¿Qué es la Vulnerabilidad Sísmica?
Se denomina vulnerabilidad sísmica al grado de daño que sufre una estructura debido a un evento sísmico de determinadas características. De este modo, las estructuras se pueden calificar en "más vulnerables" o "menos vulnerables" ante un evento sísmico.
Se debe tener en cuenta que la vulnerabilidad sísmica de una estructura es una propiedad intrínseca a la misma, y además, es independiente de la peligrosidad del lugar. Se ha observado en sismos anteriores que edificaciones de un tipo estructural similar sufren daños diferentes, aun encontrándose en la misma zona sísmica. En otras palabras, una estructura puede ser vulnerable, pero no estar en riesgo si no se encuentra en un lugar con un determinado peligro sísmico o amenaza sísmica.
La Importancia de los Estudios de Vulnerabilidad Sísmica
Realizamos estudios de vulnerabilidad sísmica para evaluar cómo una estructura o edificio puede ser afectado por un terremoto. Este tipo de estudio analiza la resistencia y la capacidad de carga de la estructura, así como su comportamiento ante las fuerzas sísmicas. El objetivo es identificar posibles puntos débiles y proponer medidas de refuerzo o mejora para aumentar la resistencia sísmica y reducir el riesgo de daños graves durante un sismo.
Esto es fundamental para garantizar la seguridad de las personas y la protección de la propiedad. Un estudio de vulnerabilidad sísmica es una evaluación técnica detallada que analiza cómo responderá una estructura ante un evento sísmico. Estos estudios identifican las debilidades de una estructura ante eventos sísmicos y proporcionan recomendaciones para mejorar su resistencia. Esto es crucial en zonas propensas a terremotos para minimizar daños, pérdidas humanas y económicas.
Marco Conceptual y Antecedentes
Este documento se enmarca en el proyecto “POr una Cultura común del RIesgo SísmiCo” (POCRISC), de referencia EFA158/16/POCRISC, que es un proyecto Interreg-POCTEFA de la Unión Europea. POCRISC persigue proveer conocimiento, directrices y herramientas que permitan evaluar la vulnerabilidad sísmica global, preferentemente, pero no exclusivamente, de edificios esenciales, entendidos como aquellos que son necesarios para la atención a la población y a los servicios en caso de terremoto y cuyo fallo puede comprometer la gestión de la emergencia.
Su alcance va más allá, y la mayoría de los métodos, técnicas y elementos de esta guía pueden ser aplicados a edificios residenciales de importancia normal y a edificios de especial importancia, entre los que se incluyen, entre otros, aquellos que desempeñan una función especial, los que tienen un alto nivel de ocupación, y también aquellos con un elevado valor económico o patrimonial. En este documento, se facilita el marco conceptual del riesgo sísmico, así como los antecedentes sobre las iniciativas para su evaluación, haciendo énfasis en el análisis de la vulnerabilidad y el daño físico directo.
Para contextualizar la importancia de las normas sísmicas de diseño y los estudios de riesgo, se dedica un capítulo al análisis de la peligrosidad sísmica y a los niveles de daño asumibles en el diseño y construcción de edificios, en función del cometido o servicio que deben prestar, siempre primando la protección de la vida y la prevención de colapso.
Metodologías para la Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica
Después de estos capítulos introductorios, se abordan los métodos que permiten evaluar la vulnerabilidad y el daño sísmico esperado. Estos métodos se clasifican como métodos de nivel I (LM-I), de nivel II (LM-II) y métodos avanzados (LMa).
Método de Nivel I (LM-I)
En el método de primer nivel, la vulnerabilidad del edificio se cuantifica mediante un índice y el sismo mediante la intensidad macrosísmica. Funciones semi-empíricas permiten estimar el daño que un edificio experimentará cuando sufra un sismo. El daño esperado se cuantifica mediante el estado de daño medio o mediante matrices que, para cada uno de los 5 estados de daño (0. Nulo, 1. Leve, 2. Moderado, 3. Severo, 4. Generalizado y 5. Colapso), definen su probabilidad de que ocurra.
Método de Nivel II (LM-II)
En el método de segundo nivel, el edificio se define por su espectro de capacidad y la acción sísmica mediante su espectro de respuesta, y el daño se obtiene a partir del cruce entre los espectros de capacidad y de demanda. El daño se cuantifica mediante curvas de fragilidad, que, para cada estado de daño, definen su probabilidad de excedencia en función de la severidad del sismo. Estos métodos simplificados fueron propuestos al inicio de la primera década de este siglo en el marco del proyecto Risk-UE y han sido aplicados en numerosos trabajos de análisis de riesgo. El LM-II se basa en el análisis estático no lineal.
Métodos Avanzados (LMa)
Se describe también el LMa, donde la acción se define mediante acelerogramas y el edificio mediante sofisticados modelos numéricos. El LMa requiere el análisis dinámico no lineal incremental.
Ejemplos Específicos de Vulnerabilidad
Vulnerabilidad Estructural
Se refiere a cuán susceptibles a ser afectados o dañados son los elementos estructurales de una edificación o estructura frente a las fuerzas inducidas en ella y actuando en conjunto con las demás cargas habidas en dicha estructura. Los elementos estructurales son aquellas partes que sostienen la estructura de una edificación, encargados de resistir y transmitir a la cimentación y luego al suelo las fuerzas causadas por el peso del edificio y su contenido, así como las cargas provocadas por los sismos. Entre estos elementos se encuentran columnas, vigas, diafragmas, mampostería, entre otros.
Es por ello que un buen diseño estructural sismorresistente es la clave para que la integridad del edificio sobreviva aún ante desastres naturales severos como lo son los terremotos. Por ejemplo, se ha evidenciado que los mayores daños en edificios educativos tras un sismo se deben a esquemas estructurales lejanos a formas y esquemas estructurales simples. El sismo castiga fuertemente dichas irregularidades.
Vulnerabilidad No Estructural
Un estudio de vulnerabilidad no estructural busca determinar la susceptibilidad a daños que los elementos no estructurales pueden presentar. Sabemos que al ocurrir un sismo, la estructura puede quedar inhabilitada debido a daños no estructurales, sean por el colapso de equipos, elementos arquitectónicos, etc., mientras la estructura permanece en pie. Dentro de los elementos arquitectónicos tenemos las fachadas, vidrios, tabiques, puertas, ventanas, escaleras, etc.
La vulnerabilidad de elementos no estructurales cobra especial interés en zonas de sismicidad moderada, pues puede causar interrupciones del servicio, incluso para sismos relativamente moderados.
Otras Formas de Vulnerabilidad
También se abordan aspectos relacionados con la vulnerabilidad física no estructural, la vulnerabilidad funcional y la fragilidad cultural y socioeconómica de la población y del lugar. Estas vulnerabilidades pueden tener un impacto significativo en la capacidad de recuperación de una comunidad después de un evento sísmico.