalmente destruidas han dejado consecuencias lamentables, desde interrupciones en las actividades escolares, hasta miles de niños, jóvenes y maestros fallecidos. Además del sin número de heridos y de personas afectadas psicológicamente, de los escolares que quedan sin un lugar donde estudiar; en fin, las secuelas son innumerables cuando se trata del daño, deterioro o colapso de una edificación escolar. Padres de alumnos que murieron al colapsar la escuela primaria Xinjian durante el terremoto de Sichuan, China, 2008. Escuelas improvisadas en Pakistán, luego de que el terremoto en el año 2005 derrumbara más de 7.500 edificaciones educativas.

Escuelas improvisadas en El Salvador, luego de los terremotos del 2001 Escuelas improvisadas en Costa Rica, luego de que el sismo del 8 de enero de 2009, destruyera varias aulas de clase. Es realmente lamentable que al ocurrir un evento natural, las edificaciones escolares sean las primeras en desplomarse. Es de suponerse, por sentido común, por ley, que los edificios escolares deben ser capaces de soportar la posible e imprevista acción de la naturaleza. Además, las escuelas sirven generalmente como centros de refugio en casos de emergencia. Entonces, cómo es posible que las edificaciones escolares queden completamente destruidas o inutilizables durante situaciones de emergencia, si deberían ser las estructuras mejor construidas, más resistentes y mejor conservadas?

La alta vulnerabilidad de las edificaciones que se prestan para fines educativos, ha sido demostrada reiteradamente (y a nivel mundial) por extensos daños observados durante eventos naturales previos, en especial, eventos de tipo sísmico. Miles de escolares han fallecido en las últimas décadas mientras se encontraban en sus escuelas, muchas veces, porque los responsables no aplicaron el conocimiento, las normas o la tecnología, que pudo haber ayudado a disminuir la vulnerabilidad física de la edificación escolar. El centro educativo de Poasito, Costa Rica, quedó totalmente destruido por el terremoto de enero de 2009.

Los sismos de mediana y alta intensidad, ocurridos en varios lugares del planeta, han traído múltiples consecuencias a las edificaciones escolares, los defectos y fallas que comúnmente se han observado en las escuelas afectadas son: Venezuela no es la excepción, un 70% de sus escuelas (que son aproximadamente 28.000) están ubicadas en zonas de alto riesgo sísmico; lo más preocupante, es que muchas de ellas fueron diseñadas y construidas con normas que hoy en día están desactualizadas, y que no consideraban muchos de los criterios antisísmicos. Actualmente esas escuelas no han sido reforzadas, algunas ya han presentado fallas de distintos tipos (incluso estructural) y están allí, vulnerables ante cualquier evento que se pueda presentar, sea el desbordamiento de un río, un movimiento de tierra o un sismo, por nombrar los más frecuentes en Venezuela. En la tabla que se presenta a continuación, se pueden observar algunos de los eventos sísmicos que han afectado edificaciones escolares a nivel mundial.

Evento California, EEUU. 1933 Olympia, EEUU. 1949 California, EEU. 1952 Macedonia, 1963 Perú, 1970 San Fernando, EEUU. 1971 Managua, Nicaragua. 1972 Guatemala, 1976 Tangshan, China. 1976 Argelia, 1980 Popayán, Colombia. 1983 Chile, 1985 México, 1985 Población escolar afectada Un sismo destruyó 70 escuelas, causó daños severos a otras 120. Colapsaron 10 escuelas y 30 presentaron daños. Por ser día de receso escolar, murieron 2 niños. De 58 escuelas existentes en la zona, 1 colapsó, 15 sufrieron severos daños y 15 presentaron daños moderados. De las 15 escuelas construidas bajo normativas modernas, sólo una sufrió daños moderados. El 57% de las edificaciones escolares quedaron destruidas, generando una interrupción en el proceso educativo del país. Habilitaron escuelas temporales mientras se construían y reforzaban otras. 6730 salones de clase colapsaron y cientos de escuelas fueron seriamente dañadas. Al menos 50 escuelas tuvieron que ser demolidas. 180 escuelas presentaron daños en la tabiquería y pórticos. Aproximadamente el 10% de la población escolar se vio afectada. Más de 160 escuelas se vieron afectadas con daños mayores y colapsos estructurales. Aproximadamente 100.000 estudiantes de escuelas primarias y secundarias. Más de 1200 reportes de instalaciones educativas que presentaron daños. Se estima que el 30% de la población escolar se vio afectada. La mayoría de las escuelas colapsaron. Murieron 2000 estudiantes en los dormitorios de una universidad. El 70% de las escuelas quedaron afectadas o derrumbadas, en una proporción sustancialmente mayor que el resto de las construcciones de la ciudad. 15 edificaciones escolares reportaron daños. Más de 3.000 escolares se vieron afectados solamente en áreas urbanas. Aproximadamente 200 edificaciones escolares presentaron problemas estructurales y fallas es muros. Las reparaciones de los daños dejaron a más de 150.000 estudiantes sin clases durante un lapso de tiempo. 700 escuelas de primaria resultaron seriamente afectadas. Se vieron afectados 600.000 estudiantes de diferentes niveles. Muchos niños quedaron bajo los escombros de escuelas derrumbadas.

El salvador, 1986 México, 1987 Armenia, 1988 Nazca, Perú 1996 Cariaco, Venezuela 1997 Colombia, 1999 Chi Chi, Taiwan 1999 Perú, 2001 El Salvador 2001 Bhuj, India 2001 Arequipa, Perú 2001 Mólise, Italia 2002 República Dominicana, 2003 Argelia, 2003 Más de 150 escuelas afectadas. Daños en las instalaciones de la Universidad Nacional. Aproximadamente 15.000 escolares perdieron clases. 59 centros educativos dañados y 24 colapsaron o sufrieron daños severos. Murieron 6000 personas entre estudiantes y maestros. 93 escuelas seriamente dañadas. La infraestructura de 181 establecimientos de educación fue seriamente afectada. De 445 planteles existentes, 381 resultaron afectados. Se derrumbaron 4 edificaciones escolares. Perecieron 46 estudiantes, más de la mitad de los fallecidos eran niños. El terremoto ocurrió durante las vacaciones escolares. Casi todas las escuelas en las áreas afectadas resultaron dañadas o destruidas. 35% de las escuelas públicas destruidas en Armenia. 74% de las escuelas en otras ciudades se vieron afectadas. 786 escuelas dañadas y 51 sufrieron colapso total. 98 edificios escolares fueron seriamente dañados. Tanto las escuelas nuevas como antiguas con problema de columna corta tuvieron un comportamiento pobre. Las escuelas diseñadas según normas peruanas vigentes, tenían detalles de aislamiento entre las paredes y los marcos de concreto y en consecuencia evitaron la falla de columna corta. El 50% de las muertes fueron niños. 85 escuelas quedaron dañadas sin posibilidades de reparación. Otras 279 sufrieron serios daños y 1.314 tuvieron daños leves. Al mes se produjo una réplica que dejó 25 niños y una maestra fallecidos. 971 estudiantes y 31 maestros fallecieron, a pesar de que el sismo ocurrió un día de fiesta nacional y las aulas estaban vacías. Muchas escuelas resultaron seriamente dañadas; las escuelas construidas con las nuevas normativas no sufrieron daños. El 93% de las víctimas fueron escolares. Una escuela destruida. Perecieron 27 niños y un maestro 127 escuelas dañadas. Más de 18.000 niños quedaron sin aulas de clases e interrumpieron sus estudios. De 1.800 escuelas, 564 quedaron seriamente dañadas.

Turquía 2003 Xinjiang, China 2003 Indonesia 2004 Pakistán, 2005 Sichuan, China 2008 Costa Rica, 2009 Inundación en Filipinas 2006 Inundación en Colombia 2007 De 28 edificaciones escolares inspeccionadas, 3 se derrumbaron, 10 se vieron severamente dañadas, 12 presentaron daños moderados. Solamente 3 presentaron daños ligeros. El 60% de las víctimas estaban en escuelas. Murieron decenas de niños. 900 aulas de clases de derrumbaron, murieron 20 estudiantes. Las escuelas de aproximadamente 177.000 niños quedaron destruidas. 1700 profesores desaparecidos o fallecidos. Las edificaciones escolares fueron más afectadas que las otras estructuras. Se derrumbaron más de 17000 escuelas. 19000 estudiantes fallecidos. 15.000 estudiantes y docentes fallecieron al destruirse más de 7.000 edificios escolares. Más de 22 escuelas se vieron afectadas. Pasillos, oficinas estrechas y hasta el garaje de una casa se convirtieron en aulas para los alumnos de las escuelas que se cayeron o quedaron muy destruidas. Deslaves e inundaciones ocasionaron que un colegio y más de 250 estudiantes y profesores quedaran enterrados vivos. Las inundaciones afectaron a más de 200.000 niños y niñas Para ilustrar algunas de las fallas estructurales observadas en edificios escolares, se presentan las siguientes fotografías:

Colegio Privado durante el terremoto de República Dominicana, 22 de Septiembre de 2003. Columnas del pórtico colapsaron al no tolerar las fuerzas impuestas por el sismo. Colegio Rufin en el Barrio Berlín. Colapsado totalmente durante el terremoto de Armenia, Colombia, 25 de Enero de 1999.

Falla por columna corta en una escuela durante el terremoto del 31 de Mayo de 1970 en Perú. Una de las muchas escuelas que colapsaron en el terremoto de México, 19 de Septiembre de 1985.

Sin ir muy lejos, en Venezuela se han generado sismos de magnitudes moderadas altas que han ocasionado diversos daños a las edificaciones escolares. Algunos de estos eventos han sido: Evento sísmico Barquisimeto, Lara. 1950 Ms = 5 Carúpano, Sucre. 1957 Ms = 6.6 Trujillo. 1968 Mb = 5.2 Güiria, Sucre. 1968 Ms = 7.2 Carúpano, Sucre. 1969 Mb = 5.4 Carúpano, Sucre. 1974 Ms = 6.1 Carúpano, Sucre. 1974 Ms = 4.2 San Pablo, Lara. 1975 Ms = 6.1 Curarigua, Lara. 1975 Mb = 4.4 El Tocuyo, Lara. 1977 Táchira. 1980 Mb = 5.0 Táchira, 1981. Mb = 5.5 El Pilar, Sucre. 1986 Ms = 6.1 Tocuyo de la Costa, Falcón. 1989 Ms = 6.0 Curarigua, Lara. 1991 Mb = 5.3 Cariaco, Sucre. 1997 Ms = 6.8 Daños escolares Daños considerables en escuela del Tocuyo Las paredes del grupo escolar de Irapa resultaron agrietadas y el grupo escolar Rojas Paúl de Río Caribe, resultó con serios daños. Graves daños en la escuela de las Mesitas Daños importantes en los liceos de Güiria y Rio Caribe, y en el grupo escolar de Irapa. Se desplomó la escuela de Irapa. El grupo escolar Jesús Machado resultó dañado. Daños estructurales en varias edificaciones escolares de concreto armado. 15 planteles presentaron daños estructurales. Daños en escuelas de Quibor. Daños moderados en una escuela de Río Tocuyo. Fisuras en paredes del liceo de El Tocuyo. Daños en la unión entre paredes y columnas cortas en una escuela de concreto armado. Daño estructural importante producto de columnas cortas en escuelas de 1 y 2 niveles. Agrietamientos diagonales en columnas. Fisuras en tabiques de la escuela Tunapuy. Daños menores en escuelas de Cariaco y Cumaná. Daños en dos edificaciones escolares Daño estructural producto de fallas por columnas cortas en la escuela de Arenales. Grietas y caídas de friso en paredes de una escuela en el sector Calicanto. Se derrumbaron 4 edificaciones escolares, 33 sufrieron daños estructurales severos, 66 presentaron daños moderados y 368 escuelas presentaron daños ligeros.

Terremoto de Cariaco estado Sucre, Venezuela, 1997 Unos de los casos más representativos en Venezuela sobre fallas estructurales en edificaciones escolares, son el de la Escuela Valentín Valiente y el Liceo Raimundo Martínez Centeno, edificaciones que se derrumbaron al ocurrir el sismo de Cariaco en el estado Sucre, el 9 de julio del año 1997, con una magnitud 6.8 grados en la escala de Richter. El terremoto tuvo lugar cerca de las 3:30 de la tarde, causó 110 víctimas fatales y 2000 heridos. Se desplomaron 300 viviendas unifamiliares y 7 edificaciones de concreto armado (4 de las cuales eran escolares) y en algunas poblaciones costeras se presentaron fallas en el suelo producto de la licuefacción. Las edificaciones escolares mayormente afectadas por el sismo eran estructuras de concreto armado, que colapsaron por varias razones: A manera de resumen, se presentan en las siguientes tablas, algunos detalles de las escuelas y sus efectos, que motivaron el colapso de las edificaciones escolares Valentín Valiente y Raimundo Martínez, durante el terremoto de Cariaco de 1997.

Escuela Valentín Valiente Fallecieron 4 estudiantes y una maestra Detalles de la estructura de la escuela Construida en los años 1950. Estructura formada por dos módulos independientes separados por una junta de construcción. Módulos con planta en forma rectangular, de dos niveles cada uno. Columnas de 20cmx30cm Vigas de 20cmx65cm en la dirección transversal. No existían vigas en la dirección longitudinal del edificio Resistencia promedio del concreto a compresión de 140 kgf/cm 2 (prueba efectuada después del sismo) Ausencia de refuerzo transversal en las juntas. El refuerzo transversal en vigas y columnas estaba constituido por barras lisas de diámetro = 1/4. Espaciadas cada 25cm en las vigas y cada 15cm en las columnas. Los ganchos del refuerzo transversal eran a 90 Existían paredes de distintas alturas, algunas de ellas generaban columnas cortas. Losas de 20cm de espesor No se evidenciaron fallas del terreno de fundación Observaciones importantes Edificación construida bajo normas de diseño menos exigentes a las actuales. No se tomaron en cuenta muchos aspectos sismorresistentes. Ambos módulos mostraron un gran desplazamiento en dirección longitudinal 20cm es una dimensión muy pequeña para las columnas, esto contribuye a que la edificación sea débil. Las vigas demostraron mayor rigidez y resistencia en relación con las columnas; siempre debería garantizarse lo contrario. La edificación es muy débil en su dirección longitudinal debido a la ausencia de vigas en este sentido. Mayor rigidez en el sentido transversal, en el cual sí existían vigas. Este valor es actualmente inferior al que estipula la norma para estructuras de importancia, como las escuelas. La ausencia o limitada existencia de refuerzo transversal, contribuyó a que el edificio tuviera nula o muy poca capacidad de disipación de energía. Las fuerzas sísmicas no fueron resistidas por la edificación, debido a la deficiencia de estribos, cuyo diámetro era muy pequeño y la separación entre ellos era muy grande. Las fuerzas sísmicas fueron capaces de desprender los ganchos de los estribos. El amarre a 90 no es suficiente para evitar que se abran. Las columnas largas fallaron por flexión y las columnas cortas, por corte. La presencia de columnas cortas disminuye la ductilidad de la edificación. Las losas de entrepiso registraron desplazamientos muy elevados, excediendo los límites normativos. No se presenciaron asentamientos ni problemas de licuefacción.

Por qué se desplomó la escuela Valentín Valiente? Algunas imágenes del estado de la escuela Valentín Valiente luego de la ocurrencia del sismo de Cariaco: Colapso total de uno de los módulos de la escuela

La ausencia de vigas en el sentido longitudinal del edificio, hizo que se comportara débil en este sentido Las columnas eran débiles y con escaso refuerzo transversal. La deficiencia de acero de refuerzo transversal, ocasionó el colapso de vigas, inutilizando la estructura.

Falla en la unión columna viga. Columna restringida por paredes no presentó fallas. Columna no falló en su zona confinada por el bando y las paredes.

Liceo Raimundo Martínez Centeno 29 personas fallecidas Detalles de la estructura de la escuela Construido en la década de los 80, con planos estructurales elaborados en 1978 Estructura diseñada para la zona sísmica 2 de la norma vigente para la época. Estructura de 3 pisos de concreto armado con pórticos, y paredes con bloques de arcilla de 15cm de espesor Existencia de paredes completas y paredes parciales. El primer entrepiso tenía muchas menos paredes que los otros dos, además de presentar más cantidad de columnas cortas. No se observó refuerzo transversal en los nodos y algunas columnas no estaban ancladas adecuadamente en los mismos. Los ganchos de los estribos doblaban a 90º En algunas columnas se apreció un anclaje inadecuado del acero longitudinal dentro de los nodos Observaciones importantes Los diseños de esa época presentaban debilidades sismo-resistentes, fundamentalmente de carácter conceptual. Para ese momento según dicha norma, Cariaco estaba ubicado en la zona sísmica 3; la cual demandaba mayores exigencias para el diseño y construcción. En el mapa sísmico actual, Cariaco se encuentra ubicado dentro de la zona más sísmica del país. Estructura tipo cajón con planta baja libre que originó el colapso de la misma. Se creaba un modo potencial de falla, ya que se habían generado columnas cortas. Esto generó un primer entrepiso más débil y más flexible que los superiores. La estructura poseía poca capacidad de disipación en energía, algunas columnas eran más débiles que las vigas y tenían poca capacidad a corte. No se siguieron las recomendaciones de los planos, ya que estaba especificado emplear ganchos a un ángulo de 135º. Es importante que las vigas y columnas estén unidas adecuadamente en los nodos para garantizar un buen comportamiento de la estructura.

Por qué se desplomó el liceo Raimundo Martínez Centeno? Algunas imágenes del estado del liceo Raimundo Martínez luego de la ocurrencia del sismo de Cariaco: El liceo tenía originalmente 3 pisos. Los efectos de la planta baja débil, causaron que ese nivel desapareciera por completo.

Colapso de columnas de la planta baja. Columnas débiles. Daño por columna corta. Típica falla por columna corta, presentada en el Liceo Raimundo Martínez en Cariaco.

La pared no estaba anclada al piso, ni a la viga superior, ni a las columnas. Cayó directamente sobre los pupitres. Ausencia de refuerzo transversal en las juntas. De esta manera la estructura no tiene resistencia al corte. Es importante tener en cuenta los antecedentes de daños en las escuelas producto de la ocurrencia de eventos sísmicos, para no olvidarnos de que nuestras escuelas son vulnerables; y si no se toman medidas contundentes, seguirán siendo unas de las estructuras más afectadas de la sociedad venezolana.