Resumen se presenta en este trabajo una evaluación cualitativa de la problemática normativa del diseño estructural en el Estado de Chiapas, México, en particular
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NORMAS MÍNIMAS DE SEGURIDAD ESTRUCTURAL PARA EL ESTADO DE CHIAPASJorge Aguilar Carboney 1, Robertony Cruz Díaz 1, Raúl González Herrera 2, Carlos Narcía López 1, Alonso Figueroa Gallegos 1 y Humberto Sansebastian García 1 RESUMENSe presenta en este trabajo una evaluación cualitativa de la problemática normativa del diseño estructural en el Estado de Chiapas, México, en particular en centros urbanos que actualmente están teniendo un desarrollo de infraestructura y poblacional muy importante y acelerado. Se hace un análisis crítico de la actual práctica de la ingeniería estructural local, sus deficiencias y las consecuencias de la carencia de una normatividad de seguridad estructural acorde con las condiciones de riesgo ante fenómenos naturales y las características socioeconómicas de la región. ABSTRACTThis paper discusses a qualitative assessment of the e of structural design professional practice in the state of Chiapas, México, particularly in the urban areas with fast demographic development. An critical analysis of the local structural engineering practice, its deficiencies and the effects of lack of regional codes according the particular risks an socioeconomics conditions of the region. Marco HISTÓRICO de la normatividad estructural en chiapasREGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DE 1971 En 1971 el Gobierno del estado de Chiapas promulgó el primer reglamento de construcciones, para aplicación en los ocho municipios más importantes del estado. Este código contempla fundamentalmente medidas administrativas y arquitectónicas, no se exigen medidas de seguridad estructural especificas. Se requiere para la aprobación de un proyecto “especificaciones generales en los cálculos”, una memoria describiendo la forma en que se trasmiten las cargas y el método constructivo que se utilizaría (Guillen, 2003). En lo relativo al diseño sísmico, solamente se menciona que los edificios con más de 6.0 metros de altura y los lugares de reunión con alta concentración de personas debería presentar los cálculos para diseño sísmico, sin embargo no se especifica ningún parámetro de diseño sísmico. REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DE 1993 Y 1998 Desde finales de los 80´s se desarrollaron reglamentos de construcción municipales particulares para los municipios más poblados del estado, estos documentos son de tipo administrativo y hacen poco o nula alusión a aspectos estructurales. Sin embargo, en la ciudad capital de estado Tuxtla Gutiérrez se ha desarrollado un reglamento más completo en dos versiones, 1993 y 1998 ( Ayuntamiento), que tocan con mayor detalle los aspectos de seguridad estructural. En la práctica los aspectos técnicos de este reglamento suelen aplicarse indistintamente para otros municipios del estado. En el Reglamento de Construcciones de Tuxtla Gutiérrez de 1998 (RCTG-98) vigente , se incluye el Título Noveno, Seguridad Estructural de las Construcciones, que sigue la misma estructura que el Título Sexto del Reglamento del Distrito Federal (Asamblea, 1993) con algunos cambios en la redacción y una sección con disposiciones administrativas para la inspección de las obras de construcción. Se estable en el Artículo 370 del RCTG-98 que el Ayuntamiento expedirá las normas técnicas complementarias para definir los requisitos de seguridad estructural , sin embargo hasta la fecha no existen norma alguna expedida con este carácter legal por el Ayuntamiento. Parámetros de Diseño Sísmico En el Capitulo V, Diseño por Sismo, del RCTG-98 se especifican los coeficientes sísmicos para Tuxtla Gutiérrez, considera la ciudad dividida en 3 zonas: Zona 1, suelos compuestos por rocas calizas; Zona 2, suelos constituidos por limos y arcilla de consistencia firme; y Zona 3, suelos con arcillas muy plásticas. Se indica un coeficiente sísmico para cada zona de 0.12 para suelo tipo 1; 0.24 para suelo tipo 2 ; y 0.34 para suelo tipo 3. Esta zonificación sísmica se basa en criterios geotécnicos y de capacidad de carga más que en el comportamiento dinámico de los suelos de la zona urbana. Para Tuxtla Gutiérrez no se ha completado un estudio de riesgo símico integral, sin embargo se han realizado algunos estudios para definir una microzonificación de esta zona urbana. La propuestas derivadas de estos estudios recomiendan espectros de diseño símico con coeficientes mucho más estrictos que los indicados por la normatividad. De acuerdo con propuesta presentada por Alonso y otros( 1994 ), el mapa de isoperiodos de la mayor parte de la zona urbana presenta periodos naturales del suelo menores de 0.25seg. y se propone un coeficiente símico de 0.6 general. El Manual de Obras Civiles de la CFE (1993) recomienda un coeficiente símico de 0.36, para suelo tipo I, y 0.64 para terreno tipo II y III, respectivamente, en la zona C en la que se encuentra la ciudad. Existe pocos registros históricos de la sismicidad en Tuxtla Gutiérrez, sin embargo se han obtenidos algunos registros importantes que dejan claro el nivel de riesgo sísmico de la ciudad. Como una referencia importante, en la figura1 se muestra el espectro de respuesta del sismo de sismo del 20 de octubre de 1995, el registro corresponde a una estación acelerométrica en Tuxtla Gutiérrez, es evidente que los espectros de respuesta superan de manera notoria los coeficientes del RCTG-98. Sin que esto sea conclusivo, si hace patente que es necesario analizar con mayor detenimiento las recomendaciones para diseño sísmico de este reglamento. LA PRACTICA PROFESIONAL DE LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL EN CHIAPAS Impacto del RCTG en la práctica de la Ingeniería Estructural Local El trasladar literalmente las especificaciones del Reglamento del Distrito Federal, a un reglamento para aplicación en otras regiones del país sin un análisis técnico que permita adaptar los preceptos fundamentales y establecer requerimientos particulares acordes con los materiales y la práctica constructiva de cada región, origina incongruencias que demeritan la calidad técnica de los reglamentos locales y solamente juegan un papel meramente administrativo en el proceso de diseño y construcción de estructuras. Esto finalmente se traduce en que muchos reglamentos de provincia, como es el caso del RCTG-98, terminan siendo técnicamente letra muerta, ya que la evidente improvisación de la normatividad estructural inhibe su aplicación en la práctica y se pierde el potencial impacto que podrían tener el la calidad de la construcción regional.   Figura 1. Espectro de respuesta del sismo del 20 de octubre de 1995.En la practica profesional en el estado de Chiapas, como es el caso de otros estados, ante la falta de otro referente normativo estructural regional, lo diseños comunes se desarrollan de acuerdo con la Normas Técnicas Complementarias del Reglamento del Distrito Federal (NTC-RCDF), con frecuencia se utilizan las recomendaciones del Manual de Obras Civiles de la CFE (1993). Esta práctica conlleva el uso de parámetros de materiales estructurales que no son adecuados para el estado, así como la aplicación de criterios de diseño sísmico y por viento que no reflejan la problemática de riesgo real de la región. Para el diseño de estructuras de concreto, además de las NTC-RCDF, algunos estructuritas locales recurren a diferentes versiones de los códigos del American Concrete Insitute (ACI). En lo que se refiere a las estructuras de acero, para la solución de estructuras comunes es muy extendido el uso de perfiles de lámina delgada como estructuración principal siguiendo recetas empíricas en la mayoría de los casos. Es evidente la falta de atención en el detallado de conexiones, especialmente la uniones soldadas se resuelven con electrodos inadecuados y con displicente control de calidad. En cuanto el diseño y construcción de cimentaciones, salvo en casos de edificaciones de mucha importancia, no se acostumbra realizar estudios de mecánicas de suelos, se asumen características y resistencias empíricas basadas en parámetros poco realistas, considerando hipótesis tradicionales poco fundamentadas, que incluso no reflejan la experiencia local. Vivienda de interés social y autoconstrucción La necesidad cada vez más crítica de disminuir el déficit de vivienda en Chiapas se ha acentuado en los últimos años por diversos factores demográficos, especialmente por la creciente migración de población rural a los principales centros de población urbana los cuales carecen de infraestructura suficiente para atender esta problemática. Por lo que los programas de desarrollo masivo de vivienda están exigiendo una respuesta rápida y económica al sector constructor , con una supervisión enfocada a los aspectos administrativos de la construcción, el resultado es que la mayoría de los proyectos de vivienda de interés social terminen abaratando estructuralmente a la vivienda con el sacrificio de la seguridad por decisiones técnicas incorrectas. Con frecuencia se requieren estudios técnicos serios hasta que se presentan fallas en las viviendas ya construidas, provocando un problema económico y social complejo. En proyectos de vivienda importantes suelen aplicarse diseños y procedimientos constructivos estándar que se utilizan indistintamente para diferentes regiones del país, estas no hacen mucho énfasis en las características de materiales, mano de obra y cargas accidentales particulares de las diferentes zonas del estado. En zonas rurales y suburbanas la autoconstrucción es una opción muy difundida para solucionar el problema de vivienda, en este tipo de edificación se reflejan de forma más severa los vicios y patologías estructurales. No existen ningún tipo de control que supervise el desarrollo de este tipo de construcciones. PROPUESTA DE NORMAS MÍNIMAS DE SEGURIDAD ESTRUCTURAL Como una alternativa para normar y mejorar la práctica estructural en el estado de Chiapas se propone la implementación de una norma de seguridad estructural de carácter estatal que refleje las condiciones de los materiales y riesgos regionales locales. Esta normatividad la denominamos mínimas, en el sentido de que estarían fundamentalmente enfocadas a los lineamientos básicos que deben atenderse en estructuras comunes en la región, presentándose como una guía accesible de diseño que ayude a normar los criterios de estructuración. Esta norma debería aportar elementos prácticos para lograr una seguridad estructural adecuada, para ayudar al diseñador y constructor a tomar decisiones técnicas adecuadas. Paralelamente a las normas mínimas deben elaborarse comentarios con ejemplos resueltos de aplicación práctica en estructuras de baja y mediana altura, una especie de manual de referencia, para puntualizar la interpretación técnica de las mismas, siguiendo el mismo esquema de los comentarios a las NTC-RCDF. Diseño sísmico y diseño por viento Se propone que las normas mínimas de seguridad estructural para el estado de Chiapas consideren tres diferentes zonas, de acuerdo con las diferentes condiciones de riesgo ante fenómenos naturales, la zona I que comprendería la zona de la Costa Istmo, Soconusco y Sierra Madre; la Zona II que incluiría la Depresión y Altiplanicie Central de Chiapas; la Zona III conformada por el arrea norte y selva de Chiapas. Para cada una de estas zonas se deben definir los parámetros sísmicos y de viento para diseño de estructuras. Debe reconsiderarse la definición y los valores de los factores de comportamiento sísmico (Q) definidos en las NTC-RCDF , ya que estos están referidos a una práctica constructiva muy particular. La determinación de los valores de Q fueron afectados por otras nuevas disposiciones incluidas en la normatividad vigente del Distrito Federal, que no necesariamente se reflejan en los proyectos de otras regiones del país. Las recomendaciones normativas deben incluir recomendaciones de cimentación y previsión ante el riesgo de deslizamientos de laderas, este aspecto es de alto riesgo y no se le ha atendido adecuadamente. Numerosos núcleos de población se han asentado en laderas inestables, en las temporadas de lluvias muchos de las fallas en viviendas con consecuencias graves están asociadas a este fenómeno. Para la determinación de fuerzas de viento, es importante revisar la información disponible en relación las velocidades de vientos registradas históricamente, por instituciones como la Comisión Nacional de Aguas y la CFE, existe un banco de datos importante que se puede analizar y especificar de forma precisa los niveles de diseño requeridos en las diferentes zonas del estado. Estructuras de mampostería La mampostería es el material más utilizado en la construcción de vivienda, la gran demanda de este material es abastecido por productores que utilizan métodos artesanales sin control de calidad adecuado. Se propone establecer un programa de investigación experimental para obtener los parámetros de resistencia adecuados a los materiales disponibles en el estado. Existen esfuerzos aislados encaminados en este sentido, sin embargo es necesario crear un programa coordinado de investigación de las instituciones locales, en este aspecto el apoyo y asesoría de las sociedades técnicas como SMIE y SMIS deben jugar un papel muy importante. La norma de estructuras de mampostería además de presentar los elementos básicos de diseño, es importante que aporte los lineamientos básicos de calidad a los que deben ajustarse los productores de materiales de mampostería para poder controlar la calidad de los mismos. Estructuras de madera El uso de la madera como material estructural siempre ha estado presente en la construcción típica del estado, la combinación de techumbre de madera, teja y muros de mampostería es una alternativa muy socorrida en todo el estado, con menos frecuencia se han utilizado armaduras de madera para la techumbre de bodegas o instalaciones comerciales donde se requieren cubrir claros importantes. Existen incipientes esfuerzos para difundir más la construcción integral de madera aprovechando los recursos potenciales de este material en la región, sin embargo las políticas infructuosas de producción maderera, el desconocimiento de las propiedades como material estructural y el alto costo del tratamiento de la madera han desalentado el uso de estructuras de este material. Es necesario que se establezcan normas que establezcan los requisitos de tratamiento de la madera para su uso estructural y determinen las características como material estructural de las maderas producidas en la región. Como en el caso de la mampostería, debe impulsarse un programa de investigación en ese sentido. Estructuras de concreto Al emplear las recomendaciones de las NTC-RCDF en los diseños con concretos elaborados en el estado, se utilizan parámetros del material que no concuerdan con la realidad, un ejemplo evidente es el uso de un modulo elasticidad definido para concretos con agregados del Valle de México con características muy diferentes a las locales. En este sentido deben establecerse recomendaciones acorde los materiales locales. Es importante que las normas incluyan especificaciones relacionadas con el cimbrado, la colocación, el curado y la supervisión de las obras de concreto par estructuras comunes. Estos elementos deben ser un referente de mucha utilidad para el constructor. Estructuras de acero En el rubro de las estructuras de acero se considera muy importante establecer los tipos de estructuración y perfiles estructurales que puede utilizarse para los diferentes tipos de estructuras. Deben normarse claramente el control de calidad de la soldadura ya que este aspecto es uno de los problemas más notorios en la práctica común. Conclusiones y comentarios finalesEl desarrollo de normas técnicas estructurales regionales es un elemento de primera necesidad para mejorar la seguridad en las construcciones en el interior del país. Es una tarea que debe involucrar a las instituciones de investigación y las sociedades técnicas, la atención a este problema es apremiante especialmente por el desarrollo acelerado de la vivienda en los años recientes en el país. Las normas técnicas regionales o estatales deben adaptarse tanto a las condiciones de riesgo como a la practica constructiva regional, mucho de su impacto en los proyectos locales depende de su aplicabilidad y sentido práctico para alcanzar a todos las partes involucradas en la construcción. Deben estar enfocadas fundamentalmente a la construcción media y de interés social, ya que en este estrato esta ubicado el grueso de construcciones que se están desarrollando. BibliografíaAlonso, G., Cruz, R., Ruiz-Sandoval, M., Santos, F., Ramirez, M., Ruiz M. e Iglesias, J. (1995) “Zonificación Sísmica de la Ciudad de Tuxtla Gutiérrez”, Universidad Autónoma de Chiapas, Escuela de Ingeniería Civil , Reporte de Investigación, México, mayo, 30 pp. Asamblea de Representantes del Distrito Federal (1993) “Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal” , Diario Oficial de la Federación, México. Ayuntamiento de Tuxtla Gutiérrez (1998) “Reglamento de Construccion para el Municipio de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas” , Gaceta Municipal, Tomo III, No. 28, México, octubre. Comisión Federal de Electricidad (1993) “Manual de diseño de obras civiles. Diseño por sismo”, Departamento de Ingeniería Civil instituto de Investigaciones Eléctricas, México. Guillén, L.B. (2003) “Análisis Critico del Título Noveno Seguridad Estructural de las Construcciones de Reglamento de Construcción Vigente para el Municipio de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas” , Tesis para obtener el grado de Ingeniero Civil, México, Agosto. 73pp. |
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