Evaluación estructural de un edificio existente como refugio vertical ante sismo y tsunami en el distrito de La Punta

Abstract

En 1746, el departamento de Lima fue devastado por un sismo y un tsunami subsecuente, y causó la muerte del 96% de la población de la provincia del Callao. Mediante el Proyecto realizado por la colaboración UNI-JICA: “Mejora de la tecnología para la mitigación de desastres por sismo y tsunami en el Perú: Un proyecto SATREPS” (Yamazaki et al., 2010-2015) se realizaron numerosos estudios con los que se concluyeron que un sismo severo (magnitud 8.6~8.9 Mw) puede ocurrir en el departamento de Lima (Pulido et al., 2011), seguido por un tsunami que golpearía una gran área costera. Por consiguiente, escenarios desastrosos pueden ocurrir en la costa de Lima. Basado en los últimos estudios y en la información de sismos históricos en la provincia del Callao, la municipalidad de La Punta, el distrito más propenso a tsunamis de esta provincia, ha designado 19 edificios de concreto armado como refugios por tsunami. No obstante, la falta de estudios sobre la vulnerabilidad estructural de estos edificios ante un escenario sísmico y tsunami subsecuente, hace incierto el desempeño adecuado de los edificios seleccionados. Estos estudios deben considerar la capacidad residual de la estructura después del sismo y en estas condiciones tiene que soportar el tsunami, por esta razón la aplicación directa de los análisis convencionales por sismo (análisis lineales que propone la norma NTP E.030 - 2018) y tsunami (análisis lineales del FEMA P646 y MLIT 2570) no es apropiada para estos eventos extraordinarios. Esta investigación describe una metodología para evaluar la acción secuencial de sismo y tsunami subsecuente, con el objetivo de evaluar el desempeño estructural y el nivel de daño para poder garantizar la seguridad de un edificio determinado y de sus habitantes. La evaluación estructural es llevada a cabo en tres pasos: 1) Definir el escenario sísmico y estimar las fuerzas correspondientes de tsunami. 2) Determinar el desempeño sísmico del edificio de concreto armado a través de análisis no lineales. Y 3) Realizar los análisis estáticos no lineales para evaluar el desempeño por tsunami del edificio con capacidad estructural degrada debido al evento sísmico. La aplicación de esta metodología podría mejorar la designación de edificios que sirvan como refugio vertical por tsunami y de esta manera proteger la integridad de las personas durante el tsunami.

In 1746, Lima Region was hit by a severe earthquake and a consecutive tsunami in Callao City caused 96% of casualties in the Callao City population. Under the UNI-JICA project: “Enhancement of earthquake and tsunami disaster mitigation technology in Peru: A SATREPS project” (Yamazaki et al., 2010-2015), several studies were realized, and they concluded that a severe earthquake (8.6~8.9 Mw) may occur in Lima City (Pulido et al., 2011), following by tsunami which may hit a large coastal area. In that sense, harmful scenarios can occur. Based on last studies, and historical earthquake consequences in Callao City; Local government in La Punta, the most tsunami prone district in Callao, has designated 19 reinforced concrete (RC) buildings as tsunami shelters. Nevertheless, the lack of the structural vulnerability studies of these buildings in front of an earthquake and consecutive tsunami scenario, makes the good performance of the selected buildings uncertain. These studies ought to consider the residual structural capacity after the earthquake and in that damage condition the structure has to withstand the tsunami forces, because of that, the direct application of the conventional seismic analysis (linear analysis proposed by Technical Standard of Building NTP E.030 - 2018) and tsunami analysis (linear analysis guidelines published by FEMA P646 y MLIT 2570) is not appropriated for these extraordinary events. This research describes a methodology to analyze the sequential action of the earthquake and its consecutive tsunami, with the aim of evaluating the structural performance and damage level to guarantee the structural safety of buildings and their inhabitants. Subsequently, the structural assessment was carried out in three steps: 1) to set the seismic and consecutive tsunami scenario and the corresponding tsunami forces. 2) to determine the seismic performance of the RC building through a nonlinear analysis. And 3) to conduct the static nonlinear analyses to evaluate the tsunami performance in the damaged building considering a residual structural capacity. The application of this methodology might improve the appropriated designation of buildings as tsunami shelters, and thus, to protect the life integrity during the tsunami.