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Daños en viviendas localizadas en el sureste de México ocasionados por el sismo de Tehuantepec del 7 de septiembre de 2017, Mw=8.2
Abstract
Se presentan, de forma sintética, algunos de los daños característicos observados en estructuras de mampostería destinadas a vivienda, localizadas en los estados de Chiapas y Oaxaca, en el sureste de México, generados como consecuencia del terremoto ocurrido el día 7 de septiembre de 2017 de magnitud 8.2 en el Golfo de Tehuantepec, a 133 km al suroeste de Pijijiapan, Chiapas, México. Se comenta sobre el origen, las causas y consecuencias de los daños observados. Palabras clave: Vivienda, mampostería, daños por sismo, sismo de Tehuantepec, irregularidad estructural, choque estructural
... For instance, the 2017 Puebla earthquake that struck the south of Mexico on 19 September, caused significant damage in the states of Oaxaca and Chiapas, where 110,000 houses were destroyed or severely damaged [5]. In these regions, a large number of URM structures are made of adobe bricks [6]. These types of structures, typically made of walls without any reinforcement and with heavy roofs made of wooden logs and clay tiles, usually exhibit the most significant damage during a seismic event [7]. ...
Fiber-reinforced foamed concrete (FRFC) is a lightweight material that has the potential to perform well in seismic applications due to its low density and improved mechanical properties. However, studies focused on the seismic assessment of this material are limited. In this work, U-shaped wall specimens, made of FRFC reinforced with henequen fibers and plain foamed concrete (PFC) with a density of 900 kg/m³, were subjected to shaking table tests. PFC and FRFC were characterized using compression and tension tests. FRFC exhibited enhanced mechanical properties, which were attributed to the fibers. The dynamic tests showed that U-shaped walls made of FRFC performed better than those made of PFC. The time period prior to the collapse of the FRFC U-shaped walls was longer than that of the PFC specimens, which was attributed to the enhanced specimen integrity by the fibers. Finite element simulations of the shaking table test allowed for the prediction of the stress concentration and plastic strain that may lead to the failure of the U-shaped wall. These results showed that U-shaped walls made of FRFC have the potential to perform well in seismic applications, however, these results are preliminary and further studies are needed to support the findings of this work.
Se revisa la literatura sobre la sismicidad (IMM>VI en Oaxaca y/o daños en otra localidad de Oaxaca) ocurrida en el estado de Oaxaca durante el período 1542-1988. La información macrosísmica se utiliza para agrupar los temblores en familias de eventos semejantes. Basándose en el conocimiento actual sobre los procesos sismotectónicos en la región, se sugiere la definición de 8 zonas sismogénicas. En un catálogo se presentan los datos, indicando las fuentes y nuestra interpretación. Los 68 eventos mayores (m>6.5, Ms>7.0) son asignados a cada una de las zonas sísmicas; para éstas se analizan los tiempos de recurrencia y se seleccionan los sismos máximos esperados. Los resultados principales son: - En la zona de subducción pueden ocurrir terremotos de gran magnitud (Ms ~ 8.5), como el de marzo de 1787. - En la zona de subducción, en el período 1928-1988, han ocurrido once sismos (Ms>7.0), cuatro en la mitad este y siete en la oeste. En los 56 años previos a 1928 se presentó un período de calma sísmica (Ms>7.0); en la región de ocurrencia del gran terremoto de 1787 sólo vuelve a temblar (Ms>7.0) en 1928, después de 141 años de calma sísmica. En 1928, en un lapso de 8 meses, ocurren cuatro eventos de subducción (Ms>7.4); en el mismo período ocurren dos temblores intraplaca importantes (mb= 7.7) en la parte norte. En enero de 1931 ocurre otro intraplaca (Ms = 8.0) en la parte sur. Este patrón de liberación de energía sísmica en un corto período de tiempo refuerza la afirmación de que en Oaxaca deben esperarse terremotos de gran magnitud por ruptura simultánea de varias unidades sismogénicas. - Las zonas "Huajuapan" y "Mixe" son afectadas por eventos de profundidad intermedia y falla normal (60
Se presenta un estudio paramétrico en modelos simplificados de dos grados de libertad (2gdl) que representan estructuras con disposición a desarrollar pisos suaves o débiles, donde se han variado las relaciones de rigideces y resistencia lateral entre ambos niveles de los modelos. Se condujeron análisis dinámicos no lineales paso a paso, utilizando 10 registros de aceleración sintéticos correspondientes a la zona III-a del lago de la ciudad de México y asociados al espectro de diseño del Apéndice A de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo del Reglamento para las Construcciones del Distrito Federal vigente. Con base en el estudio de los resultados obtenidos, en particular curvas de ductilidades y distorsiones máximas resultantes de estos análisis, se puede concluir que el mecanismo de piso suave o débil se previene o amplifica con una combinación adecuada de las propiedades mecánicas (rigidez y resistencia) de la estructura muy cercana a lo que actualmente proponen los reglamentos de diseño sísmico de México.
In this paper the authors summarize the results of a study devoted to assess, using nonlinear static analyses, the impact of increasing the structural redundancy in ductile moment-resisting reinforced concrete concentric braced frames structures (RC-MRCBFs). Among the studied variables were the number of stories and the number of bays. Results obtained were compared with the currently proposed values in the Manual of Civil Structures (MOC-08), a model code of Mexico. The studied frames have 4, 8, 12 and 16- story with a story height h=3.5 m. and a fixed length L=12 m., where 1, 2, 3 or 4 bays have to be located. RC-MRCBFs were assumed to be located in soft soil conditions in Mexico City and were designed using a capacity design methodology adapted to general requirements of the seismic, reinforced concrete and steel guidelines of Mexican Codes. From the results obtained in this study it is possible to conclude that a different effect is observed in overstrength redundancy factors respect to ductility redundancy factors due to an increase of the bay number considered. Also, the structural redundancy factors obtained for this particular structural system varies respect to the currently proposed in MOC-08. © 2016, Brazilian Association of Computational Mechanics. All rights reserved.
Resumen:
Según datos oficiales, durante el sismo del 4 de abril de 2010 se dañaron en México más de 3,000 viviendas, de las cuales el Fondo de Desastres Naturales (FONDEN) de México aportó recursos por 112.1 millones de pesos y el Gobierno del Estado de Baja California 82.3 millones de pesos para atender alrededor de 2,818 viviendas afectadas. En la ciudad y el Valle de Mexicali predominan las casas de uno o dos niveles como vivienda. El daño en conjuntos habitacionales de la ciudad de Mexicali fue extendido. En algunos desarrollos, más del 50% de sus viviendas se dañaron en distintos grados, desde leve hasta severos. En el Valle de Mexicali predominan dos tipos de vivienda de autoconstrucción: (1) casas de un nivel con base en muros de adobe de gran espesor, con techumbres ligeras de dos aguas con base en armaduras de madera simplemente apoyadas sobre los muros de adobe, con o sin losa de cimentación y, (2) casas de un nivel, con base en muros de mampostería de bloque hueco de concreto sin refuerzo ni confinamiento, con sistema de piso de vigueta y bovedilla o losa de concreto reforzado plana o a dos aguas, y que por lo general cuentan con una losa de concreto reforzado como cimentación. Las deficiencias o ausencia de confinamiento en los muros de la vivienda en la ciudad y el valle de Mexicali fueron notables, y en muchos casos fueron responsables de que el daño haya sido tan extendido o severo. En particular, se observó una mala práctica de confinamiento en aberturas para puertas y ventanas, así como una inadecuada preparación de los extremos de los muros (dentarlos), para que al momento del colado con castillos (elementos confinantes verticales de la mampostería fabricados con concreto reforzado) y dalas (elementos confinantes horizontales de la mampostería fabricados con concreto reforzado), trabajen como un conjunto. Por ello, es necesario difundir con mayor vigor, en todos los ámbitos de la ingeniería civil, cuáles son las prácticas correctas de confinamiento en mampostería para vivienda. Otro aspecto no menos relevante es concientizar a arquitectos e ingenieros sobre la importancia de proporcionar una densidad de muros razonable en ambas direcciones ortogonales en los proyectos de vivienda, dado que la práctica observada indica que, por requisitos arquitectónicos (iluminación, ventilación, circulación), normalmente se proporciona una densidad de muros notablemente menor en la dirección de las fachadas que en la dirección ortogonal a éstas, lo cual hace muy vulnerables a las viviendas en la dirección de las fachadas. Palabras clave: diafragmas flexibles, diafragmas rígidos, estructuras sin diafragma, mampostería confinada, marcos de concreto no dúctiles, muros de ladrillo, muros de bloque de concreto, muros de adobe, techumbres ligeras, vivienda.
Abstract:
According to Mexican government official data, more than 3,000 houses were damaged during the April 4, 2010 earthquake. The Mexican National Fund for Disasters (FONDEN) contributed with 112.1 million pesos to assist people directly affected for the disaster, whereas the Government of the State of Baja California contributed with 82.1 million pesos. With these resources 2,818 affected housing were attended. In the city and the valley of Mexicali housing is dominated by one and two-story houses. The damage observed in housing complexes in the city of Mexicali was extended. More than 50% of existing houses were damaged in some housing complexes. In the valley of Mexicali there are two dominant modalities of self-construction housing: (1) one-story houses made with thick adobe walls with light truss-based Gable wood roofs simply supported on the adobe walls, with or without a RC foundation slab and, (2) one-story houses made with unreinforced masonry walls (made with hollow concrete blocks), with precast beam and block floor system (with horizontal or Gable roofs) which usually have a RC foundation slab. Absence and/or deficiencies in the confinement of masonry walls were very evident, and such deficiencies were responsible for the widespread damage observed in housing. In particular, bad practices were observed in the confinement of window and door openings. Inadequate preparation for the walls (wall tooting) was observed to cast them adequately with the confining elements (RC tie-columns and bond beams), so they work together to carry lateral loads. For this reason, in order to reduce the vulnerability of such structures in future earthquakes, it is very important to disseminate in all areas of civil engineering, with greater vigor, what the good practices for confining correctly masonry walls are. Another relevant action is to make understanding architects and engineers about the importance of providing, in housing projects, a reasonable and balanced wall density in the two main orthogonal directions. The observed practice is that, for architectural requirements (lighting, ventilation and circulation), it is common that the wall density provided in the direction parallel to the façade is much smaller than at the orthogonal direction. This design practice makes this type of housing very vulnerable in the direction parallel to the façade.
RESUMEN
En este trabajo los autores presentan los resultados de un estudio paramétrico dedicado a evaluar el impacto que tiene el aumentar la redundancia estructural en edificios con base en marcos dúctiles de concreto reforzado de distintos niveles, al aumentar el número de crujías, utilizando análisis no lineales con carga monótonamente creciente ("pushover"), y así poder definir o evaluar numéricamente al factor de redundancia (rho). Los edificios fueron analizados y diseñados como marcos dúctiles de concreto reforzado conforme a las recomendaciones del Apéndice A de las NTCS-2004 y a las NTCC-2004. Los marcos en estudio tienen las siguientes características: a) marcos con un mismo claro L=7 m y altura de entrepiso H=3.5 m, con alturas de 4, 8, 12 y 16 niveles. Para cada marco antes descrito, se varió el número de crujías de 1, 2, 3 y 4, b) marcos con una altura de entrepiso H=3.5 m y una longitud total fija L TOT =12 m. Los marcos son de 4, 8, 12 y 16 niveles, en los cuales se varió el número de crujías de 1, 2, 3 y 4. En los análisis no lineales se utilizó un modelado de plasticidad concentrada y se definió que los elementos vigas y columnas presentaran una no linealidad dominada por flexión. Con base en los resultados del presente estudio y de estudios previos reportados en la literatura especializada, se concluye que, en aras de la transparencia en el diseño sismorresistente de marcos dúctiles de concreto reforzado y otros sistemas estructurales, sí se justifica que la redundancia estructural sea tomada en cuenta directamente en el diseño mediante un factor de reducción por redundancia (rho), como lo proponen y hacen normas internacionales como el ASCE-7 o IBC, y nacionales como el Manual de Obras Civiles (MOC-2008).
ABSTRACT
In this paper the authors present the results of a parametric study devoted to assess the impact of increasing the structural redundancy in ductile reinforced concrete (RC) moment framed buildings. Among the studied variables were the number of stories and the number of bays. Buildings were analyzed and designed as special moment-resisting RC frames (SMR-RCMFs) according to the Appendix A of the seismic (NTCS-2004) and reinforced concrete (NTCC-2004) guidelines of Mexico´s Federal District Code. The studied models have the following characteristics: a) 4, 8, 12 and 16-story frames with a story height H=3. 5 m and 1, 2, 3 or 4 bays with a bay-width L=7 m, b) 4, 8, 12 and 16-story frames with a story height H=3. 5 m and a fixed length LTOT=12m, were 1, 2, 3 or 4 bays have to be located. Nonlinear static analyses (“pushover”) were used to evaluate numerically the redundancy factor (rho). A lumped plasticity modeling dominated by bending was used for beams and columns. Based on the results of this research and previous studies reported in the literature, it can be concluded that, for the sake of transparency in the seismic design of SMR-RCMFs and other structural systems, it is justified to account directly in the design the structural redundancy using a redundancy factor (rho), as done in international codes such as ASCE-7 or IBC and national codes as MOC-2008).
RESUMEN El 20 de marzo de 2012, a las 12:02 hora local, un sismo de magnitud Mw = 7.4 ocurrió en el segmento de la placas tectónicas conocido como Ometepec, en las costas de Guerrero. Esta es una zona en donde han ocurrido eventos sísmicos aproximadamente cada 14 años desde 1928. El área de Estructuras de la Universidad Autónoma Metropolitana, de la Unidad Azcapotzalco (UAM-A), ha mantenido como objetivo el reconocimiento de daños en las zonas epicentrales de sismos moderados e intensos que ocurren en la República Mexicana; así como reportar las "lecciones aprendidas" asociadas a estos eventos. Hace más de 16 años, en septiembre de 1995, la UAM-A fue a esta misma zona epicentral y reportó los daños, y algunas lecciones derivadas del sismo del 14 de septiembre de 1995 en Ometepec, Guerrero. En este evento del 20 de Marzo 2012 se ha constatado que hay lecciones aprendidas y no aprendidas, y que hay mejoras que pueden aplicarse en diferentes ámbitos. En este trabajo se hace un resumen de los daños encontrados en la zona epicentral de Ometepec, y las lecciones desde el punto de vista de la ingeniería estructural que pudieran derivarse de este evento. Asimismo, se presentan algunas recomendaciones acerca de la respuesta que deberían seguir las autoridades locales y globales ante emergencias. ABSTRACT On Tuesday, March 20th, 2012, at 12:02 local time. (18:02 GMT), an earthquake with magnitude Mw = 7.4, struck the area near the towns of San Juan Cacachuatepec, Oaxaca and Ometepec, Guerrero, in the southeastern region of Guerrero and Oaxaca states in Mexico. Since 1928, and approximately every 14 years, earthquake events have happened in this area known as the Ometepec Segment in the Mexican subduction zone. The objective of the reconnaissance teams of the Structureas Area, of the Universidad Autonoma Metropolitana (UAM-A), has always been to recognize the cause of damage to structures, in the epicentral areas of moderate to large earthquakes that happened in Mexico, as well as let the structural engineering community know about the lessons learned from these earthquakes. In 1995, the reconnaissance team of UAM-A visited the same epicentral area in Ometepec, Guerrero, and reported the lessons learned. In the event of March 20 th , 2012, we have concluded that there were lessons learned and unlearned, and that there are procedures and policies that can be enhanced in order to respond better to such disaster events. In this paper, we summarize the structural damage encountered in the epicentral area and the lessons learned, from the structural engineering point of view. We also provide recommendations and opinions on response and recovery activities that local and global authorities should put attention to.
RESUMEN: El 20 de marzo de 2012, a las 12:02 hora local, un sismo de magnitud Mw = 7.4 ocurrió en el segmento de la placas tectónicas conocido como Ometepec de las costas de Guerrero, en el pacífico mexicano. Esta es una zona donde han ocurrido eventos sísmicos desde 1928 con una periodicidad promedio de cada 14 años. El área de Estructuras de la Universidad Autónoma Metropolitana, de la Unidad Azcapotzalco (UAM-A), ha mantenido como objetivo el reconocimiento de daños en las zonas epicentrales de sismos moderados e intensos que ocurren en la República Mexicana, así como reportar las "lecciones aprendidas" asociadas a estos eventos. Hace más de 16 años, en septiembre de 1995, la UAM-A fue a esta misma zona epicentral y reportó los daños, y algunas lecciones derivadas del sismo del 14 de septiembre de 1995 en Ometepec, Guerrero. En el evento del 20 de Marzo 2012 se ha constatado que hay lecciones que se han aprendido y, desafortunadamente, otras ignoradas. En este trabajo se presenta un reporte del reconocimiento geotécnico del terreno y comportamiento estructural de edificaciones en la zona epicentral de Ometepec y en ciudades donde el evento fue sentido fuertemente, como es el caso del Distrito Federal y Chilpancingo, donde el efecto de sitio es importante. Asimismo, se mencionan las lecciones aprendidas de dicho evento desde el punto de vista de la ingeniería geotécnica y estructural. ABSTRACT: This On Tuesday, March 20th, 2012, at 12:02 p.m. local time (18:02 GMT), an earthquake of magnitude Mw 7.4 (USGS and Servicio Sismológico Nacional -SSN) struck the area nearthe towns of San Juan Cacachua-tepec in the state of Oaxaca and Ometepec in the southeastern region of Guerrero state in Mexico. This earthquake was also strongly felt in the cities of Chilpancingo and Mexico City. In the event of March 20, 2012 it was found that there are lessons to be learned and, unfortunately, others ignored. In this paper, a geotechnical report of soil and structural behavior of buildings in the epicentral area of Ometepec and cities where the event was felt strongly, such as Mexico City and Chilpancingo, where the effect of site is important . Also discusses the lessons learned from this event from the point of view of geotechnical and structural engineering.
En este capítulo se presentan estadísticas de las estructuras de mampostería afectadas por el sismo (viviendas en su mayoría), los tipos de daño observados más característicos y las tareas de reconstrucción y rehabilitación (reparación y refuerzo) que se desarrollaron en el estado de Colima. Finalmente, se presentan algunas conclusiones sobre el desempeño de las estructuras de mampostería y recomendaciones para mitigar los efectos de los desastres.
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Cuando citen este capítulo en sus documentos y presentaciones, por favor háganlo de la siguiente manera:
ESPAÑOL:
Alcocer, S. M., A. Tena, R. Berrón, O. de la Torre, E. del Valle, F. García, O. López, E. Martínez, E. Miranda, V. M. Pavón y J. Tejeda (1997), “Capítulo 10: Estructuras de mampostería y adobe”, El macrosismo de Manzanillo del 9 de octubre de 1995, Arturo Tena Colunga, editor, Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica y Universidad de Colima, primera edición, octubre, ISBN 968-6190-83-X, pp. 233-267.
ENGLISH:
Alcocer, S. M., A. Tena, R. Berrón, O. de la Torre, E. del Valle, F. García, O. López, E. Martínez, E. Miranda, V. M. Pavón and J. Tejeda (1997), “Capítulo 10: Estructuras de mampostería y adobe”, In: El macrosismo de Manzanillo del 9 de octubre de 1995, Arturo Tena Colunga, editor, Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica and Universidad de Colima, first edition, October, ISBN 968-6190-83-X, pp. 233-267 (in Spanish).
RESUMEN Se presenta una visión personal de las principales enseñanzas de los sismos más intensos ocurridos en los últimos 20 años en todo el mundo, con particular énfasis en los sismos que han ocurrido en México.