Artículo presentado en el XVIII CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA CIVIL en Cajamarca Perú.

Existen diversas propuestas para medir la vulnerabilidad de grandes ciudades. En el caso del Peru, el estudio sobre el impacto de un sismo de gran intensidad en Lima y Callao ha sido un referente para la planeación de la atención de la emergencia (PREDES, 2009). La estimación de la vulnerabilidad de las edificaciones se basó en la ponderación de cuatro factores de vulnerabilidad: material, tipo de vivienda, altura de edificación y estado de conservación. Esta ponderación dio como resultado un nivel de vulnerabilidad cualitativo. La estimación del daño para el escenario propuesto se realizó de manera indirecta con base este nivel de vulnerabilidad estimado. Dicho análisis se realizó en 43 distritos de Lima y Callao divididos en 103 sectores homogéneos de acuerdo a sus características de edificaciones y uso.
En el caso de la región de Latinoamérica existen otros estudios orientados al mismo objetivo. Un ejemplo es el estudio de vulnerabilidad de la Ciudad de Managua En este estudio se estima el daño probable de las edificaciones en términos cuantitativos como porcentaje del costo total de la estructura para diversos escenarios. Se utilizaron para ellos funciones de vulnerabilidad ad-hoc para los distintos tipos estructurales de la ciudad Cada inmueble de la ciudad fue catalogado según esta tipología y se pudo estimar las pérdidas probables para escenarios probables de sismos.
Estudios encaminados a la gestión financiera de los desastres vienen siendo fomentados por el sector reasegurador mundial, quienes ven en estas herramientas una forma de gestionar eficientemente sus recursos y diversificar sus riesgos a nivel global. En este caso, la escala de los estudios, que abarcan las principales ciudades de la región implica una reducción en la resolución de la información.
En el último año se han venido realizando estudios de vulnerabilidad de algunas ciudades principales del Perú, dentro de marcos de cooperación de organismos internacionales, (ECHO, PNUD, Banco Mundial, Banco Interamericano de Desarrollo) y agencias del gobierno (Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento, INDECI). Estos estudios son parte de proyectos que tienen como objetivo el fortalecimiento de las capacidades de las autoridades a nivel municipal para gestionar los riesgos.
En los siguientes párrafos se presenta una metodología que puede ser útil para estimar vulnerabilidades en entornos urbanos con fines de estimación de pérdidas en escenarios probables. Se utiliza como insumo la información existente en censos o catastros, complementada con información levantada en de campo en ámbitos representativos de la ciudad. Se muestra como ejemplo de aplicación el análisis de vulnerabilidad realizado dentro del proyecto “Fortalecimiento de Capacidades del Comité Distrital de Defensa en Conocimiento del Riesgo y Formulación del Plan de Operaciones de Emergencia ante Sismos yo/ Tsunami” (COOPI, 2010).
La relación que existe entre el daño físico probable y un sismo de intensidad dada es conocida como función de vulnerabilidad y su determinación ha sido motivo de diversos estudios teórico y empíricos. Algunos de estos estudios relacionan el daño en los diferentes tipos estructurales y la intensidad de Mercalli (Kuroiwa 2002). La Superintendencia de Banca, Seguros y AFPs del Perú propone una metodología para la estimación de riesgo de edificaciones basada en funciones de vulnerabilidad que relacionan el daño con la intensidad en términos de la ordenada espectral asociada a la frecuencia fundamental de la estructura (CISMID, 2005). Así los escenarios sísmicos son definidos por el espectro de seudoaceleraciones para la región analizada.
En el primer caso, las edificaciones se clasifican según el sistema estructural, el número de pisos y el año de construcción. En el segundo caso la tipología se con base en el sistema estructural y el número de pisos.
Adicionalmente se tiene situaciones que originan factores agravantes que aumentan la vulnerabilidad de las estructuras “ideales”.Estas situaciones y factores son las que se muestran en la Figura 1. Por ejemplo, la falta de capacidad para controlar y supervisar de las autoridades, unido a la autoconstrucción ocasiona el uso de edificaciones de albañilería en proceso de construcción con muros levantados preparados para el vaciado del techo y de la viga solera. Los muros de estas viviendas de albañilería confinada sin terminar corren el riesgo de voltearse en la dirección perpendicular a su plano. La presión para aumentar la densidad de las construcciones y optimizar al máximo los espacios puede dar origen a estructuraciones con piso blando o muy esbeltas. La falta de mantenimiento en edificaciones antiguas habitadas por inquilinos precarios, favorece la aparición de grietas o desplomes en los elementos estructurales. De la misma manera, las excavaciones para los sótanos de los grandes edificios afectan las estructuras de los edificios vecinos, dejándolos más vulnerables. El cambio de uso de suelo puede ocasionar que la estructura esté sometida a cargas mayores a las consideradas en el diseño original. Las modificaciones irregulares pueden disminuyen la densidad de los muros en estructuras de albañilería o adobe afectando directamente los elementos sismo resistentes de estas edificaciones.
ESTIMACIÓN DE VULNERABILIDAD DE ÁMBITOS URBANOS
El reto de estimar la vulnerabilidad físico estructural de las ciudades consiste en determinar la vulnerabilidad individual de las todas las edificaciones que componen el paisaje urbano. Una vez definido el escenario probable se procede a calcular el daño haciendo uso de la función de vulnerabilidad adecuada. Una vez logrado esto se debe determinar los factores agravantes y ponderar estos factores para modificar el valor de la vulnerabilidad inicial. De esta manera, se pueden estimar los daños de todas las edificaciones para la intensidad del escenario planteado. La suma de los valores esperados de las pérdidas resulta la pérdida total esperada en dicho escenario.
El levantamiento de información edificación por edificación es un trabajo arduo y muchas veces innecesario debido a que la mayoría de las veces se cuenta con información valiosa de los Censos o de los Catastros Urbanos. Sin embargo, no siempre es factible inferir de manera directa el sistema estructural o altura de cada edificación para determinar su tipología y por ende su función de vulnerabilidad. La posibilidad de realizar levantamientos a gran escala para determinar la tipología las edificaciones tampoco parece ser alternativa debido al gran tamaño de las ciudades.

METODOLOGÍA PROPUESTA
En este trabajo se propone un enfoque simplificado basado en información censal utilizando tipologías de edificaciones. La información es complementada con levantamiento de información de campo. El levantamiento debe realizarse en el 5% de las viviendas del ámbito de estudio, en zonas con diferentes niveles de consolidación, desarrollo, antigüedad o niveles socioeconómicos.
El método consta de los siguientes pasos:
1.-Establecimiento de tipologías. De acuerdo a las características de las construcciones predominantes en la ciudad se establecen tipologías que quedan definidas con los siguientes ítems:
Descripción: uso, material predominante, zonas en donde es más común, factores agravantes identificados
Sistema estructural más probable. A partir de levantamiento de información de campo se establece el sistema estructural más probable. En caso que no haya un sistema predominante se puede considerar dos o más tipos, considerando que la probabilidad de ocurrencia del sistema estructural es el porcentaje de incidencia encontrado en el trabajo de campo.
Número de pisos. Se establece el valor más probable. El número de pisos junto con el sistema estructural nos da una idea del periodo o frecuencia fundamental de vibrar.
Año de construcción: En el caso de las construcciones formales el año de construcción nos indica el código de diseño con el que fue diseñada.
2.- Determinación de función de vulnerabilidad a partir de los datos de sistema estructural, número de pisos, y año de construcción y factores agravantes
3.-Asignación de tipología a la base de datos. De acuerdo a la información existente se deberá estimar la tipología a nivel de lote o a nivel de manzana. En el segundo caso pueden coexistir diferentes tipos en una manzana.
4.-Cálculo de daño debido a uno o varios escenarios probables: Para encontrar las pérdidas debido a un escenario es necesario transformar el valor de daño (normalmente en porcentaje del costo de reposición de la estructura) en términos monetarios. Para ello es necesario valorar la construcción. Se propone la utilización de valores unitarios promedios determinados con base en estudios socioeconómicos existentes y las características de las zonas estudiadas.
En la tabla 1 se presenta la descripción de lo distintos niveles de daño y los costos de reposición en porcentaje del precio total de reposición. Se considera que los grados 0,1 y 2 corresponden a un nivel de vulnerabilidad bajo ya que los daños probables no son estructurales y no se requerirá evacuar el edificio para llevar a cabo las reparaciones. En el caso del grado 3 sí sería necesario evacuar el edificio y realizar trabajos de reparación y reforzamiento, por lo que el nivel de vulnerabilidad asignado es medio. En el caso de los grados 4 y 5 se ha asignado el nivel de vulnerabilidad más alto debido a que la edificación probablemente colapsó y tenga que ser demolida.

CASO DE APLICACIÓN
Se presenta a continuación la aplicación de la metodología al análisis de vulnerabilidad del distrito de Callao. En este caso se utilizaron 8 tipos estructurales. La figura 2 muestra la distribución de los tipos estructurales en el distrito.

Las funciones de vulnerabilidad empleadas (Kuroiwa 2002) nos brindan una estimación del daño promedio que sufriría la edificación en un escenario de intensidad especificada en la escala de Mercalli. En la tabla 3 se muestra el valor de daño promedio para un escenario de intensidad VIII considerando valores ponderados del daño especificado en las funciones de vulnerabilidad.

Figura 2: Tipos de edificaciones en el distrito del Callao (COOPI 2010)

La observación de campo ha permitido observar un factor agravante muy importante que puede afectar considerablemente la estimación inicial de la vulnerabilidad. Este factor es el de daños por deterioro y por asentamientos del terreno. Estos daños son grietas en columnas y losas debido al intemperismo y a asentamientos del suelo, daños en muro por la presencia de humedad. Este deterioro se ha identificado sobre todo en zonas consolidadas en edificaciones de albañilería y madera, ubicadas en el Centro Histórico, zona sur, AH Ciudadela Chalaca.

Figura 3: Vulnerabilidad físico estructural del distrito del Callao (COOPI, 2010)

A partir del análisis de los datos se obtienen las pérdidas para el escenario propuesto con intensidad VIII en la escala de Mercalli. Considerando que toda el área en estudio tiene la misma calidad de suelo se calculan las pérdidas en las edificaciones de vivienda considerando precios unitarios con base en los valores oficiales de construcción por metro cuadrado. El resultado es 331.4 millones de dólares que se tendría que erogar para reponer la estructura dañada o colapsada. Esto representa el 14% del monto expuesto. En la tabla 4 se puede ver el desglose de las pérdidas y en la figura 3 se presenta el mapa de vulnerabilidad que sigue la nomenclatura de colores de la tabla 1.

CONCLUSIONES:
Se ha presentado una metodología para la estimación de vulnerabilidad con fines de estimación de pérdidas para grandes centros poblados que puede ser aplicada a ciudades que cuenten con resultados de censo de vivienda.
En el distrito del Callao, las edificaciones de adobe en las zonas poco consolidadas, las edificaciones de adobe y quincha y las edificaciones con deterioro resultan ser las más vulnerables. Estas edificaciones se encuentran ubicadas en los asentamientos humanos, en las zonas antiguas del distrito y en zonas con problemas de suelo o intemperismo como la Ciudadela Chalaca, Puerto Nuevo y la franja costera al sur del distrito.
Se debe crear conciencia en la población de los asentamientos humanos para que entiendan que tener una vivienda incompleta pone en riesgo a las personas que la habitan y su inversión. Se debe considerar la posibilidad de crear fondos y programas de préstamos flexibles para finalizar la construcción de viviendas dirigido a los habitantes de zonas en proceso de consolidación que estén ubicadas en zonas de peligro bajo o medio. Parte de este programa incluiría una asesoría técnica y supervisión del proceso. Esto no solo mejoraría la calidad de vida de la población beneficiada con el programa sino que disminuiría su vulnerabilidad frente a eventos sísmicos. Serían candidatos de este programa los asentamientos humanos ubicados al nor-este del distrito.
La informalidad, la autoconstrucción y la construcción de viviendas en terrenos peligrosos van a continuar en la medida en la que no se brinde una alternativa a la población. La ampliación de los de programas de vivienda social a los estratos socio-económicos más bajos permitiría satisfacer la demanda de vivienda y brindar construcciones seguras que cumplan con los estándares actuales del Reglamento Nacional de Construcciones.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

COOPI (2010) Análisis de vulnerabilidad ante sismos y/o tsunamis del distrito del callao como parte del componente de vulnerabilidad para la construcción de escenarios sísmico y tsunamis . Proyecto Fortalecimiento de Capacidades del Comité Distrital de Defensa en Conocimiento del Riesgo y
Formulación del Plan de Operaciones de Emergencia ante Sismos yo/ Tsunami” ECHO PNUD INDECI_

KUROIWA, J. (2002): “Reducción de desastres – Viviendo en armonía con la naturaleza”, PNUD

PREDES (2009) Diseño de Escenario sobre el impacto de un sismo de gran magnitud en Lima Metropolitana y Callao, Reporte para INDECI