República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Bolivariana- Núcleo Apure

Sección 08ICVD02-Período: 2013-2.

Materia: Ingeniería Sísmica

SISMO DE CARIACO (1997)

Profesora: Integrantes:

- José Miguel Isamit.

* Ana Montoya. C.I. 20.233.841.

San Fernando de Apure, octubre de 2013.

TERREMOTO DE CARIACO

El 9 de julio del año 1997 cerca de las 3:30 de la tarde ocurrió en Cariaco en el

estado Sucre un terremoto, con una magnitud 6.8 grados en la escala de Richter

causando 110 víctimas fatales y 2000 heridos.

En este sismo resultó particularmente importante la ruptura superficial que se

produjo en el segmento de la Falla del Pilar, con desplazamientos cosísmicos de

aproximadamente 0,25 m y un proceso de licuación de suelos registrados en la

línea de la costa. Aún cuando no se registraron mayores deslizamientos, se

presentaron diversos derrumbes en tramos de carreteras, desplazamiento

cosísmico a nivel de la carpeta asfáltica y ruptura de elementos de vialidad. De

acuerdo a los datos de las redes de FUNVISIS, entre el 9 y el 14 de julio se habían

registrado más de 1.500 réplicas, de las cuales 89 se produjeron el mismo día del

sismo y 1.427 en los cinco días siguientes.

Los efectos del sismo causaron el derrumbe parcial o total y daños graves a las

estructuras, especialmente en Cariaco y Cumaná y serias averías a las redes de

servicios públicos de agua y electricidad. Hubo varias poblaciones afectadas tales

como: los municipios Ribero en Cariaco, Sucre en Cumaná, Andrés Eloy Blanco

en Casanay, Andrés Mata de San José de Aerocuar, Mejías en San Antonio del

Golfo y el Pilar en Benites.

DAÑOS ESTRUCTURALES A CONSTRUCCIONES

DE CONCRETO ARMADO

Los casos más representativos en Cariaco sobre fallas estructurales fue en

edificaciones escolares, la Escuela Valentín Valiente y el Liceo Raimundo

Martínez Centeno, edificaciones que se derrumbaron al ocurrir el sismo. 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.

El liceo “Raimundo Martinez” y la escuela “Valentín Valiente”, construcciones de

concreto armado, sufrieron el colapso de pisos y módulos completos (losas de

piso y techo), así como deformaciones permanentes en las losas, fallas en las

vigas principales y trituramiento del concreto en columnas. Un grupo de ingenieros

especialistas que inspeccionó los establecimientos después del sismo tomaron en

consideración la forma de los edificios, detalles de construcción en la mezcla del

concreto, armado de vigas, presencia de plantas libres, efectos de columna corta.

Las edificaciones escolares mayormente afectadas por el sismo eran estructuras

de concreto armado, que colapsaron por varias razones:

DAÑOS ESTRUCTURALES A EDIFICACIONES.

Los efectos del sismo causaron el derrumbe parcial o total y daños graves a las

estructuras, especialmente en Cariaco y Cumaná y serias averías a las redes de

servicios públicos de agua y electricidad. Hubo varias poblaciones afectadas tales

como: los municipios Ribero en Cariaco, Sucre en Cumaná, Andrés Eloy Blanco

en Casanay, Andrés Mata de San José de Aerocuar, Mejías en San Antonio del

Golfo y el Pilar en Benites.

El mayor número de muertes ocurrió en dos construcciones: el edificio de uso

residencial y de oficinas “Residencias Miramar” de siete pisos en Cumaná este fue

totalmente destruido por el sismo y la escuela “Raimundo Martinez Centeno” de

Cariaco.

Específicamente, en la calle Bermúdez se cayeron cuarenta (40) casas. La

mayoría de las viviendas derrumbadas eran de bahareque con caña amarga. En

esa calle también quedó destruido el Banco Orinoco, en dicha entidad no hubo

personas muertas. La escuela básica Valentín Valiente, un colegio que tenía una

planta baja y un piso superior, también quedó destruido por completo. La planta

baja se convirtió en escombros y el piso 1 apenas se veía, tapiado por la

platabanda del edificio. Allí murieron cinco (5) personas, dos (2) fueron rescatadas

y tres (5) quedaron debajo del cemento, las vigas y las cabillas. Otra estructura

que se derrumbó con el sismo fue el Liceo Raimundo Martínez Centeno, en este

instituto educativo murieron en total treinta y siete (37) personas. El liceo contaba

con dos pisos y una planta baja, pero después del terremoto la planta baja

desapareció. En esta edificación fue donde hubo el mayor número de personas

muertas y heridas en la población de Cariaco.

La escuela granja Cumanagotos, el grupo escolar Etanislao Rendón, la iglesia

católica, la prefectura, la sede de la policía, la casa de la cultura Dolores

Rodríguez de Luna, la sede de la alcaldía, el centro de salud y el edificio La

Primogénita Entidad de Ahorro y Préstamo también fueron afectados por el sismo.

Por su parte, en el Muelle de Cariaco se cayeron algunas casas y otras se

agrietaron.

El mayor número de muertes ocurrió en dos construcciones: el edificio de uso

residencial y de oficinas “Residencias Miramar” de siete pisos en Cumaná este fue

totalmente destruido por el sismo y la escuela “Raimundo Martinez Centeno” de

Cariaco.

El liceo “Raimundo Martinez” y la escuela “Valentín Valiente”, construcciones de concreto armado, sufrieron el colapso de pisos y módulos completos (losas de piso y techo), así como deformaciones permanentes en las losas, fallas en las vigas principales y trituramiento del concreto en columnas.

A continuación se presenta la descripción de las observaciones de las fallas por las cuales colapsaron las instituciones educativas:

Daños sufridos en Cariaco durante el sismo del 9 de Julio de 1997. Escuela Valentín Valiente

Escuela Valentín Valiente Fallecieron 4 estudiantes y una maestra Detalles de la estructura de la escuela

Observaciones importantes

Construida en los años 1950. Edificación construida bajo normas de diseño menos exigentes a las actuales. No se tomaron en cuenta muchos aspectos sismorresistentes.

Estructura formada por dos módulos independientes separados por una junta de construcción. Módulos con planta en forma rectangular, de dos niveles cada uno.

Ambos módulos mostraron un gran desplazamiento en dirección longitudinal

Columnas de 20cmx30cm

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.

Vigas de 20cmx65cm en la dirección transversal. No existían vigas en la dirección longitudinal del edificio

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.

Resistencia promedio del concreto a compresión de 140 kgf/cm2 (prueba efectuada después del sismo)

Este valor es actualmente inferior al que estipula la norma para estructuras de importancia, como las escuelas. La ausencia o limitada existencia de

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.

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.

Los ganchos del refuerzo transversal eran a 90°

Las fuerzas sísmicas fueron capaces de desprender los ganchos de los estribos. El amarre a 90° no es suficiente para evitar que se abran.

Existían paredes de distintas alturas, algunas de ellas generaban columnas cortas.

Las columnas largas fallaron por flexión y las columnas cortas, por corte. La presencia de columnas cortas disminuye la ductilidad de la edificación.

Losas de 20cm de espesor Las losas de entrepiso registraron desplazamientos muy elevados, excediendo los límites normativos.

No se evidenciaron fallas del terreno de fundación

No se presenciaron asentamientos ni problemas de licuefacción.

¿Por qué se desplomó la escuela Valentín Valiente?

Los análisis efectuados por expertos, concluyen que el desplome de esta edificación escolar fue causado simplemente, porque la estructura era muy vulnerable, Principalmente por las notables deficiencias de carácter conceptual, de la capacidad sismo-resistente, debido a la muy baja resistencia y rigidez de la estructura en su dirección longitudinal, producto de la ausencia de vigas en este sentido y a la pequeña dimensión de las columnas. También influyeron los siguientes aspectos, que ayudaron a precipitar el colapso de la estructura:

La presencia de columnas cortas originó fallas por fuerzas cortantes. La limitada a nula capacidad que tenia la estructura para disipar energía.

No se evidenciaron defectos de construcción, ni el incumplimiento de las normas de diseño de la época.

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

Observaciones importantes

Construido en la década de los 80, con planos estructurales elaborados en 1978

Los diseños de esa época presentaban debilidades sismo-resistentes, fundamentalmente de carácter conceptual.

Estructura diseñada para la zona sísmica 2 de la norma vigente para la época.

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 de 3 pisos de concreto armado con pórticos, y paredes con bloques de arcilla de 15cm de espesor

Estructura “tipo cajón” con planta baja libre que originó el colapso de la misma.

Existencia de paredes completas y paredes parciales.

Se creaba un modo potencial de falla, ya que se habían generado columnas cortas.

El primer entrepiso tenía muchas menos paredes que los otros dos, además de presentar más cantidad de columnas cortas.

Esto generó un primer entrepiso más débil y más flexible que los superiores.

No se observó refuerzo transversal en los nodos y algunas columnas no estaban ancladas adecuadamente en los mismos.

La estructura poseía poca capacidad de disipación en energía, algunas columnas eran más débiles que las vigas y tenían poca capacidad a corte.

Los ganchos de los estribos doblaban a 90º.

No se siguieron las recomendaciones de los planos, ya que estaba especificado emplear ganchos a un ángulo de 135º.

En algunas columnas se apreció un anclaje inadecuado del acero longitudinal dentro de los nodos

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?

El colapso total del liceo, fue producto de la combinación de dos factores. El

primero fue haber construido la edificación en una zona altamente sísmica, cuando

en realidad no fue diseñada para tal condición. El segundo factor causante del

desplome de la estructura, fue una serie de errores conceptuales observados en la

edificación, entre los cuales destacan:

Ser una estructura incapaz de disipar correctamente la energía, debido al

insuficiente refuerzo transversal que impidió a las columnas resistir las

fuerzas cortantes, al igual que la falta de adecuado confinamiento en los

nodos.

Presencia de columnas cortas, formadas por paredes a diferentes niveles.

Planta baja blanda, generada por la falta de paredes que confinaran las

columnas de este nivel. Este entrepiso ofrecía poca rigidez y resistencia.

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.

PATOLOGIA DE LOS DEFECTOS EN

EDIFICACIONES AFECTADAS POR EL SISMO DE

CARIACO (1997)

Los principales daños estructurales presentados en las edificaciones, se

originan producto de los defectos en el diseño y configuración estructural que

ocurren durante un sismo, pueden deberse a:

1.- Columnas débiles: Una columna se considera débil cuando tiene

configuración de “columna corta” (columna parcialmente arriostrada por

algún elemento rígido), o cuando su resistencia es inferior a la resistencia

de las vigas que se apoyan en ella.

En un diseño sismorresistente adecuado, se debe garantizar que las

columnas sean más fuertes que las vigas, y no el caso contrario. De esta

manera, se prefiere que de ocurrir una falla, esta se genere en las vigas y

no en las columnas.

Columnas débiles, conllevan a pisos débiles; falta de paredes o muros

en una planta, conlleva a un piso débil; irregularidades en el terreno sin el

adecuado diseño para cada columna, conlleva también a columnas débiles.

La falla principal de las columnas y pisos débiles, es que se excede la

resistencia por cortante, antes que por flexión. En casos de sismos o

sobrecargas, se originan severos daños en la edificación, generalmente la

inutilización y/o colapso de la misma.

Las columnas cortas se originan cuando algún elemento, comúnmente las

paredes, se encuentran adosadas a las columnas, restringiéndolas hasta donde

llega la altura de las paredes. Se provocan concentraciones de fuerza cortante en

los extremos libres de las columnas, que tienden a fallar frágilmente por cortante.

Las columnas que se encuentran restringidas, adquieren mucha más rigidez en

comparación con las demás columnas que no están confinadas ni restringidas en

ninguno de sus lados. Por lo tanto, se generan elevados esfuerzos de corte en la

columna corta, ocasionando consecuencias desastrosas.

Ante la insuficiente ductilidad de la columna corta, la falla se genera por tensión

diagonal producida por elevados esfuerzos cortantes. La columna corta es más

frágil que las demás columnas no restringidas parcialmente, debido a que su

longitud deformable es más limitada.

Es por lo tanto recomendable no adosar directamente las paredes a las columnas,

sino dejar un espacio libre entre ellas, o colocando algún tipo de junta que le

permita a la columna deformarse libremente, permitiéndole trabajar dúctilmente en

el momento de algún movimiento sísmico. (Deben fijarse muy bien las paredes a

la viga superior, inferior o a ambas). En caso de colocar paredes adosadas a las

columnas, debe hacerse a lo largo de toda su longitud.

2.- Vigas y columnas con grandes esfuerzos de cortante y de tensión: Este

tipo de fallas ocurren por la gran concentración de esfuerzos originados por las

distintas cargas y fuerzas que induce el sismo. Las fuerzas cortantes impuestas

por los sismos, originan fallas por tensión diagonal. La manifestación típica es la

formación de grietas inclinadas, en ángulos de aproximadamente 45°. Cuando no

hay suficiente acero transversal, o éste se encuentra muy separado, el concreto

no tiene el confinamiento necesario y hay muy poca resistencia a la tensión

diagonal.

Las edificaciones deben contar con una capacidad de deformación

suficiente para soportar las fuerzas sísmicas, sin que esto afecte su

resistencia.

Cuando la edificación presenta una respuesta sísmica dúctil, es capaz de

soportar elevadas deformaciones.

El acero proporciona ductilidad a la estructura. Se debe colocar el acero

transversal (estribos) necesario y estrechamente separado, ya que los

estribos sirven para mantener confinado al concreto, y cuando éstos son

insuficientes el concreto se desconcha, se astilla, y el acero longitudinal se

pandea, ocasionando la inestabilidad de la estructura.

a) b)

Diferencia en el comportamiento ante la acción de fuerzas. Columna sin estribos (a) y columna con estribos (b)

3.- Falla causada por entrepisos que no poseen adecuada resistencia al corte:

El colapso de los edificios se debe generalmente a la poca resistencia que

tienen las columnas para resistir cargas laterales.

Las columnas deben tener un área transversal suficiente que les permitan

resistir las fuerzas cortantes inducidas por los sismos.

Estructura escolar que no pudo soportar las cargas impuestas por el sismo de Cariaco, 1997. Daño causado por falta de rigidez lateral.

4. Conexiones viga-columna con falla de adherencia:

En las conexiones entre los distintos elementos estructurales, se originan

condiciones complejas y elevadas concentraciones de esfuerzos, que

conducen a numerosos casos de falla.

Las conexiones pueden fallar por la escasez de anclajes de refuerzo entre

las columnas y las vigas.

4. Variaciones bruscas de rigidez a lo largo de la edificación:

Se le conoce como “planta baja débil”, “planta baja libre” o “planta baja blanda”

cuando se construyen las plantas bajas de los edificios con el mayor espacio

posible para permitir el paso o estacionamiento de vehículos, sin colocar paredes;

mientras que en los pisos superiores las paredes proporcionan confinamiento y

aportan mayor rigidez.

Esto hace que la planta baja posea una rigidez mucho menor a la de los pisos

superiores; lo que conduce a grandes desplazamientos y concentración de daños

en las columnas de ese nivel.

En caso de un evento sísmico, las edificaciones con planta baja débil, tienden a

presentar severos daños, que incluso se manifiestan con el colapso de la

estructura.

Colapso total de la planta baja del edificio. Liceo Raimundo Martínez, Cariaco, 1997.

Por lo tanto, deben evitarse discontinuidades en la rigidez, resistencia y

ductilidad; la presencia de masas innecesarias y continuar las paredes hasta la

planta baja.

Una manera de ayudar a contrarrestar el problema de plantas débiles, es

colocando elementos de acero en forma de cruz, que aportan cierta ductilidad y

resistencia lateral (“Cruz de San Andrés”).

Pérdidas

En dicha población varias viviendas se derrumbaron y otras quedaron afectadas, se contabilizaron un total aproximado de quinientas (500). Específicamente, en la calle Bermúdez se cayeron cuarenta (40) casas. La mayoría de las viviendas derrumbadas eran de bahareque con caña amarga. En esa calle también quedó destruido el Banco Orinoco, en dicha entidad no hubo personas muertas. La escuela básica Valentín Valiente, un colegio que tenía una planta baja y un piso superior, también quedó destruido por completo. La planta baja se convirtió en escombros y el piso 1 apenas se veía, tapiado por la platabanda del edificio. Allí murieron cinco (5) personas, dos (2) fueron rescatadas y tres (5) quedaron debajo del cemento, las vigas y las cabillas.

Otra estructura que se derrumbó con el sismo fue el Liceo Raimundo Martínez Centeno, en este instituto educativo murieron en total treinta y siete (37) personas. El liceo contaba con dos pisos y una planta baja, pero después del terremoto la planta baja desapareció. En esta edificación fue donde hubo el mayor número de personas muertas y heridas en la población de Cariaco. La escuela granja Cumanagotos, el grupo escolar Etanislao Rendón, la iglesia católica, la prefectura, la sede de la policía, la casa de la cultura Dolores Rodríguez de Luna, la sede de la alcaldía, el centro de salud y el edificio La Primogénita Entidad de Ahorro y Préstamo también fueron afectados por el sismo.

Por su parte, en el Muelle de Cariaco se cayeron algunas casas y otras se agrietaron. El sistema de riego, así como los servicios públicos: luz, agua y

teléfono, también fueron afectados. El acueducto quedó completamente colapsado. Las autoridades calcularon que se debía realizar una inversión de 900 millones de bolívares para reparar el acueducto y 1.200 millones para la reconstrucción del sistema de drenajes.

Muchas vías se agrietaron entre ellas estaban: un tramo entre la vía de San Antonio y el muelle de Cariaco; en la vía del muelle de Cariaco y Cariaco; entre la vía Cariaco y Chamariapa; entre la vía de Cumaná y el muelle de Cariaco y entre la vía de Cariaco y Campoma. La vialidad en el casco de Cariaco necesitaba ser reconstruida. La sede de Protección Civil también se afectó por el sismo. En un patio interno de dicha sede una platabanda se cayó, esto ocurrió debido a que dos vigas no pudieron resistir la embestida del terremoto. Varios comercios fueron afectados. Este evento también afectó a las poblaciones de Cumaná, Casanay, Carúpano, Guacarapo, Mariguitar y San Antonio del Golfo. Otras poblaciones afectadas fueron Puerto La Cruz y El Guamache.