En la Tabla 1 se presentan los valores del Índice de Amenaza (IA) los cuales son seleccionados considerando: 1) La relación que guardan los valores del coeficiente (Ao) de la aceleración del terreno en roca en las siete zonas sísmicas definidas en la norma sismorresistente nacional (COVENIN, 2001), y 2) La incorporación del efecto topográfico que amplifica el índice de amenaza en aproximadamente un 10 %. Nótese que los valores propuestos para IA en la Tabla 1 guardan la misma proporción que guardan los valores de Ao en las diferentes zonas y han sido normalizados de manera tal que el mayor valor de 1 corresponde a la zona de mayor amenaza (Zona 7) cuando se consideran efectos topográficos.

En el caso de la ciudad de Caracas, los valores de IA se modifican para los efectos de incorporar los resultados del estudio de microzonificación de la ciudad (FUNVISIS, 2009; Hernández et al. 2009). En la Tabla 2 se dan los valores del coeficiente Ao para las cuatro Macrozonas de Caracas (Figura 1). Para determinar la Macrozona en la cual se encuentra una edificación véase FUNVISIS (2009), el cual puede descargarse desde FUNVISIS (2013). Los valores del Índice de Amenaza IA para cada macrozona dados en la Tabla 2 se seleccionaron siguiendo el mismo criterio anterior: proporcionalidad con los resultados del estudio de microzonificación (Ao) y un 10% aproximado de incremento por efectos topográficos. Cuando se disponga de resultados de la microzonificación de otras ciudades del país, se podrían incorporar sus resultados en el índice de amenaza siguiendo un procedimiento similar al descrito en la Tabla 2 para la ciudad de Caracas.

En la Figura 2 se definen aquellas situaciones donde deben considerarse la presencia de efectos topográficos, seleccionados con base en FUNVISIS (2009) y AFPS (1990). Se consideran efectos topográficos en las Tablas 1 y 2 cuando la construcción esté localizada sobre la mitad superior (L/2) de una ladera con pendiente mayor a 25 grados (aproximadamente 46%), o en la zona de la cima que está a una distancia de la cresta menor a la altura (h) de la ladera.

El Índice de Vulnerabilidad tiene como intención identificar aquellas características intrínsecas en una estructura que pueden potenciar un desempeño inadecuado durante un sismo. Las definiciones que se presentan a continuación toman en consideración: 1) Las observaciones hechas en edificios que estuvieron sujetos a los sismos de 1967 en Caracas y de 1997 en Cariaco, los cuales destacaron, entre otros, los efectos desfavorables que introduce la ausencia de vigas en una dirección horizontal del edificio, la presencia de una planta baja débil por la terminación de las paredes de relleno de los pisos superiores, la presencia de columnas cortas que potencian modos frágiles de falla, la amplificación de la respuesta dinámica en edificios altos localizados sobre sedimentos profundos; 2) La mayor vulnerabilidad de las construcciones más antiguas, especialmente aquellas diseñadas con las normas anteriores a 1967; 3) La elevada vulnerabilidad de numerosas construcciones populares que han sido hechas sin seguimiento de normas técnicas de diseño y construcción.

La vulnerabilidad depende de la antigüedad de la obra, el tipo estructural, el número de pisos, la profundidad del depósito de suelo, el grado de deterioro, la topografía del sitio y algunas características básicas de la estructura y de las paredes de relleno que condicionan su desempeño sísmico. El Índice de Vulnerabilidad (IV) se define mediante:

donde: I_i es el Índice de la Vulnerabilidad específica "i" y αi es su peso relativo tal como se describe en la Tabla 3. Cada índice I_i tiene una cota superior de 100 por lo que el Índice de Vulnerabilidad (I_V) está también acotado a 100.

El Índice de Vulnerabilidad I₁ atiende a la edad de la construcción y a la norma de diseño utilizada. En la selección de estos valores se ha tomado en cuenta la mayor vulnerabilidad de las construcciones diseñadas con normas antiguas, las cuales poseen menor resistencia, rigidez y capacidad de disipación de energía que las diseñadas con las normas modernas (Hernández, 2009; Coronel & López, 2013). El valor de I1 de la Tabla 4 tiene un máximo de 100 para aquellos edificios construidos antes de la aparición de la primera norma del Ministerio de Obras Públicas (MOP, 1939). El valor de 90 en el período 1955-1967 toma en cuenta que la Norma (MOP, 1955) introdujo requerimientos sismorresistentes menos exigentes que las normas precedentes. El valor de I1 para la norma de 1998 (COVENIN, 1998) es ligeramente menor a la de la norma 2001 (COVENIN, 2001), debido a una ligera disminución en los valores espectrales en esta última en relación con la primera. Si una edificación ha sido diseñada con diferentes normas, se recomienda seleccionar aquella que tenga el mayor índice.

En el caso de las viviendas populares, típicas de las zonas de barrios de la ciudad que han sido construidas sin cumplir con las normas oficiales de diseño y construcción, se recomienda conservadoramente adoptar para ellas un valor I₁ = 100.

En la Tabla 5 se definen quince (15) tipos estructurales de uso común en el país y se le asigna a cada uno un valor I₂ de vulnerabilidad intrínseca. En caso de que una edificación posea más de un tipo estructural, se recomienda asignarle el índice del tipo predominante o en todo caso asignarle el mayor valor de I₂.

Los valores asignados en la Tabla 5 tienen un cierto grado de subjetividad y son susceptibles a ser revisados y adecuados. Uno de los criterios seguidos para la asignación de los índices, fue el penalizar con mayor vulnerabilidad los sistemas con poca capacidad de disipación de energía y premiar los sistemas dúctiles y/o de elevada rigidez y resistencia.

El tipo más utilizado en el país es el Tipo 2 en donde las paredes de bloques se encuentran adosadas a los pórticos de concreto armado, restringiendo el comportamiento dúctil de ellos y potenciando modos de falla frágil que aumentan su vulnerabilidad. En el Tipo 1, poco común en el país, las paredes están separadas de los pórticos y arriostradas apropiadamente para asegurar su estabilidad dentro y fuera de su plano, dando lugar a una disminución de la vulnerabilidad.

Este índice tiene como finalidad modificar la vulnerabilidad intrínseca de una edificación, aumentándola en aquellas que poseen irregularidades geométricas o deficiencias estructurales significativas que condicionan su desempeño sísmico. En la Tabla 6 se definen once (11) irregularidades que son ampliamente reconocidas a nivel internacional como potenciadoras de respuestas sísmicas desfavorables (Naeim, 2001; Pauley & Priestley, 1992; Dowrick, 1977; Arnold & Reitherman, 1982). Por otro lado, en el ámbito nacional, la presencia de columnas cortas se asocia con el desempeño inadecuado y con el derrumbe de escuelas durante el sismo de Cariaco de 1997 (IMME 1998; Castilla & Marinilli, 2000; López et al. 2007; IMME-FUNVISIS-FEDE, 2011). Asimismo, la ausencia de vigas altas en una dirección así como la generación de una planta baja débil inducida por la terminación de las paredes de mampostería de los niveles superiores, han sido señaladas como elementos que influenciaron en forma significativa el derrumbe de cuatro edificios altos durante el sismo de Caracas de 1967 (Grases, 1968; Comisión Presidencial, 1969; Urich & López, 2006).

El índice de vulnerabilidad asociado con la irregularidad I₃ se define por:

donde: I_3j es el Índice de Irregularidad asociado con la irregularidad j que se define en la Tabla 6. Si la edificación no presenta ninguna de las irregularidades indicadas en dicha tabla, se le asigna I₃ = 0. Si la edificación es una vivienda popular y presenta dos o más pisos del tipo de mampostería no confinada (tipo estructural 11) se le asigna un valor I₃ = 100 aun cuando no evidencie irregularidades del tipo mostradas en la Tabla 6. El valor de I₃ está acotado a un máximo de 100.

En el tipo estructural 4, que son sistemas tipo túnel de muros de concreto armado de poco espesor dispuestos en una sola dirección, se le debe asignar la irregularidad definida por la ausencia de vigas altas (j=1 en la Tabla 6) que caracteriza estas edificaciones. En la irregularidad j=9 se considera que una edificación está adosada a otra adyacente cuando la separación entre ellas es menor al valor S indicado en la Tabla 7. Si ese es el caso, se deberá seleccionar una de las dos situaciones posibles denominadas (a) y (b), las cuales corresponden al caso de que las losas estén a la misma altura (contacto losa-losa) o al caso de que estén a diferentes alturas (contacto losa-columna), respectivamente. En el caso de que existiese adosamiento en más de una fachada del edificio, se selecciona el caso más desfavorable.

El índice I₄ permite tomar en cuenta el aumento en la vulnerabilidad de una edificación alta que esté fundada sobre sedimentos de gran profundidad, tal como quedó evidenciado en el terremoto de Caracas de 1967 (Comisión Presidencial, 1969; Seed et al. 1972). Las situaciones de aplicación del índice I₄ se presentan en la Tabla 8 y han sido definidas tomando en consideración resultados del estudio de microzonificación sísmica de Caracas (FUNVISIS, 2009; Hernández et al. 2009).

En el caso del Área Metropolitana de Caracas, los sitios con sedimentos de profundidad mayor a 120 metros se encuentran localizados en las zonas de Altamira-Los Palos Grandes y San Bernardino, Microzonas 5 y 6 dentro de la Macrozona Centro Norte (Figura 1). Para determinar la Microzona en la cual se encuentra una edificación en Caracas, véase FUNVISIS(2009) y FUNVISIS(2013).

El índice I₅ atiende a identificar situaciones de vulnerabilidad asociadas con construcciones hechas en laderas o cerca de éstas, debido a una potencial falla de estabilidad en taludes no protegidos por obras de contención. En la Tabla 9 se presentan los valores de I₅ cuya selección depende de los valores del ángulo de inclinación θ de la ladera, de la altura H de la ladera y de la distancia D que se definen en la Figura 3. El máximo valor del índice I₅ es 100. Se reconoce igualmente en la Tabla 9 el aumento en la vulnerabilidad cuando la edificación está localizada en una zona sin drenajes de aguas.

Índice de Vulnerabilidad asociado con el grado de deterioro: I₆

En la Tabla 10 se muestran los valores de I₆ asignados a diferentes grados de deterioro del edificio, penalizando con los mayores valores a la existencia de corrosión del acero y al agrietamiento estructural. A efectos de calificar el grado de deterioro de la estructura, se seleccionará un único valor entre las opciones (a) y (b). En el caso de una edificación mixta que tuviese estructuras de concreto y de acero, se seleccionará el mayor valor entre las opciones (a) y (b). El máximo valor posible para I₆ es 100.

ÍNDICE DE IMPORTANCIA

El Índice de Importancia (I_I) tiene como finalidad incorporar dentro del proceso de priorización el uso de la construcción y el número de personas expuestas durante un terremoto. Se asignan índices mayores a aquellas construcciones esenciales, las cuales deben mantener su nivel de operación durante la ocurrencia de un sismo, como pueden ser los hospitales y centros de salud, las escuelas que sirven de refugio temporal y otras. Por otro lado, se diferencia también entre edificaciones que aun teniendo el mismo uso y la misma vulnerabilidad estructural, pueden dar lugar a pérdidas distintas si difieren significativamente en el número de personas que las ocupan.

Las construcciones se clasifican según su uso en alguno de los tres grupos definidos en la Tabla 11. Los valores de Índice de Importancia se muestran en la Tabla 12 en función del uso del edificio y del número (N) de personas expuestas u ocupantes de la edificación que va a ser evaluada.

En la Tabla 13 se presentan 21 edificaciones ordenadas de acuerdo con valores crecientes de vulnerabilidad. Las características del edificio y su año de construcción, se indican en la columna titulada Descripción. Se muestran los valores de los seis índices de vulnerabilidad (I₁ a I₆) para cada edificio, obtenidos de las Tablas 4 a 10. La última columna muestra el Índice de Vulnerabilidad (I_V) obtenido de aplicar la Ecuación 2. Todos los edificios están en terreno firme y plano, exceptuando el N° 19 que está sobre sedimentos de profundidad mayor a 120 metros y el N° 21 que está sobre una ladera de pendiente pronunciada.

Los primeros edificios son construcciones modernas sin irregularidades estructurales y con buen mantenimiento (N° 1 a 3). Los edificios del N° 4 al 7 son estructuras regulares de mayor antigüedad. Los numerados 8 al 13 son edificios de variada antigüedad con algunas irregularidades estructurales.

Los edificios del N° 14 al 21 corresponden a ocho edificaciones de gran vulnerabilidad que se suelen encontrar en diversos lugares de país: las edificaciones N° 14 y 15 tienen características iguales a las escuelas que se derrumbaron durante el sismo (M=6,9) de Cariaco de 1997 (Figura 4). El edificio N° 19 es similar a los edificios que se derrumbaron en la zona de gran espesor de sedimentos de Altamira-Los Palos Grandes durante el sismo (M=6,4) de Caracas de 1967 (Figura 5). El edificio N° 16 es el mismo edificio N° 19 pero localizado sobre roca. El edificio N° 17 es un edificio frágil que no posee elementos de acero ni de concreto armado, sin capacidad de disipación de energía (Figura 6); estos edificios están prohibidos en las normas sísmicas de Costa Rica, Colombia y California.

El edificio N° 18 corresponde a los edificios del tipo constructivo túnel que abundan en el país y que no tienen estructura sismorresistente en una dirección horizontal (Figura 7). El edificio N° 20 (Figura 8) corresponde a una vivienda popular típica de los barrios en Caracas localizada sobre terreno plano; su tipo estructural es un sistema mixto de pórticos y mampostería de baja calidad de construcción. El edificio N° 21 es la misma vivienda N° 20 pero sobre una ladera de pendiente pronunciada (Figura 8). Los valores del Índice de Vulnerabilidad (IV) varían entre un mínimo de 7,25 para el edificio moderno y estructuralmente regular (N° 1) y un máximo de 85,1 para la vivienda popular con irregularidades estructurales y en pendiente (N° 21).

En la Tabla 14 se definen seis rangos del Índice de Vulnerabilidad y se califican los mismos desde una Muy Baja a una Muy Elevada vulnerabilidad. Se puede apreciar que los edificios del N° 15 al 21 definidos en la Tabla 13 quedan dentro del rango de Muy Elevada vulnerabilidad, mientras que los numerados del 10 al 14 quedan en el rango de Elevada vulnerabilidad. Por otro lado, debe tenerse presente que otros edificios distintos a los descritos en la Tabla 13 pudiesen alcanzar el rango de Elevada o Muy Elevada vulnerabilidad, para una determinada combinación de valores de los seis índices de vulnerabilidad (I₁ a I₆) descritos por la Ecuación 2.

En la Figura 9 se grafican los valores del Índice de Vulnerabilidad para los 21 edificios de la Tabla 13. Se indica allí el rango correspondiente a los edificios derrumbados en los sismos de Caracas de 1967 y Cariaco de 1997, así como las zonas asociados con cada rango de vulnerabilidad definido en la Tabla 14.

El Índice de Riesgo (I_R) de la edificación se obtiene del producto de los índices de amenaza y vulnerabilidad (I_A.I_V). En la Tabla 15 se definen siete rangos del índice de riesgo y se califican los mismos desde un Muy Bajo a un Muy Elevado riesgo. Estos índices se determinaron combinando los valores límites de los rangos de vulnerabilidad (Tabla 14) con los valores límites de las zonas de peligro sísmico (Tabla 1), y fueron posteriormente redondeados.

El Índice de Priorización (I_P) depende de la amenaza sísmica presente en el sitio, de la vulnerabilidad de la edificación y del uso y número de personas que la ocupan; se obtiene de multiplicar los índices de amenaza, vulnerabilidad e importancia (Ecuación 1).

El efecto de la amenaza sísmica sobre el Índice de Priorización (I_P) se ilustra en la Figura 10 en la cual se muestra el caso de un edificio de vulnerabilidad Elevada (I_V=50) localizado en cada una de las siete zonas sísmicas del país. El Índice de Amenaza para cada zona se obtiene de la Tabla 1 sin considerar efectos topográficos. El edificio de uso vivienda de 20 pisos tiene un número de ocupantes de 600 personas por lo que le corresponde un índice de importancia I_I=0,87 (Tablas 11 y 12). Se observa en la Figura 10 que los valores del Índice de Priorización (I_P) varían entre un mínimo de 10 y un máximo de 39 cuando el edificio se localiza en la zona de menor y en la de mayor amenaza, respectivamente. Si se considerasen efectos topográficos (Tabla 1), la amenaza aumenta y los valores se incrementarían hasta 11 y 44, respectivamente.

El efecto del uso y del número de ocupantes sobre el Índice de Priorización se ilustra en la Figura 11. Son seis edificios con la misma vulnerabilidad y en la misma zona sísmica pero con diferentes usos y ocupación. Los datos y cálculos parciales en cada edificio se muestran en la Tabla 16. La amenaza corresponde a la zona sísmica 5 sin considerar efectos topográficos (Tabla 1). Se destaca en la Figura 11 el incremento en el Índice de Priorización (I_P) para las edificaciones de carácter esencial y para aquellas con mayor número de ocupantes. Los valores que adopta el Índice de Priorización (IP) para las edificaciones de gran vulnerabilidad numeradas 14 a 21 en la Tabla 13 e ilustradas en las Figuras 4 a 8, se muestran en la Tabla 17. Se ha supuesto que todas están localizadas en la Zona 5, definida como de elevado peligro sísmico y sin considerar efectos topográficos, por lo que les corresponde IA=0,68 (Tabla 1). Se muestran en la Tabla 17 los valores correspondientes del Índice de Importancia de cada edificación y del Índice de Vulnerabilidad proveniente de la Tabla 13. Se aprecia en la Tabla 17 que los valores del Índice de Priorización (I_P) varían entre 35,0 y 46,3 para estos edificios de elevada vulnerabilidad. Estos valores pueden ser contrastados con los correspondientes a los edificios modernos, sin irregularidades estructurales, con buen mantenimiento, numerados 1, 2 y 3 en la Tabla 13, que para la misma zona sísmica tendrían valores del Índice de Priorización de 4,2, 7,2 y 6,8, respectivamente, sensiblemente menores que los de los edificios de elevada vulnerabilidad.

En la Tabla 18 se definen doce categorías del Índice de Priorización que van desde P₁ (Prioridad Máxima) hasta P12 (Prioridad Mínima). Los rangos de valores de estas categorías se obtuvieron a partir de los valores límites de las siete categorías del Índice de Riesgo (Tabla 15) y su combinación con los valores límites de las categorías del Índice de Amenaza (Tabla 1); los valores resultantes fueron redondeados. Esta categorización tiene como finalidad ordenar los resultados y permitir una mejor discriminación entre edificaciones a efectos de orientar la selección de las más prioritarias que pasarían a la siguiente fase de estudios detallados del riesgo sísmico.