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Recepción: 10 Junio 2020
Aprobación: 02 Octubre 2020
Resumen: La ciudad de Santiago de Cuba está ubicada en la zona de mayor peligrosidad y riesgo sísmico de la isla de Cuba, debido a su cercanía a la principal zona sismogeneradora de la región. Fundada en 1515, se caracteriza por poseer una gran cantidad de tipologías constructivas y mezcla de estilos arquitectónicos, de muchos de las cuales se desconoce su desempeño sísmico. En el trabajo se presentó una caracterización, en función de los tipos de materiales de pared, tipos de techo y piso y del sistema de resistencia de carga lateral; de 23 tipologías constructivas representativas de la ciudad. Este resultado permite el análisis del comportamiento de las estructuras con fines de gestión de riesgo sísmico y planificación urbana.
Palabras clave: tipologías constructivas, riesgo sísmico, planificación urbana..
Abstract: Santiago de Cuba city is placed in the most hazard and seismic risk region on the Cuba Island, due to its proximity to the main earthquake fault in the area. The city was founded in 1515 and it is characterized by a large number of construction typologies and a mixture of architectural styles, many of which its seismic performance is unknown. A complete characterization, supported in wall materials, roof and floor types and type of structural system of 23 representative construction typologies of the city, is presented. This result will contribute to the seismic risk management and urban planning.
Keywords: construction typologies, seismic risk, urban planning..
INTRODUCCIÓN
La ciudad de Santiago de Cuba tiene 1 016 600 habitantes y posee una extensión territorial de 6 156,4 km2, lo que representa el 5,6 % de la superficie del país. Se caracteriza por poseer una gran cantidad de tipologías constructivas y mezcla de estilos arquitectónicos. Ha sido severamente dañada por terremotos y, por tanto, ha experimentado varios ciclos de reconstrucción. Según Chuy (2003), el último terremoto fuerte, ocurrido el 3 de febrero de 1932, afectó el 80 % del total de las edificaciones de la ciudad y provocó pérdidas económicas de aproximadamente 15 millones de pesos cubanos (valor en 1932). Este sismo causó la muerte de 14 personas y provocó 200 heridos. La extensión de los daños condujo a la reconstrucción de la mitad del parque inmobiliario de la ciudad.
La urbe, fundada en 1515, ha ido creciendo al fondo de su bahía y está rodeada en tierra firme por la Sierra Maestra. Sus edificaciones presentan características estructurales y arquitectónicas, técnicas constructivas, materiales y edades diversas en dependencia del período en que fueron construidas.
En el centro histórico urbano de la ciudad se encuentran, en mayor medida, las edificaciones de mampostería sin reforzar, con sus techos de tejas de barro, sustituidas a menudo por tejas de asbesto corrugadas o pedazos de zinc. La mayoría de estas edificaciones no se han conservado adecuadamente. Por otra parte, los edificios más modernos se construyeron de hormigón armado o prefabricado. En los primeros años de la etapa revolucionaria se levantaron fundamentalmente edificios multifamiliares de 4 niveles con sistema tradicional, a los que se les fueron incorporando componentes prefabricados de hormigón, losas de hormigón ligero o losas prefabricadas de hormigón nervadas o macizadas. En 1965 se implementa el sistema Gran Panel Soviético y en 1967 el sistema del Instituto de Materiales de Serbia (IMS), con los cuales se logra mayor calidad y velocidad de ejecución. A comienzos del siglo XXI se ejecutaron nuevos sistemas constructivos, dentro de los cuales se señalan el Forsa, Vhicoa, Polimat, Titan Steel, Cometal y Petrocasas.
Ante tal diversidad de tipos estructurales, el objetivo de este trabajo fue presentar una caracterización detallada de las tipologías existentes en la ciudad para la gestión integral del riesgo de desastres ante sismos de gran intensidad.
MATERIALES Y MÉTODOS
El esquema de clasificación de las edificaciones se llevó a cabo sobre la base de la experiencia adquirida y el levantamiento realizado en la ciudad por los investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas (Cenais). Esto incluye todas las tipologías representativas del fondo habitacional que están presentes en la ciudad de Santiago de Cuba.
Para la clasificación y caracterización de las tipologías se utilizan los criterios siguientes: período de construcción, usos, número de pisos típicos, configuración en planta, sistema resistente a cargas laterales, sistema resistente a cargas gravitatorias, tipo de cimentación, tipos de materiales de pared, tipos de techo y tipos de piso.
Se realizó un levantamiento para determinar el tipo de ocupación de las edificaciones y se estimaron las propiedades mecánicas y detalles estructurales de cada sistema, según su fecha de construcción, y a partir de la consulta de manuales técnicos (Gran Panel Soviético, Girón, E-14, IMS, Forsa, Vhicoa, Polimat, Titan Steel, Cometal y Petrocasas). Para caracterizar el sistema prefabricado Girón se consultan, además, investigaciones precedentes sobre el comportamiento sísmico del sistema (Meslem et al, 2015).
De cada tipología se determinaron los costos unitarios de construcción (según entrevistas a operarios y proyectistas de la ciudad) y el número típico de habitantes. Asimismo, se evaluó si existían patrones de daños observados en terremotos pasados y se describieron las deficiencias sísmicas del sistema estructural y las deficiencias sísmicas de la cimentación.
Finalmente, se realizó una clasificación de la clase de vulnerabilidad según la escala de evaluación de intensidades de European Macroseismic Scale (EMS) (Grünthal, 1998) y se evaluó el nivel de vulnerabilidad estructural.
RESULTADOS
En la tabla 1 se muestran las características generales de los diferentes materiales de pared utilizados en la construcción de las edificaciones. Esta caracterización incluye las dimensiones de las piezas que conforman los muros, así como su peso específico.
Características generales de los diferentes materiales de pared
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En la tabla 2 se relacionan los tipos de techo que predominan en la ciudad y se contabiliza la cantidad de edificaciones por cada tipo.
Tipos de techo predominantes en la ciudad de Santiago de Cuba
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La calidad de las propiedades mecánicas y detalles estructurales de los edificios y viviendas se estimaron a partir de encuestas realizadas (Tabla 3).
Propiedades mecánicas y detalles estructurales estimados
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En la tabla 4 se muestra la distribución de edificaciones según su ocupación.
Distribución de las edificaciones por tipo de ocupación
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En la tabla 5 se describen las tipologías de edificaciones representativas donde se muestran las combinaciones de material de pared y tipos de techo descritos anteriormente, así como sistemas de soporte de cargas verticales y laterales, mediante el esquema de clasificación proporcionado por HAZUS–MH (Department of Homeland Security, Federal Emergency Management Agency (FEMA), Mitigation Division, 2003). Otros elementos para esta caracterización se obtienen de la clasificación realizada por Morejón et al. (2016) y Lang et al. (2015).
Descripción de las tipologías existentes en la ciudad Santiago de Cuba
DISCUSIÓN
La consideración de la fecha de diseño y construcción de cada tipología estructural caracterizada permite establecer si esta es tratada en los códigos de diseño e identificar, de manera preliminar, los aspectos que inciden directamente en su comportamiento estructural.
La identificación adecuada de los sistemas resistentes a cargas laterales y gravitatorias y de las principales deficiencias del sistema estructural y la cimentación, evaluadas a partir de lo indicado en NC-46 (Cuba. Oficina Nacional de Normalización, 2017), permite al especialista encargado del estudio de las edificaciones priorizar el análisis y, por tanto, disminuir el tiempo y costo de los estudios de gestión de riesgo de desastres.
Por otra parte, la observación de patrones de daños preexistentes por la ocurrencia de sismos permite establecer posibles respuestas de los elementos estructurales y no estructurales de las edificaciones. Estos patrones indican, en primer lugar, los niveles de aceleración que son significativos para la tipología estructural y, además, las posibles medidas a adoptar para evitar daños ante acciones sísmicas más fuertes.
Igualmente es importante la estimación del costo unitario de construcción, a partir del cual se garantiza la consideración en el análisis del riesgo sísmico del componente económico y, en consecuencia, se asegura una evaluación integral del mismo. Esto constituye una novedad en relación con análisis anteriores realizados en Cuba.
En el análisis de las tipologías no se incluyen las edificaciones precarias, ya que son edificaciones construidas sin planificación por personas de bajos ingresos, las cuales presentan variedad de materiales estructurales (adobe, zinc, madera, mampostería) y pobre calidad de construcción. Estas edificaciones se encuentran en mayor grado en las zonas periféricas de la ciudad.
Desde el punto de vista administrativo la ciudad está dividida en cuatro distritos urbanos. En estos distritos actualmente viven de forma permanente alrededor de 399 860 personas en un total de 87 377 edificaciones (tabla 6).
Consejos populares, circunscripciones y número de edificaciones por distritos
En el centro histórico urbano (Distrito 2) predominan las edificaciones de mampostería sin reforzar (50,32 % del total de las edificaciones del distrito). En los otros tres distritos predominan las edificaciones de pórticos no dúctiles de hormigón armado de baja altura (47,02 % del total de las edificaciones de la ciudad), aunque también tienen un porcentaje representativo las edificaciones de mampostería sin reforzar (20,80 % del total de las edificaciones de la ciudad). En el distrito 1 existe un porcentaje significativo de edificaciones precarias (28,31 % del total de las edificaciones del distrito). Solo el 4,17 % de las edificaciones de la ciudad corresponden a edificaciones prefabricadas o semiprefabricadas, distribuidas principalmente en los distritos 1 y 4.
En la figura 1 se muestra la distribución de la población en cada uno de los distritos de la ciudad, en ella se observa que el Distrito 1 es el más poblado (34,93 % del total de la población de la ciudad) y el menos poblado es el Distrito 2 (15,23 % del total de la población de la ciudad).
Figura 1.
Distribución de la población por distritos de la ciudad de Santiago de Cuba
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CONCLUSIONES
1. En el trabajo se presenta un atlas de las 23 tipologías constructivas representativas existentes en la ciudad de Santiago de Cuba, lo cual facilita futuros estudios de vulnerabilidad para la gestión de riesgo sísmico y planificación urbana.
2. La caracterización de las tipologías se realiza sobre la base de la descripción estructural, códigos de diseño, patrones de daños observados en terremotos pasados para este tipo de construcción, deficiencia sísmica del sistema estructural y la cimentación, clasificación del sistema según la escala EMS-98 y una estimación cualitativa de la vulnerabilidad.
3. Específicamente la observación de patrones de daños prexistentes por la ocurrencia de sismos permite establecer posibles respuestas de los elementos estructurales y no estructurales de las edificaciones.
4. La caracterización tipológica incluye además la estimación del costo unitario de construcción, a partir del cual se garantiza la consideración en el análisis del riesgo sísmico del componente económico y, por tanto, se asegura una evaluación integral del mismo.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Cuba. Oficina Nacional de Normalización. (2017). Norma Cubana NC 46: 2017: Construcciones sismorresistentes. Requisitos Básicos para el Diseño y Construcción. La Habana: autor. https://es.scribd.com/document/373479452/118-NC-46-Construcciones-Sismorresistentes
Chuy-Rodríguez, T.J. (2003). Macrosísmica de Cuba: su aplicación en los estimados de peligrosidad sísmica. Minería y Geología, 19(1-2), 43-50. http://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/view/230
Department of Homeland Security, Federal Emergency Management Agency (FEMA), Mitigation Division. (2003). Multi-hazard Loss Estimation Methodology, Earthquake Model, HAZUS®MH MR4 (Technical Manual). Washington, D.C: author. http://www.civil.ist.utl.pt/~mlopes/conteudos/DamageStates/hazus_mr4_earthquake_tech_manual.pdf
Grünthal, G. (ed.) (1998). European Macroseismic Scale 1998 (EMS 98). En Cahiers du Centre Européen de Géodynamiqueet de Séismologie, 15 (pp. 1-101), Luxembourg. http://lib.riskreductionafrica.org/bitstream/handle/123456789/1193/1281.European%20Macroseismic%20Scale%201998.pdf?sequence=1
Lang Dominik, H., Meslem, A., Candebat, D., Berenguer, Y., Morejón, G., Villalón, M. y Leyva, K. (2015). Building stock and classification for the city of Santiago de Cuba (Cuba). NORSAR Report.
Morejón Blanco, G., Leyva Chang, K., Candebat Sanchez, D., Rivera Alvarez, Z., Berenguer Heredia, Y., Villalon Semanat, M., Lang, D.H., & Meslem, A. (2016). World Housing Encyclopedia –WHE. A Resource on construction in Earthquake Regions (Reportes 183-198). https://db.world-housing.net/list/
Meslem, A., Adne, S., Erduran, E., Candebat, D y Berenguer, H. (2015). Evaluación del riesgo sísmico del mayor hospital en Santiago de Cuba, Cuba (Fondos del Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas (Cenais) y de Norwegian Seismic Array (NORSAR)). Santiago de Cuba, Cuba.
