Application of the STAR methodology for the analys=
is o
f the sismic risk of the
province Bolívar - Ecuador
.
Anita Karina Serrano Castro. [1], Juan Carlos Muyulema Allaica. [2], Roberto Bernardo Usca Veloz. [3] & Martha Magdalena González Rivera. [4]
Recibido: 16-08-2= 019 / Revisado: 17-09-209 /Aceptado: 29-09-2019/ Publicado: 04-10-2019
Seismic risk is the
probability of occurrence of a natural adverse event, associated with human=
and
material losses, which is established by multiplying the threat by the thre=
at;
What is intended through this research is to identify the level of seismic =
risk
of buildings in the Bolivar province, for this the Star methodology is used,
which includes a heuristic, qualitative and quantitative study, which allow=
s us
to identify the level of sensitivity In addition, the threat level of the
province which was achieved through the multiplication of the Z factor
established in the Ecuadorian Construction Standards and the maximum magnit=
ude
of an earthquake through the incidence of geological faults that cross the
Bolivar province, to establish the value of seismic risk. Therefore, a field
work was carried out applying the vulnerability matrix for information
gathering. In addition, the management of the computer program called ArcGIS
was applied, which specified us to delimit the levels of vulnerability and
seismic risk. As a result of the study carried out, it was determined that
there is a medium level of threat and threat, thus giving as a provincial
seismic risk a medium level; finally, it can be concluded that in the Bolív=
ar
province a great percentage their homes have a structural system of reinfor=
ced
concrete, this reduces the threat to a seismic threat, however, for future
constructions, the construction regulations of each country should be
considered to avoid future disaster situations.
Keywords: Threat, Vulnerabili=
ty,
Seismic Risk, Geological Failures, Bolivar Province.
Resumen.
El riesgo sísmico es la
probabilidad de ocurrencia de un evento adverso natural, asociado a las
pérdidas humanas y materiales, que se establece mediante la multiplicación =
de
la amenaza por la vulnerabilidad; lo que se pretende mediante esta
investigación es identificar el nivel de riesgo sísmico de las edificacione=
s de
la provincia Bolívar, para ello se utiliza la metodología STAR, que abarca =
un
estudio Heurístico, cualitativo y cuantitativo, la misma que nos permite
identificar el nivel de vulnerabilidad, además el nivel de amenaza de la
provincia la cual se obtuvo mediante la multiplicación del factor Z estable=
cido
en las Normas de Construcción Ecuatoriana y la magnitud máxima de un sismo =
por
medio de la incidencia de las fallas geológicas que atraviesan la provincia
Bolívar, para establecer el valor del riesgo sísmico. Por consiguiente, se
realizó un trabajo de campo aplicando la matriz de vulnerabilidad para el
levantamiento de información. Además, se aplicó el manejo del programa
informático denominado ArcGIS el cual nos permitió delimitar los niveles de
vulnerabilidad y riesgo sísmico. Como resultado del estudio realizado, se
determinó que existe un nivel de vulnerabilidad y amenaza medio, dando, así
como riesgo sísmico provincial un nivel medio; finalmente se puede concluir=
que
en la provincia Bolívar un gran porcentaje de sus viviendas tienen un siste=
ma
estructural de hormigón armado, esto hace que disminuya la vulnerabilidad a=
nte
una amenaza sísmica, no obstante, para las futuras construcciones se deben
considerar las normas de construcción de cada país para evitar futuros
escenarios de desastres.
Palab= ras claves: Amenaza, Vulnerabilidad, Riesgo Sísmico, Fallas Geológicas, Provincia Bolívar.
Intro=
ducción.
El concepto de riesgo sísmico está siempre relacionado con la predicción de pérdidas futuras y está íntimamente ligado= a la psicología personal o colectiva, razón por la que, obviamente, es difícil darle objetividad (Aledo & Sulaiman, 2015; Montiel &a= mp; Negrete, 2017). Por este motivo es tan compleja la evaluación del riesgo, aun cuando se tra= te solamente de su dimensión física (Díaz, 2017)= . Además, es absolutamente necesario que el riesgo esté siempre asociado con la decisión, con la ejecución de una acción que se debe llevar a cabo (Porras, Linkimer, Arroyo, & Taylor, 2018).
Ayala, Delgadillo, & Ferrer (2017) describen a la ame= naza sísmica, como peligro sísmico, esta se cuantifica en términos de los periodos de retorno de intensidades sísmicas. Según Zambrano-Hernández & Gómez-Serna (2015) este se calcula de manera indirecta, evalu= ando primero la tasa de actividad sísmica en las fuentes generadoras de temblore= s, y después se integran los efectos que producen, en un sitio dado, los sismos = que se generan en la totalidad de las fuentes. Por otro lado, Salgado-Gálvez, Carreño, Barbat, & Cardona (2016) definen a la amenaza sísmica como un conjunto de escenarios estocásticos que permite considerar el efecto de eve= ntos pequeños, moderados y extremos en las posibles pérdidas futuras.
Fernández (2017) manifiesta que la vulnerabilidad estructural se refiere a la susceptibilidad que la estructura presenta frente a posibles daños en aquellas partes del establecimiento hospitalario que lo mantienen en pie ante un sismo intenso. Esto incluye cimientos, columnas, muros, vigas y losas. Para Ayala, Delgadillo, & Ferrer (2017) los sismos son movimientos vibratorios en el interior de la tierra que suben a la superfic= ie en forma de ondas sísmicas provocando daños en las infraestructuras, bienes, servicios, recursos y por ende ocasionan perdidas tanto humanas como económicas.
Según Chunga (2016); Ayala, Delgadillo, & Ferrer (2017); Benavides (2018); Amangadi, Yasuma, &= amp; Barragán (2019) durante la segunda mitad del siglo XX hubo= un rápido aumento a escala mundial de las pérdidas económicas y de vidas debid= o a la ocurrencia de desastres naturales. Esta tendencia se ha sostenido durante estos primeros años del siglo XXI, y los desastres ocasionados por terremot= os no son la excepción; es alarmante observar la frecuencia con que se frecuen= tan los sismos de gran magnitud en diferentes partes del mundo y los costos en millones de dólares que generan. Así es el caso de los terremotos de Chile y México (1985), de Armenia (1988), California (1989 y 1994), Japón (1995, 20= 07, 2011, 2013, 2018, 2019), Turquía e India (1999), Irán (2003), de Haití 2010, Ecuador (2016, 2019) entre otros.
Ecuador se encuentra localizado en el cintu= rón de fuego del Océano Pacífico, al noroccidente de Sudamérica. Es uno de los países más densamente poblados de la región (Contreras, 2014). = La actividad sísmica es causada principalmente por la subducción de la Placa Oceánica de Nazca y la presencia de un complejo sistema de fallas activas locales (Quinde & Reinoso, 2016). Bajo la informaci= ón disponible y dada la alta peligrosidad sísmica a la que se ve expuesta el Ecuador, que ha sido constatada por las pérdidas humanas y materiales documentadas en reportes históricos, especialmente la noche del 16 de abril= de 2016. Con epicentro a 30 km de Pedernales, en la provincia de Manabí, un terremoto de magnitud 7,8 en la escala de Richter. A continuación, se prese= nta a manera de breve balance, algunos datos relevantes con el objeto de plasma= r la magnitud de lo ocurrido. Las pérdidas humanas fueron eminentes, ascendiendo= a 673; adicionalmente, la población directamente afectada se estimó en 85 532 personas, mientras que otras 385 000 sufrieron daños indirectos (Carrión, Giunta, Mancero, & Jiménez, 2017). Así, se plantea la conveniencia de desarrollar nuevos estudios de riesgo sísmico que integren el estado del conocimiento actual y utilicen, además, metodologías recientes y acordes a = la información disponible, con el fin de generar resultados actualizados sobre perdidas esperadas por terremotos futuros que ayuden en la oportuna toma de decisiones, gestión local y gubernamental en este trascendental campo.
Por otra parte, existen en la actualidad estructuras en las zonas sísmicas que no se diseñaron para resistir acciones dinámicas horizontales y, por tanto, fueron construidas sin seguir los requisitos de una norma de diseño sismorresistente e incluso, muchas veces,= sin control de los materiales (Quinde & Reino= so, 2016). = En el proyecto de otras muchas estructuras se utilizaron normas que no cumplen criterios de diseño que hoy son generalmente aceptados (Beauval et al., 2013). Por todo ello, las variables asociadas a = la estructura y a su respuesta pueden tener incertidumbres aún mayores. Según = Amangadi, Yasuma, & Barragán (2019) debido al mal ordenamiento y gestión territorial que existe en las ciudades= e todas las veinte y cuatro provincias ecuatorianas, especialmente en las zon= as urbanas en expansión se generan los diferentes niveles de riesgos dependien= do de la amenaza, esto también genera la poca preparación de la población para hacer frente a los diferentes tipos de desastres. Las recurrencias de activación de fallas capaces de generar sismos moderados a fuertes, puede e= star en el orden de decenas a centenas de años, y en otras ocasiones cada 30.000 años. La historia sísmica puede ser complementada con datos paleo sísmicos,= a través de los estudios de estructuras de deformaciones sinsedimentarias (Chunga, 2016).
La Provincia Bolívar está situada en la par=
te
centro oeste del Ecuador ubicándose así en una zona sísmica de 4° que
representa alta peligrosidad según el Instituto Geofísico Militar esto se d=
ebe
a que está rodeada de un sistema de fallas activas tanto regionales (falla =
de
Pallatanga), como locales (falla del rio Chimbo y falla del rio Salinas), e=
sto
hace que la zona sea más susceptible a la ocurrencia de un sismo
Así, el objeto general de este documento es
identificar el nivel de riesgo sísmico de las edificaciones de la provincia=
Bolívar,
para ello se utiliza la metodología STAR, para lo cual fue necesario dar
cumplimiento desde disímiles ópticas a un triple objetivo. El primero se ce=
ntró
en el cálculo de la amenaza sísmica, así como el peligro sísmico. El segundo busco calcular la vulnerabil=
idad.
El tercero se enarcó en el cálculo de los factores de riesgo sísmico que
potencialmente incurre la provincia de Bolívar.
Metodología.
En el presente estudio del riesgo sísmic= o se utilizó la metodología “STAR” que es un análisis técnico de tipo sísmico, contemplado desde el área de Gestión de Riesgos, necesario para complementa= r el estudio de vulnerabilidad estructurales realizado por un profesional en el área. Se ha seleccionado esta metodología ya que con este documento se pret= ende validar la misma puesto que en diversos estudios de análisis de riesgos sísmico, no se considera a la magnitud máxima de un sismo producido por una falla geológica incidente en la zona de estudio.
Variables e indicadores para el cálculo de =
la
amenaza sísmica, vulnerabilidad de estructuras y riesgo sísmico
Partiendo de las
características físicas de las edificaciones que se encuentran presentes en=
el
catastro municipal, se definen aquellas que inciden directamente en el
comportamiento estructural de la edificación frente a la amenaza considerad=
a,
para calificarla de manera cualitativa y, ponderar los resultados con el
objetivo de encontrar un único valor o grado de vulnerabilidad para cada
edificación, así como también para la amenaza sísmica y el riesgo sísmico. =
Con
la metodología planteada (STAR), los valores y pesos, para la calificación y
ponderación, se deducen de acuerdo con el conocimiento del comportamiento
estructural de las diferentes tipologías de edificaciones, frente a la amen=
aza
determinada, utilizando como modelo las experiencias documentadas en desast=
res
pasados y, con la información proveniente de la literatura técnica reciente=
a
nivel mundial.
Para realizar el
cálculo de la amenaza los indicadores y variables se presentó la Tabla 3 co=
n el
indicador factor Z y sus respectivas variables la aceleración de la honda
sísmica en la roca y en la Tabla 4 con el indicador Máxima magnitud liberada
por la falla con sus indicadores ecuación general, falla inversa y falla
transcurrente; en donde para poder aplicar cualquiera de las 3 variables se
debe conocer la longitud en km de la falla geológica sujeta a evaluación.
Para realizar el
cálculo de la vulnerabilidad se presentan en la Tabla 6 con los indicadores
edad de la edificación y sus variables (menor a 4 años, de 4 a 40 años y ma=
yor
de 40 años), número de pisos (1 piso, de 2 a 3 pisos y mayor a 3 pisos), ti=
po
de construcción (concreto, prefabricado, mixto y madera), mantenimiento (si=
y
no), reforzamiento (si y no).
Finalmente, el cálc=
ulo
del riesgo se lo hace mediante el remplazo de los valores obtenidos en los
cálculos de la amenaza y vulnerabilidad en la fórmula del riesgo obteniendo
niveles de riesgo entre 0,02 y 3 caracterizándose como medio, alto y muy al=
to
(Tabla 8).
La
zona de estudio es la provincia de Bolívar misma que se encuentra ubicada e=
n la
parte centro – occidental interandina, ocupa la hoya del rio Chimbo y se
encuentra entre las siguientes coordenadas geográficas:
Coordenadas UTM zona 17 sur
·&nb=
sp;
9872857 has=
ta
9756351 metros Norte
·&nb=
sp;
678594 hasta
742762 metros Este
Población
y muestra
Con
relación a la población, según el Instituto Nacional de Estadística y Censo=
s -
INEC (2010) la provincia Bolívar cuenta con 183 641 habitantes, como se mue=
stra
en la siguiente Tabla 1. Como referencia adicional se tiene que, dentro de =
cada
vivienda habitan por lo menos 5 personas. Deduciendo así que la provincia e=
stá
compuesta por una infraestructura de 36 728 viviendas.
Tabla 1: =
Población
por cantones de la provincia Bolívar
|
Población por cantones de la provinc=
ia
Bolívar |
|||||
|
No. |
CANTÓN |
POBLACIÓN |
PORCENTAJE |
# VIVIENDAS |
PORCENTAJE |
|
1 |
Caluma |
13 129 |
7.15% |
2 626 |
7.15% |
|
2 |
Chillanes |
17 406 |
9.48% |
3 481 |
9.48% |
|
3 |
Echeandía |
12 114 |
6.60% |
2 423 |
6.60% |
|
4 |
Guaranda |
91 877 |
50.03% |
18 375 |
50.03% |
|
5 |
Las Naves |
6 092 |
3.32% |
1 218 |
3.32% |
|
6 |
Chimbo |
15 779 |
8.59% |
3 156 |
8.59% |
|
7 |
San Miguel |
27 244 |
14.84% |
5 449 |
14.84% |
|
TOTAL |
183
641 |
100.00% |
36
728 |
100.00% |
Fuente: Los autores basado=
s en
INEC (2010).
El cálculo de la muestra se hará en base a un universo finito, es decir conoce= mos el total de la población y deseamos saber cuántos del total tendremos que estudiar. Según Álvarez (2012), para calcular el tamaño de la muestra suele utilizarse la siguiente formula:
Fórmula:
Fu= ente: (Álvarez, 2012)
Donde:
n =3D Tamaño de la muestra
Z=3D Nivel de confianza (1.96)
N=3D Población (36 728)
P=3D Probabilidad de éxito (50%)
Q=3D Probabilidad de fracaso (50%)
e=3D error (0.05)
Cálculo de la muestra:
El total de la muestra a estudiar corresponde a 380 viviendas de la provincia = de Bolívar. Las cuáles serán evalu= adas para identificar las amenazas, vulnerabilidad y riesgo sísmico de las misma= s.
Para
la realización del trabajo de campo se procedió al cálculo del tamaño de la
muestra de viviendas por cantones de la provincia Bolívar, en base a la
estratificación de la muestra, comparativamente como se expone en la Tabla =
2.
Tabla 2: Estratificación de=
la
muestra de viviendas por cantones de la provincia de Bolívar.=
|
Tamaño de la muestra de viviendas por
cantones de la provincia Bolívar |
||||
|
No. |
CANTÓN |
# VIVIENDAS |
PORCENTAJE |
TAMAÑO
DE LA MUESTRA |
|
1 |
Caluma |
2 626 |
7.15% |
27 |
|
2 |
Chillanes |
3 481 |
9.48% |
36 |
|
3 |
Echeandía |
2 423 |
6.60% |
25 |
|
4 |
Guaranda |
18 375 |
50.03% |
190 |
|
5 |
Las Naves |
1 218 |
3.32% |
13 |
|
6 |
Chimbo |
3 156 |
8.59% |
33 |
|
7 |
San Miguel |
5 449 |
14.84% |
56 |
|
TOTAL |
36
728 |
100.00% |
380 |
Fuente: =
Los autores basados en INEC (2010) =
y el
cálculo de la muestra.
Resultados.
La presencia de var=
ias
fallas Geológicas próximas y en la provincia de Bolívar son una amenaza lat=
ente
puesto que son consideras activas, por otro lado, la vulnerabilidad estruct=
ural
es un factor determinante a la hora de contrarrestar una amenaza sísmica; y=
más
aun a la hora de disminuir el nivel de riesgo adyacente a la actividad sísm=
ica,
los resultados obtenidos son los siguientes:
Cálc=
ulo
de la amenaza.
La amenaza es definida como la probabilidad de ocurrencia de un evento potencialmente desastroso durante cierto periodo de tiempo en un sitio dado= = .
La Tabla 3 determina el Fz provincial el cual se realizó un promedio =
de
los valores del Fz de cada una de las cabeceras cantonales obteniendo como
resultado un valor de 0,33 que corresponde a una zona sísmica alta por ende
tiene una ponderación de 2 “ALTA”.
=
Tabla
3: =
Cálculo
de la aceleración máxima en roca esperada para un sismo. (Factor Z)
|
Cálculo de la aceleración máxima en roca esperada para un sismo.
(Factor Z) |
||||||
|
|
||||||
|
Zona sísmica |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
|
Valor factor Z |
0,15 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,40 |
≥ 0,50 |
|
Caracterización del peligro sísmico |
Intermedia |
Alta |
Alta |
Alta |
Alta |
Muy Alta |
|
Ponderación de la metodología |
1 |
2 |
2 |
2 |
2 |
3 |
|
Marcar con una X la ponderación |
|
|
|
X |
|
|
Fuente: =
Elaborado
propia.
La Tabla 4 establ=
ece
la M-máx. probable de un sismo, por lo cual se ha realizado una media de la=
s 15
fallas que son más cercanas y con una mayor incidencia tectónica sobre la
Provincia de Bolívar obteniendo como resultado una M-máx. de 6,82 con una
ponderación de 3 siendo su caracterización de la magnitud “ALTA”. Como no se
obtuvo mayores datos acerca de las fallas se determinó la M-máx. Con le
ecuación general.
Tabla
4: Cálculo de la máxima magnitud de un sismo debido=
a
las características de una determinada falla
|
M-máx. probable de un sismo |
|||
|
Ecuación general |
M máx. =3D 4,86 + 1,33 x Log L |
X |
|
|
Falla inversa |
Foco profundo |
M máx. =3D 5,47 + 1,0 x Log L |
|
|
Foco superficial |
M máx. =3D 6,04 + 0,79 x Log L |
|
|
|
Falla transcurrente |
M máx. =3D 6,04 + 0,74 x Log L |
|
|
|
Magnitud |
Caracterización de la magnitud (Mw) |
Ponderación de la metodología |
Marcar con una X la ponderación |
|
0,1 – 3,9 |
Baja |
1 |
|
|
4,0 – 6,0 |
Media |
2 |
|
|
6,1 – 8,0 |
Alta |
3 |
X |
|
> 8,1 |
Muy alta |
4 |
|
Fuente: Elaborado propia.
En la Tabla 5 se =
ha
determinado una amenaza sísmica MEDIA para la provincia de Bolívar, ya que =
al
momento de aplicar la ecuación de la amenaza se ha obtenido un resultado de=
0,6
equivalente a dicha caracterización.
=
=
=
Tabla
5: Resultado para el cálculo de la amenaza.
|
Resultado par=
a el
cálculo de la amenaza |
||
|
|
||
|
Resultado de =
la
Amenaza |
Caracterizaci=
ón
de la Amenaza |
Valor de la
ecuación de la Amenaza |
|
0,1 – 0,3 |
Bajo |
|
|
0,4 – 0,6 |
Medio |
X |
|
0,7 – 0,9 |
Alto |
|
|
1,0 – 1,2 |
Muy alta |
|
Fuente: Elaborado propia.
La Figura 1 muest=
ra
las ubicaciones, las fallas, y las tasas de actividad de las principales
funciones relacionadas con los terremotos, así como también actividad
relacionada con fallas y pliegues de la era cuaternaria.
Figura 1: Base<=
span
style=3D'font-size:10.0pt;font-family:"Arial",sans-serif;mso-fareast-font-f=
amily:
Calibri;mso-fareast-language:EN-US'> de datos y mapa de fallas cuaternarias=
y
pliegues de Ecuador y sus regiones en alta mar.
Fuente:
Eguez (2013).
La Provincia Bolívar está rodeada por 14 fallas geológicas tanto inve=
rsas
como normales, las mismas que nos permite realizar el estudio sobre el anál=
isis
de riesgos sísmicos y obtener el grado de la vulnerabilidad de cada cantón =
del
mismo, a continuación, se describen las fallas geológicas con incidencia en=
la
provincia, como se expone en la Figura 2.
Figura 2: Base de datos y mapa de fallas cuaternarias y pliegues =
de
Ecuador y sus regiones en alta mar.
Fuente: Los
autores y estudiante de apoyo al grupo investigador.
Fallas Geológicas con incidencia en la
provincia de Bolívar y su M máx.
Según Eguez (2013) existen 13 fallas geológicas con incidencia en la provincia de Bolívar y so= n:
8.1. Sección norte
8.2. Sección sur
12.1. Sección norte
12.2. Sección central
12.3. Sección sur
Cálc= ulo de la vulnerabilidad.
La vulnerabilidad es como el grado de pérdida de un elemento o grupo =
de
elementos bajo riesgo, resultado de la población ocurrencia de un evento
desastroso, expresada en una escala que va de 0, o sin daño, a 1 o pérdida
total.
En la Tabla 6 se ha realizado la evaluación de la vulnerabilidad
estructural a 380 viviendas de la Provincia de Bolívar ubicadas dentro del
perímetro urbano, distribuidas equitativamente según el porcentaje obtenido=
de
muestras totales de familias que habitan en esta zona.
Tabla
6: Ficha de evaluación para el cálculo de la
vulnerabilidad
|
Ficha de
evaluación para el cálculo de la vulnerabilidad |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
< 4 años |
Medio |
1 |
Caluma 1,28 |
|
4 – 40 años |
Alto |
2 |
|
|
> 40 años |
Muy alto |
3 |
|
|
Número de Pis=
os |
|
|
Chillanes 1,06 |
|
1 piso |
Medio |
1 |
|
|
2-3 pisos |
Alto |
2 |
Echeandia 0,84 |
|
> 3 pisos |
Muy alto |
3 |
|
|
Tipo de
construcción |
|
|
|
|
Concreto |
Bajo |
1 |
Guaranda 0,87 |
|
Prefabricado =
|
Medio |
2 |
|
|
Mixto |
Alto |
3 |
|
|
Madera |
Muy alto |
4 |
Las Naves 0,65 |
|
Mantenimiento=
|
|
|
|
|
Si |
Medio |
1 |
San Miguel 0,93 |
|
No |
Alto |
2 |
|
|
Reforzamiento=
|
|
|
|
|
Si |
Medio |
1 |
Chimbo 1,02 |
|
No |
Alto |
2 |
Fuente:<= span style=3D'font-size:12.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;line-height:115%;font-f= amily: "Times New Roman",serif;mso-bidi-theme-font:minor-bidi'> Elaborado propia.
En la Figura 3 se puede observar el estudi=
o de
la vulnerabilidad estructural de los 7 cantones de la provincia se obtuvo un
nivel medio, dando constancia que el Cantón Las Naves es el único con un ni=
vel
bajo del mismo.
Figura 3=
: Vulnerabilidad estruct=
ural
de la provincia de Bolívar, nivel cantonal.
Fuente: =
Los autores y
estudiante de apoyo al grupo investigador.
En la Tabla 7 se pres=
enta
la significancia del resultado del cálculo de la vulnerabilidad provincial con un grado de cert=
eza
de valor explicativo, dato determinado a través de la obtención de una media
del cálculo de la vulnerabilidad de cada cantón (Tabla 6), consiguiendo como
resultado un valor de 0,95, el cual se sitúa entre los rangos 0,7 - 1,3, lo=
que
corresponde a una caracterización de la vulnerabilidad “MEDIA.
Tabla
7:
|
Resultado par=
a el
cálculo de la vulnerabilidad |
||
|
|
|
|
|
0,2 – 0,6 |
Bajo |
|
|
0,7 – 1,3 |
Medio |
X |
|
1,4 – 2,0 |
Alto |
|
|
2,1 – 2,5 |
Muy alta |
|
Fuente: Elaborado propia.
Después del estudio realizado dentro de la Provincia de Bolívar se o=
btuvo
como resultado general un nivel medio de la vulnerabilidad estructural, don=
de
se evidencia las viviendas mayores a 40 años en diferentes cantones, tal y =
como
se muestra en el siguiente Figura 4.
Fuente: Elaboración propia. Cálculo del riesgo. El riesgo es como el grado de pérdidas esperadas debido a la ocurre=
ncia
de un evento particular y como una función de la amenaza y la vulnerabilida=
d. En la siguiente Tabla 8 se ha determinado un nivel de riesgo sísmico
“Medio” para la provincia de Bolívar, obteniendo un resultado de 0,6, el cu=
al
está dentro de la ponderación 0,02 – 1,00 equivalente a dicha caracterizaci=
ón. Tabla 8: Caracterización del riesgo sísmico<=
span
style=3D'font-size:10.0pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;line-height:115%;font-f=
amily:
"Arial",sans-serif'> Caracterizaci=
ón
del riesgo sísmico Medio 0,57 1,01 – 2,00 Alto 2,01 – 3,00 Muy Alto Fuente: Elaborado
propia. Complementari=
amente
a la caracterización del riesgo sísmico se ha aplicado la metodología STAR =
en
los 7 cantones de la provincia de Bolívar, en general se obtuvo un resultad=
o,
un nivel medio ante los riesgos sísmicos, a pesar que la provincia se halla
rodeada por diferentes fallas geológicas, tal y como se muestra en el sigui=
ente
Figura 5. =
=
=
=
=
=
Figura 5: Riesgo
sísmico de la provincia de
Bolívar. =
Fuente: Los autores y
estudiante de apoyo al grupo investigador. Discusión. Los avances que se
efectúan continuamente en el diseño de estructuras se emplean básicamente a=
las
estructuras nuevas y en menor régimen a la rehabilitación de estructuras
existentes (Castro-Pimien=
ta et al., 2019). Sin embargo, el número total de
estructuras existentes es muy grande en balance con el número de estructura=
s en
construcción (Vidaud-Quinta=
na,
Frómeta-Salas, & Vidaud-Quintana, 2019). Consiguientemente, =
para
reducir las pérdidas debidas a los sismos, es ineludible mejorar también el
comportamiento de las estructuras antiguas. Tal mejora demanda una evaluaci=
ón
previa de su comportamiento sísmico esperado, lo que sustenta las bases de =
los
estudios de vulnerabilidad sísmica (Ayala, Delgadillo, & Ferrer, 2017). Éstos estudi=
os
están orientados hacia la predicción de daños esperados en estructuras, en =
el
supuesto de que suceda un terremoto de una cierta severidad (Jiménez, Cabrera, Sánchez, & Avilés, 2018).
A partir de dicha predicción, pueden precisarse soluciones de disminución d=
e la
vulnerabilidad estructural y, en consecuencia, de las pérdidas esperadas, es
decir del riesgo sísmico. En los últimos años s=
e ha
pretendido definir el riesgo sísmico para poder efectuar su gestión a fin de
reducir los desastres económicos, sociales y ambientales que se puedan prod=
ucir
(Díaz, 2017).
Para estimar el riesgo es preciso tener en cuenta, desde un punto de vista
multidisciplinar (mezcla no-integradora de varias disciplinas en la que cada
disciplina conserva sus métodos y suposiciones sin cambio o desarrollo de o=
tras
disciplinas), no solamente el daño físico esperado, el número de víctimas o=
las
pérdidas económicas, sino también factores sociales, organizacionales e
institucionales, concernientes con el desarrollo de las comunidades =
(Fernández, 2017; Martínez, 2018).
A escala urbana, por ejemplo, la vulnerabilidad a modo de factor interno de
riesgo debe relacionarse no simplemente con la exposición del contexto mate=
rial
o su susceptibilidad física de ser afectado, sino además con las fragilidad=
es
sociales y la falta de resiliencia de la comunidad expuesta (Zambrano-Hernández & Gómez-Serna, 2015).
La falta de una conveniente organización institucional y comunitaria, las
extenuaciones en los preparativos para la atención de emergencias, la
inestabilidad política y económica de un área geográfica favorecen a tener =
un
mayor riesgo (Jiménez=
et al., Según Beauval et al., (2013); Ordoñez (2016); Jiménez et al., (2018); Amangadi, Yasuma, & Barragán
(2019)
en el Ecuador, tanto a nivel provincial como cantonal no se cumple a cabali=
dad
las normas de construcción ecuatoriana vigentes desde el 2015, esto incide =
en
el aumento de la vulnerabilidad física de edificaciones ante movimientos
telúricos, sin embargo, las construcciones recientes y las regularidades en
planta, así mismo como el tipo de suelo estable disminuye la exposición
estructural ante dicho evento; por lo que se debe seguir trabajando para
controlar las futuras construcciones. El terremoto del 16 de
abril de 2016, de magnitud 7.8, colapsó alrededor de 40 edificios de hormig=
ón
armado, ubicados en el centro de Portoviejo, con dolorosas pérdidas de vida=
s y
un cuantioso perjuicio económico. Varias son las causas que llevaron al col=
apso
a estos edificios, lo que se analiza en el presente artículo, entre las que=
se
destacan: 1) la magnitud del sismo reflejada en los espectros de respuesta,
obtenidos en la ciudad de Portoviejo, que para el rango de periodos que est=
án
alrededor de 0.5 segundos superó notablemente a los espectros que prescribe=
n el
Código Ecuatoriano de la Construcción del 2000, y las Normas Ecuatorianas d=
e la
Construcción de 2011 y 2015; 2) construcción de nuevos pisos sobre los ya
existentes sin reforzar las estructuras; 3) estructuras bastante flexibles =
que
tuvieron grandes desplazamientos 4) la tipología estructural que obliga a q=
ue
las construcción tengan la planta baja con una altura de 5 m y mezzanines, =
y 5)
amplificación de las ondas sísmicas por efecto de sitio. (Aguilar & Mie=
les,
2016) El terremoto con
epicentro en Pedernales cambio la historia de la Gestión de Riesgos a nivel
nacional, por lo que la Metodología STAR es una nueva alternativa para real=
izar
nuevos estudios y de esta manera tomar las mejores decisiones respecto a la
reducción de la vulnerabilidad física en edificaciones ante amenazas sísmic=
as Por otro lado Ordoñez
(2016) ha desarrollado un análisis de vulnerabilidad sísmica y riesgo de
pérdida en las edificaciones en Quito, ante la ocurrencia de un evento sísm=
ico.
Como muestra representativa se toma el Centro Histórico, pues sus edificaci=
ones
comprenden las diferentes tipologías de construcción. Se utilizan metodolog=
ías
probadas en Europa y Estados Unidos como HAZUS y PERPETUATE, y modelos
desarrollados en Ecuador para la determinación de curvas de capacidad y
fragilidad, puntos de desempeño y derivas máximas de piso. La muestra (2606
edificaciones) se clasifica con la metodología HAZUS. Para mampostería port=
ante
se utiliza el principio de similitud con el proyecto PERPETUATE. Como resul=
tado
se obtiene que, ante un evento desastroso, estas edificaciones sufrirían da=
ño.
Para la tipología de hormigón armado, se aplica la metodología HAZUS adapta=
da a
Ecuador. Se calculan curvas de capacidad, puntos de desempeño y derivas de =
piso.
Estos datos acceden a curvas de fragilidad que definen porcentajes de daño y
vulnerabilidad. La ciudad de Quito tiene un alto grado de vulnerabilidad, no
solo por las características propias del suelo y sus fallas, sino también, =
por
la forma en que se diseña y construye. Los resultados no son concluyentes y=
son
susceptibles de ser mejorados en función de la tecnología disponible. Adicionalmente Ordoñez
(2016) expresa que las ciudades más modernas en el Ecuador están situadas en
áreas de peligrosidad sísmica moderada o baja, tienden a minusvalorar el
peligro sísmico y a descuidar precauciones básicas de protección frente a l=
os
terremotos. Ello conlleva un aumento de su vulnerabilidad y, en consecuenci=
a,
suelen presentar un elevado riesgo sísmico que, a su vez, aumenta con el ti=
empo
(Quinde & Reinoso, 201=
6).
Bajo este contexto, este trabajo probablemente está entre los primeros que
obtienen escenarios de daño sísmico de una provincia, mediante una aproxima=
ción
que permite y efectúa un análisis edificio a edificio. La provincia Bolívar
debido a su posición geográfica está atravesada por una serie de fallas
geológicas y algunas de estas se ubican cerca de la provincia por lo que
inciden en la generación de los sismos, por ello se evidencia la significat=
iva
necesidad de evaluar la vulnerabilidad física en edificaciones para evitar =
los
riesgos de desastres en un futuro. Hoy por hoy no se pue=
de
predecir los sismos por lo cual genera una gran incertidumbre no solo a niv=
el
local, sino más bien a nivel nacional ya que el Ecuador se encuentra en el
cinturón de Fuego de pacifico, es por esta razón que lo hace más vulnerable=
a
sufrir amenazas derivadas de la geodinámica interna de la tierra, por lo cu=
al
mediante la metodología STAR se pude evaluar de manera detallada a la amena=
za
sísmica, la vulnerabilidad y por consiguiente el riesgo Haciendo una relación
entre los estudios descritos anteriormente con la presente investigación, e=
stá
claro que sobre el peligro sísmico no se puede hacer nada ya que la generac=
ión
de un movimiento telúrico no se puede predecir, sin embargo se puede estima=
r la
magnitud de un sismo tomando en cuenta las fallas geológicas que atraviesan=
un
determinado contexto en este caso la provincia Bolívar para ello, mediante =
la
aplicación de la metodología STAR se obtuvo como resultados un nivel de pel=
igro
sísmico (amenaza) medio. Por otro lado para evitar los futuros riesgos de
desastres se debe trabajar sobre la vulnerabilidad y de esta menara reducir=
el
nivel de exposición ante un evento sísmico, el nivel de vulnerabilidad de la
provincia antes mencionada es media al igual que la amenaza debido a que la
mayoría de las infraestructuras a nivel cantonal y provincial son de hormig=
ón
armado, Finalmente la probabilidad de ocurrencia de un riesgo sísmico es me=
dio ya
que al emplear la formula ya establecida Amenaza*Vulnerabilidad =3D Riesgo,
arrojo un resultado de 0,57, este valor se encuentra dentro de los parámetr=
os
descrito por la metodología STAR, que al igual que los otros estudios se
utilizó una herramienta informática (ArcGis) para procesar los datos desde =
un
ordenador. Además, este dato producto de una investigación multidisciplinar,
puede servir de base para futuros estudios de evaluación del riesgo sísmico=
a
nivel local, provincial, nacional e internacional con el único objetivo de
reducir los riesgos de desastres en el área geográfica afectada. Conclusiones.
· =
Aunque no estaba contemplado a priori
abordar cuestiones de sismicidad histórica, hay que conmiserar que el Ecuad=
or
se encuentra localizado en el cinturón de fuego del Océano Pacífico, al
noroccidente de Sudamérica. Es uno de los países más densamente poblados de=
la
región. La actividad sísmica es causada principalmente por la subducción de=
la
Placa Oceánica de Nazca y la presencia de un complejo sistema de fallas act=
ivas
locales. Bajo la información disponible y dada la alta peligrosidad sísmica=
a
la que se ve expuesto el país, toma trascendencia el terremoto acaecido el =
16
de abril de 2016, de magnitud 7.8, que colapsó alrededor de 40 edificios de
hormigón armado, ubicados en el centro de Portoviejo, con dolorosas pérdida=
s de
vidas y un cuantioso perjuicio económicos, merece ser incluido. · &nb=
sp;
Las fallas geológicas que inciden para estimar la amenaza de la
provincia Bolívar fueron: La Maná, Quinsaloma, Calabi, Salinas, Guaranda,
Montalvo, Chillanes, Pallatanga, La Candelaria y Guamote. Mediante la
aplicación de la metodología STAR se ha logrado obtener el cálculo de la
amenaza a nivel provincial, con un valor de 0,60, datos que se adquirieron a
partir de la multiplicación del factor Z y la magnitud máxima. · &nb=
sp;
El estudio se realizó en todos los cantones de la provincia Bolívar
dando un valor de 0,95 que pertenece a una vulnerabilidad media, de los cua=
les
predomina en 6 cantones una vulnerabilidad media y en el sobrante una
vulnerabilidad baja (Las Naves). · &nb=
sp;
A partir de la amenaza y la vulnerabilidad se obtuvo el riesgo sísmi=
co
de la provincia Bolívar que corresponde a un valor de riesgo medio 0,57, de=
bido
a que la mayor parte de las construcciones tienen una tipología estructural=
de
concreto, lo cual lo hace más resistente ante sismos de una magnitud
considerable. · &nb=
sp;
Por último, es digno de resaltar que en la provincia de Bolívar exis=
ten
un gran número de viviendas que se encuentran en una edad que supera los 40
años, esto incrementa la vulnerabilidad estructural ya que estas edificacio=
nes
no cuentan con un mantenimiento periódico tanto estructural como en
mampostería. Agradecimiento. Este
trabajo ha sido parcialmente subvencionado ECOSP - Research Group, conforma=
do
por docentes investigadores bajo mutuo acuerdo de colaboración multidiscipl=
inar
para investigación. De este modo agradecemos a la Universidad Estatal de
Bolívar (UEB), por contribuir con su infraestructura, equipos tecnológicos y
laboratorios pertinentes para la recolección y procesamiento de información.
Del mismo modo expresamos nuestro agradecimiento al Sr. Ronald Estrella Vel=
asco
quien colaboro, desempeñándose como estudiante de la Carrera de la carrera =
de
Administración para desastres y Gestión de Riesgos de la UEB. Referencias
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3a08 PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO. Serrano Castro, A. K.,=
Muyulema Allaica, J. C., =
Usca Veloz, R. B., & González Rivera, M. M. (2019=
).
Aplicación de la metodología STAR para el análisis del riesgo sísmico de la
provincia Bolívar – Ecuador. Ciencia Digital, 3(4), 227-249. =
https://doi.org/1=
0.33262/cienciadigital.v3i4.968 El artículo que se publica es de
exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital. El artículo qu=
eda
en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parcial y/o total en
otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
Figura 4:
Vulnerabilidad estructura=
l de
la provincia de Bolívar.
[1]
[2] Pontificia Universidad Católica del Ecuado= r Sede Ambato (PUCESA) Escuela de Diseño Industrial Ambato, Ecuador, juanca327@hotmail.com
[3] <= span style=3D'font-family:"Times New Roman",serif'>Universidad Estatal de Bolíva= r, Facultad de Ciencias de la Educación, Sociales, Filosóficas y Humanísticas, Guaranda, Ecuador, robtronics.rv17@gmail.com
[4] <= span style=3D'font-family:"Times New Roman",serif'>Universidad Estatal de Bolíva= r, Facultad Ciencias de la Salud y del Ser Humano, Escuela de Administración para Desas= tres y Gestión del Riesgo, Guaranda, Ecuador, marthy_l@yahoo.es
www.cienciadigital.org
www.cienciadigital.org