Descarga PDF Participación

 PROTOTIPOS SISMO-­‐RESISTENTES DE BAJO COSTE Y BAJA HUELLA DE CARBONO Prof. Dr. Miguel San Millán Escribano DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Y JUSTIFICACIÓN DE LA RELEVANCIA DEL TRABAJO En enero de 2005, Kofi Atta Annan durante la conferencia mundial sobre la reducción de desastres (EIRD, 2005), aseveraba que no podemos evitar calamidades naturales, pero sí debemos equipar a las personas y a las comunidades para que puedan resistirlas. Según Mc Entire (1999), la incidencia de los desastres naturales va en aumento algo que completa Romeo G. y Maskrey A, (1993) al añadir que los fenómenos naturales no causarían daño si fuéramos capaces de entender cómo funciona la naturaleza y crear nuestro hábitat acorde a ella. Dentro de este marco ideológico se nos plantea el reto de proponer mejoras prácticas contra estos desastres actuando en una dirección concreta: la adaptación de los conocimientos sobre sismo-­‐resistencia en los edificios para ayudar a nuestra sociedad a resistirlos. Los terremotos son el resultado de fuerzas naturales originadas por la liberación de energía en el proceso de evolución permanente del planeta. Hoy en día, el nivel de conocimiento acerca del fenómeno sísmico ha avanzado notablemente: se conocen los mecanismos de generación, los lugares donde han ocurrido sismos en el pasado y la intensidad y/o magnitud de los mismos, lo que permite disponer de mapas de sismicidad prácticamente en todo el mundo, las fallas geológicas capaces de generar nuevos eventos, etc. Esas fallas se pueden monitorizar, obteniendo datos sobre las velocidades y deformaciones acumuladas, que permiten llegar a conocer las zonas donde con mayor probabilidad pueden producirse nuevos sismos e incluso su magnitud. Sin embargo, es aún difícil determinar cuando van a tener lugar esos sismos, lo que hace que la predicción en escalas temporales cortas sea aún un problema a resolver. Por ello, en su lugar, actualmente se incide más en una línea de prevención, fundamentada esencialmente en el diseño sismo-­‐resistente de las edificaciones, ante los movimientos esperados a largo plazo, incluyendo en los países con más recursos, el diseño con aislamiento de base. Actualmente, diversos terremotos han puesto de manifiesto la importancia de investigar sobre nuevos prototipos constructivos sismo-­‐resistentes de bajo coste y su influencia en el comportamiento de los edificios con el objetivo de reducir los resultados de pérdidas humanas, económicas y medioambientales. Esta investigación se motiva por ejemplo, debido a que el terremoto de enero de 2010 en Haití, supuso más de 300.000 mil víctimas y más de 1,5 millones de personas sin hogar, además casi una cuarta parte de las viviendas en Puerto Príncipe resultaron totalmente destruidas por el terremoto, el coste económico de reconstruir casas, escuelas, calles y demás infraestructuras fue valorado en cerca de 14.000 millones de dólares. Otro ejemplo, el de Tohoku en Japón en marzo de 2011, con su posterior tsunami, supuso 15.000 muertos, 45.700 construcciones destruidas y 144.300 dañadas, los daños económicos ascienden a diez billones de dólares. Recientemente Nepal (2015) ha sufrido el terremoto más grave desde el acontecido en 1934. Hasta el momento, el número de víctimas supera las 7000 y los daños materiales son cuantiosos. La destrucción y el déficit de recursos ha provocado una crisis humanitaria que se traduce en 9,5 millones de personas (un cuarto de la población de Nepal) con necesidad de asistencia humanitaria, 2,8 millones de desplazados internos y 1,4 con necesidad de alimento; por ello, gran parte de la comunidad internacional ha cooperado enviando alimentos y equipos de búsqueda y rescate. De momento no se han realizado estudios que evalúen los daños medioambientales de estos desastres naturales en ninguno de los escenarios comentados. Ante la imposibilidad de evitar la ocurrencia de terremotos y de predecirlos con un margen pequeño de tiempo para tomar acciones a corto plazo, el aumento de la sismo-­‐resistenciacon recursos reducidos y bajo impacto medioambiental entendemos que es la medida más eficaz para prevenir los daños y para evitar el desastre. Dentro de la Arquitectura, podemos encontrar numerosas y variadas metodologías y técnicas propuestas por diferentes autores para la construcción de edificios sismo-­‐resistente s, basadas principalmente en el estudio del desempeño sísmico de las edificaciones según su estructura y construcción. Entre estas metodologías destacan los métodos empíricos y los métodos analíticos o teóricos. Los métodos empíricos están basados en la experiencia sobre el comportamiento de tipos de edificaciones durante sismos y la caracterización de deficiencias sísmicas potenciales. En estos métodos, se asignan clases de vulnerabilidad a cada tipología constructiva, en una cierta escala que puede ser cualitativa o numérica. Un ejemplo de la primera es la clasificación de vulnerabilidad propuesta en la Escala Macrosísmica Europea EMS-­‐98 (Grünthal, 1998), según la cual se adoptan clases de la A (más vulnerable) a la F (menos vulnerable) atendiendo a la experiencia sobre el desempeño sísmico que han tenido estructuras similares ante terremotos relevantes. Otro ejemplo de valoración cuantitativa es la basada en el índice de vulnerabilidad (Benedetti y Petrini, 1984; Yepez, 1996), según el cual se asigna un índice numérico a cada edificación tras su inspección, identificando deficiencias sísmicas potenciales y caracterizando de las mismas atribuyendo un valor a cada componente del sistema, que ponderado en función de su importancia relativa, conduce a la determinación final de un índice de vulnerabilidad. Los métodos analíticos en cambio, evalúan la resistencia estimada de las estructuras a los movimientos del terreno utilizando como base modelos mecánicos de respuesta estructural e involucrando como datos las características mecánicas de las estructuras. Generalmente son bastantes laboriosos y dependen en cierta medida del grado de sofisticación de la evaluación, de la calidad de la información y de la representatividad de los modelos empleados. Un ejemplo de esta metodología es la desarrollada en el proyecto Risk-­‐UE (Milutinovic y Trendafiloski, 2003), que es un proyecto europeo, para evaluar la vulnerabilidad y la fragilidad de los edificios residenciales de la ciudad. Otro ejemplos son la metodología incluida en el programa HAZUS (FEMA/NIBS, 1999) aplicable a Estados Unidos, desarrollado por la Federal Emergency Management Agency (FEMA), junto con el National Institute of Buildings Sciences, NIBS (NIBS, 2000), el programa EQRM (Robinson et al., 2006) y SELENA (Molina et. Al., 2010). Al final de estos estudios se tiende a realizar pruebas con maquetas físicas equivalentes en términos de resistencia, normalmente en laboratorios que disponen de simuladores de terremotos (bancadas) y permiten conocer de una manera más detallada y precisa los límites de resistencia alcanzados. La descripción anterior del marco donde se desarrolla la investigación expone en parte la relevancia de este tipo de trabajos. Por tanto y como se ha esbozado anteriormente, el objetivo final de esta investigación es práctico, partiendo de estas metodologías y de datos obtenidos en trabajos de campo sobre daños más recurrentes, crear distintos dispositivos rehabilitadores de muy bajo coste utilizando tecnologías constructivas propias de los lugares estudiados. Esta investigación también relaciona el impacto medioambiental con los daños en la edificación, es decir el grado de daño (EMS98) y cantidad de huella de carbono consumida debido a que esta última es función de las cantidades de materiales instalados en los edificios reparados por lo que se obtendrá un excedente de huella de carbono debido a un terremoto -­‐y no al ciclo de vida habitual-­‐ tomando como indicadores los establecidos dentro del marco legal del Real Decreto 163/2014 y de la Directiva 2012/27/UE. PLAN DE TRABAJO La metodología se estructura en tres fases: 1.-­‐DAÑOS RECURRENTES • FILTRADO Y SELECCIÓN DE INFORMACIÓN En grupos de tres investigadores elegir edificios-­‐testigo a rehabilitar. Se escogerán de bases de datos (en el caso de Puerto Príncipe, Haití, por ejemplo se utilizaría esta base de viviendas dañadas: http://nees.org/dataview/spreadsheet/haiti) así como también tomas realizadas in situ como trabajo de campo por el equipo que solicita esta ayuda. • REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN OBTENIDA Estos grupos dibujarán los datos cartográficos básicos (plantas, alzados, secciones y axonometría) de los edificios testigos elegidos a escalas cercanas al 1/50. Estos documentos se obtuvieron interpretando la documentación ofrecida en la base de datos de Nees o del Informe. Se representarán con especial cuidado, detalle y claridad las patologías detectadas. se planteará un listado de daños recurrentes a la luz de los datos obtenidos. 2.-­‐ESTIMACIÓN DE CANTIDADES PARA REHABILITACIÓN Aquí se estiman las cantidades de recursos que se emplearían para rehabilitar o reconstruir un edificio dañado. Para estimar estas cantidades, previamente se establece una posible reparación según el Código Técnico de la Edificación, para después estimar las cantidades de dichas reparaciones utilizando bases de datos de Kilogramos y Euros por unidades construidas como por ejemplo la Base de Datos de Precio de construcción del Colegio Oficial de Arquitectos Técnicos de Guadalajara. 3.-­‐VALORACIÓN ECONÓMICA DE LAS PROPUESTAS Y CÁLCULO DE LA HUELLA DE CARBONO Y ECOLÓGICA A través de la Base de Datos de Precio de construcción del Colegio Oficial de Arquitectos Técnicos de Guadalajara obtenemos de la fase anterior las cantidades de recursos que se emplearían para rehabilitar o reconstruir un edificio dañado. En esta fase también se hallaría la huella de carbono consumida por la rehabilitación o reconstrucción de un edificio de viviendas dañado. Aquí realizamos un estudio basado en la cantidad de kg de CO2 consumidos en la reconstrucción así como de la cantidad de huella ecológica consumida por edificio totalizándola a al área analizada. 4.-­‐ PROTOTIPADO DE MODELOS Y TESTEO DE MODELOS En esta fase, cada miembro realizará un desarrollo individual supervisado una serie de propuestas de rehabilitación constructiva sismo-­‐resistente de un único daño. Las propuestas serán presentadas en 2 Din A-­‐2 a la escala que mejor lo definen, siendo la mínima admitida 1/25 para describir elementos constructivos. Una selección de estos dispositivos elegida por unanimidad de los participantes en el proyecto se resumirán a modo de fichas resumen para incluirlas como elementos a analizar en la siguiente fase. Los prototipos que se obtengan se escogerán entre un abanico de propuestas siguiendo criterios basados en tres principios: A) Mejora de las propiedades sismo-­‐resistentes B) Adecuación al entorno social, económico y cultural C) Evitar emisiones de CO2 en su produccion y montaje. La última parte de esta fase desarrollaría una serie de prototipos, primero virtuales y posteriormente realmente construidos que implementen y mejoren las condiciones tecno constructivas para resistir más y mejor los movimientos que produce un terremoto. Se construirían en modelos equivalentes a los sistemas constructivos estudiados mediante maquetas a escala impresas en resina que se testearían en bancadas en centros especializados. 5.-­‐ DIFUSIÓN DE RESULTADOS El plan de difusión del proyecto contempla esencialmente seis bloques de acciones: A) Realizar publicaciones en revistas internacionales indexadas, preferiblemente dentro del primer cuartil de la categoría correspondiente del JCR. Se prever obtener de 10 publicaciones en revistas de este tipo en el proyecto. También se presentarán los resultados parciales en congresos nacionales e internacionales. B) Portal web con toda la información generada en el proyecto, incluyendo los informes generados y los entregables del proyecto. Dicha información se estructurará de forma ordenada con los datos y resultados del proyecto. Se montará un servidor web de mapas con consultas dirigidas a usuarios de sectores empresariales, de la administración pública y del ámbito tecnológico. C) Se pretende además que los resultados contribuyan a mejorar la percepción social entorno al fenómeno sísmico y la preparación para afrontarlo. Para ello se generarán actividades formativas a las entidades públicas interesadas en el proyecto. También se programarán acciones divulgativas y educativas que se ofrecerán a Universidades y Asociaciones Profesionales, estableciendo un primer programa piloto en zonas sísmicas de primero de España. Se aprovechará también la ocasión de posibles entrevistas en medios de comunicación para anunciar, si ha lugar, los resultados del proyecto. Se organizará una exposición para impulsar esta tarea de difusión. D)Organización de unas jornadas de exposición de los resultados al final del proyecto, a modo de conclusión y perspectivas de futuro. Estas jornadas estarán abiertas a la participación de otros profesionales. E) Generación de nuevo material didáctico incorporando los resultados del proyecto en módulos que puedan ser luego utilizados en diferentes cursos. A continuación se dibuja una tabla explicando gráficamente el cronograma por objetivos conseguidos al mes: