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MODELO CUBANO DE LOS CENTROS DE GESTIÓN PARA LA REDUCCIÓN DE LOS RIESGOS DE DESASTRES (CGRR) Módulo: ESTUDIOS DE RIESGO DE DESASTRES A LA ESCALA ARQUITECTÓNICA Conferencia: ESTUDIOS DE RIESGO DE DESASTRES EN INSTALACIONES HOTELERAS. Experiencias acerca del nivel de riesgo a asumir en la toma de decisiones para la reducción de desastres Profesores: MSc. Ingenieros Jorge Arcos Méndez y Emilia Fors Garzón. E Mail: [email protected] Profesores Auxiliares. Grupo de Estudio de Desastres GREDES. Facultad de Arquitectura del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría CUJAE Pasantía con países del Caribe. Del 8 al 18 de abril de 2013 Objetivos del Módulo: Conocer la experiencia cubana en la realización de Estudios de Riesgo de Desastres a la escala arquitectónica en edificaciones sociales como hoteles, hospitales y viviendas Objetivos de la Conferencia: Conocer la experiencia de GREDES en la realización de Estudios de Riesgo de Desastres Bibliografía: Estudios de Riesgo de Desastres en Obras Sociales. Grupo de Estudios de Desastres GREDES. ISBN: 978-959-261-398-0. Disponible en Biblioteca CUJAE Normas Cubanas referenciadas. Normas Técnico Ingenieras de la Defensa Civil. INTRODUCCIÓN Los Estudios de Riesgo de Desastres a la escala arquitectónica constituyen punto de partida a los estudios a la escala urbana y del territorio. De la misma forma que los estudios a la escala del territorio constituyen punto de partida a los estudios a la escala arquitectónica. Para conocer detalladamente la vulnerabilidad estructural (vulnerabilidad del fondo edificado) en el territorio es preciso haber tenido antes la información lote por lote o manzana por manzana en la escala del edificio o arquitectónica y el estado constructivo según sistema constructivo de los edificios. Así mismo los estudios territoriales o a la escala urbana, especialmente en lo referido a los peligros de desastres; son punto de partida al estudio particular de las vulnerabilidades de los edificios. En esta conferencia se mostrará interesantes experiencias del Grupo GREDES para recomendar un nivel de riesgo a asumir con sus consecuentes medidas del ciclo de reducción de desastres con un enfoque integral y económico. LA REALIZACIÓN DEL ESTUDIO DE PELIGRO DE DESASTRES Estudiar el RIESGO de desastres EN INSTALACIONES HOTELERAS implica para los especialistas de GREDES llegar a conocer: • QUÉ SE PIERDE • EN QUÉ SECTORES VULNERABLES DE LA EDIFICACIÓN QUE PUDIERAN FALLAR A CAUSA DE: • QUÉ EFECTOS DESTRUCTIVOS DEL PELIGRO DE DESASTRE DE QUÉ CATEGORÍA O INTENSIDAD QUE OCURRE CADA CUÁNTO TIEMPO. En la secuencia lógica ya conocida de estudios de peligro, vulnerabilidad y riesgos véase que la última pleca es la que corresponde al resultado del estudio de los peligros. La terminología planteada en las tres plecas anteriores es coherente con el estudio de cualquiera de los desastres ya sea de origen natural, tecnológico o sanitario. éste es uno de los empeños del enfoque integral que tiene que tener el inversionista y el explotador de la instalación hotelera para llegar a un resultado final de pérdidas asumidas en un tiempo determinado que sea acuerdo entre las partes. Se utilizará como ejemplo un peligro de desastre común a todos los países del Caribe: LOS HURACANES. Y de este peligro de desastre; su peor efecto destructivo: LOS FUERTES VIENTOS. De hecho en las Normas Técnico Ingenieras de Defensa Civil y en las clases de la Maestría son abundantes las referencias a diferentes fuentes bibliográficas de México y Puerto Rico EJEMPLO 1 Desarrollo Turístico en zona de montaña El estudio se desarrolló en la fase de proyecto. Abarcó el peligro de ciclones tropicales, intensas lluvias y penetraciones del mar Las recomendaciones fueron empleadas para el diseño. Las más importantes estuvieron vinculadas a la carga de viento a considerar en los edificios según altura de ubicación. Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. Zonas de desarrollo hotelero Campos de Golf Zonas de desarrollo hotelero Viales Campos de Golf UBICACIÓN DEL CONJUNTO DE OBJETOS DE OBRA SEGÚN PLAN GENERAL Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. Ubicación de las habitaciones Ubicación futura de las habitaciones en la fotografía Punto de Fotografía Ubicación de las habitaciones en mapa Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. En función de la data histórica de las categorías de huracanes (según clasificación de Saffir Simpson) que han afectado el sitio de estudio se sacan conclusiones acerca de las velocidades de viento que con más probabilidad pudieran ocurrir. CICLONES TROPICALES QUE HAN AFECTADO EL SITIO Racha Máx. Nombre Viento Máx. Sostenido (km/h) Registrada/Estimada 2 3 4 2001 Nov Michell Easy Kate < 118 107 153 179 220-223 255 Tipo de Evento Fecha última Ocurren 1 TT SS 1 SS 2 SS 3 SS 4 SS 5 1950 Sep 2/3 1985 Nov 18/19 1948 Oct 4/5 1944 Oct 17/19 1846 Oct 10/11 s/n s/n s/n [1] En Casablanca [2] En el Observatorio de Belén (Marianao) [3] Estimada en la ciudad de La Habana (km/h) Período Retorno (años) Años sin huracán Deuda Año 2003 Huracanes en vida útil (50 años) 5 6 7 8 9 126 (3) 180 (3) 211(3) 262 (3)-275 (2) 300 (3) 11,2 19,6 40,2 67 201 53 18 55 59 157 4,7 0,9 1,4 0,8 0,8 5 3 2 1 1 Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. Trayectorias de los huracanes y direcciones de vientos Desarrollo Turístico objeto de estudio Trayectorias hacia el Norte y hacia el NNO Las más frecuentes. SSO 39% Direcciones de viento desde el NNE y desde el SSO que provocan los huracanes de trayectorias más frecuentes. Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. Zonas propuestas de presiones básicas de carga de viento ZONA 2 ZONA 1 ZONA 3 Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. 429900 430200 430500 430800 431100 431400 431700 432000 432300 432600 Altura de cada zona en metros 368500 432900 368500 160 Altitud (metros) 368200 368200 140 367900 367900 120 100 367600 367600 80 367300 367300 70 60 367000 367000 40 366700 366700 20 10 366400 366400 1E-005 366100 429900 430200 430500 430800 431100 431400 431700 432000 432300 432600 366100 432900 0 Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. Propuesta de presión básica a utilizar en el diseño por alturas PROMEDIO POR ALTURAS NC DT TT Cat.I Cat.II Cat.III Cat.IV Cat.V Alturas 164 62 118 153 177 209 250 281 km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h 140 3,43 0,47 1,71 2,88 3,85 5,37 7,69 9,71 3,31 0,46 1,65 2,78 3,72 5,19 7,42 9,37 3,15 0,43 1,57 2,65 3,54 4,94 7,07 8,93 2,95 0,41 1,47 2,48 3,31 4,62 6,61 8,35 2,69 0,37 1,34 2,26 3,02 4,21 6,03 7,62 2,33 0,32 1,16 1,96 2,62 3,65 5,23 6,60 1,93 0,27 0,96 1,62 2,16 3,02 4,32 5,46 1,75 0,24 0,87 1,46 1,96 2,73 3,91 4,94 120 100 80 70 60 40 20 10 Valores de las Presiones del viento Con los valores de observaciones directas de velocidades básicas del viento, se podrán calcular las presiones básicas características del viento en una superficie normal a su dirección, mediante la fórmula: q10= V102 1,6 x 10 3 (kN/m2) Según la Norma Cubana de Carga de Vientos q10 presión básica característica del viento correspondiente a velocidades del aire en terrenos llanos y abiertos a una altura de 10 m sobre el terreno, (kN/m2 ) V10 velocidad característica del viento para un período básico de recurrencia y a una altura de 10 m sobre el terreno, ( m/s ), 1,6 factor empírico 15 Expresión del valor de presión o carga unitaria total Carga unitaria característica total. Las cargas unitarias características totales por unidad de área (q) a considerar en los cálculos se determinan por la fórmula: q = q10. Ct . Cs . Ch . Cr . Cra . Cf. (kN/m2) Según la Norma Cubana de Carga de Vientos donde: q10: presión básica del viento, [ kN/m2 ] Ct: coeficiente de recurrencia Cs: coeficiente de topografía o sitio Ch: coeficiente de altura Cr: coeficiente de ráfaga Cra: coeficiente de reducción Cf: coeficiente de forma 16 Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. EN CASO DE EVENTOS HIDROMETEOROLÓGICOS SE ASUME: No evacuar a turistas y trabajadores. Pasar el evento meteorológico en el complejo y preparar condiciones para resistir y recuperarse lo antes posible. El nivel de riesgo asumido se propone y se acuerda con el inversionista y explotador en función de las posibilidades para financiar la probable pérdida en cada una de las categorías de huracanes. Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. EN CONSECUENCIA SE PROPONEN MEDIDAS PARA EL DISEÑO 1. Para todas las edificaciones garantizar su resistencia para huracanes Cat.3 (Cotas Hasta 10 m) y huracanes Cat.4 (Cotas mayores de 10 m) en las estructuras y en los elementos no estructurales, así como en cualquiera de los locales colectivos de protección 2. Garantizar la no interrupción del vial ni por daños en el arbolado cercano ni por inundaciones por más de una hora después de pasar el evento. Ejemplo de Estudio de un Desarrollo Turístico en zona de montaña. Las medidas PREVENTIVAS para resistir dentro de la instalación; implican otras medidas de diseño y medidas de RESPUESTA que garantizan la rápida puesta en marcha del complejo después del paso del huracán. Ejemplo: Garantizar la Redundancia del abastecimiento de los sistemas de agua, electricidad y de las comunicaciones. Creación de suficientes reservas de agua y combustible para los días que el territorio pueda dejar desabastecida la instalación . Construir obra protectora reforzamiento de taludes contra los deslizamientos para impedir la obstrucción o la pérdida del único vial de acceso directo que tiene el complejo, así como otro acceso de emergencia. EJEMPLO 2 Hotel disperso en zona de playa. El estudio se desarrolló en fase de construcción ya avanzada. Abarcó el peligro de ciclones tropicales, intensas lluvias, penetraciones del mar e incendio y explosión. Las recomendaciones fueron empleadas para incluir medidas de protección a la obra en marcha. Ejemplo de hotel disperso ya levantado en zona de playa. El Estudio propone medidas vinculadas a la conservación del medio ambiente, para el proyecto de paisajismo y la protección de los locales que serán utilizados como protección de huéspedes y trabajadores en el momento del paso del huracán. Se revisó comportamiento de la carpintería según niveles y dirección de los vientos que provocaban las diferentes trayectorias de huracanes para recomendar medidas de protección. Ejemplo de hotel disperso ya levantado en zona de playa. La franja verde representa el mangle que protege las edificaciones de los vientos fuertes y de las penetraciones del mar . Ejemplo de hotel disperso ya levantado en zona de playa. 28 20 0 Fachadas a sotavento Efectos sobre las puertas de las habitaciones RE FU GI O Efectos entre los bloques de habitaciones: • A-1 y A-2 • A-2 y A-3 • A-3 y A-4 Zonas de turbulencias (altas presiones) 28 20 0 32 52 0 28 20 0 Fachadas a sotavento Fachadas a barlovento Direcciones de viento E (78%) al SE (76%) 32 52 0 Efectos sobre las puertas de las habitaciones Efectos sobre las puertas de las habitaciones Análisis de los vientos entre edificaciones y sus implicaciones Ejemplo de hotel disperso ya levantado en zona de playa. Efectos de succión del viento Cierres que se afectan FACHADA A SOTAVENTO FACHADA A BARLOVENTO Cierres que se afectan Efectos de presión del viento por el Lobby y Lobby Bar Dirección del viento E (78%) Esquina afectada Dirección del viento Se (76%) Análisis del efecto del viento sobre el edificio central Ejemplo de hotel disperso ya levantado en zona de playa. Zona de concentración de presiones Dirección del viento Dirección del viento SE (76%) SSO (97%) Análisis del efecto del viento sobre el edificio central Ejemplo de la acción del viento sobre las fachadas de una obra CARGAS DE PRESIÓN 2 Carga Unitaria Real q (kg/m ) Planta Baja 1 er nivel 2 do nivel 119 152 173 13 16 18 46 58 67 Cat.I 153 km/h Cat.II Cat.III Cat.IV 177 209 250 km/h km/h km/h Cat.V >250 km/h 77 98 112 102 143 204 Ver Plano A-112 262 131 183 150 209 299 258 331 378 +10.02 Fachada a barlovento acción de presión 1693 500 Análisis de valores de carga de viento por niveles para las diferentes categorías de ciclones tropicales NSE +8.92 220 T.T. 62 117 NC km/h km/h (kg/m2) 1100 NIVELES Calculo D.T. NPT +6.00 300 2250 2200 Ejemplo de hotel disperso ya levantado en zona de playa. NPT +3.00 300 1880 Zona de presión directa del viento sobre la balconera 2250 Ventanas sometidas a presión Estudio de Caso. Grupo GREDES. Análisis del Ing. Jorge Arcos DETALLE 4 Ver plano A-112 2200 500 809 2250 2200 1680 500 DETALLE 5 Ver plano A-112 1452 Carga NPT 0.00 26 1800 500 220 1100 Ventanas sometidas a succión 2200 500 300 2200 Zona de succión directa del viento sobre la balconera 500 300 1927 1118 2200 1968 DETALLE 5 Ver plano A-112 Ejemplo de hotel disperso ya levantado en zona de playa. Fachada a sotavento acción de succión Análisis de valores de carga de viento por niveles para las diferentes categorías de ciclones tropicales DETALLE 4 Ver plano A-112 Estudio de Caso. Grupo GREDES. Análisis del Ing. Jorge Arcos 27 EJEMPLO 3 Hotel compacto en zona de penetración del mar. El estudio se desarrolló en fase de proyecto. Abarcó el peligro de ciclones tropicales, intensas lluvias, penetraciones del mar e incendio y explosión. Las recomendaciones fueron empleadas en la 1ra variante para tomar en cuenta los análisis del riesgo asumido en la solicitud de suministros fundamentalmente carpintería. Y en la 2da variante para el cambio de la orientación de la obra. Ejemplo de Estudio de un hotel en dos variantes de diseño. 1ra variante año 2004: No se había elegido la carpintería y se dieron propuestas de resistencia de carpintería. 2da variante año 2012: Se propuso cambio de entrada del hotel colocándose frente al mar y se estudió por parte del grupo sus implicaciones teniendo en cuenta la subida del nivel del mar en el año 2100 en el orden de los 1,4 m.* *Tomado de: www.tendencias21.net. El Instituto de Meteorología de Cuba tiene ya estudios de toda la isla donde aparece la elevación del nivel del mar y la afectación de cada uno de los territorios costeros cubanos. Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar. 82ºW 83ºW 81ºW 13 casos 8 casos 72.4 % de los casos De los 38 huracanes que afectaron a la región bajo estudio se conocen con cierta precisión los tramos costeros de entrada (inicial) y salida (final) de la trayectoria sobre la Isla de Cuba en 31 casos: 24 penetraron por la costa sur y salieron por la costa norte ......salieron por la costa norte entre los meridianos 81 y 83ºW el 72.4% de los huracanes que penetraron en el territorio nacional y afectaron a la región bajo estudio. Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar. 1. Pueden esperarse durante el período de vida útil de la inversión: • 2 huracanes de Categoría III • 1 huracán de Categoría IV • 1 huracán de Categoría V. • 14 penetraciones del mar que afectan con inundación por escurrimiento por calle 3ra • Afectaciones por eventos meteorológicos extremos de cualquier magnitud todos los años. • Se propone como huracán de diseño el categoría II. 2. El mes del año de mayor ocurrencia de ciclones es octubre lo cual constituye un dato de interés a los efectos del Plan de Medidas para Caso de Catástrofes. Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar. Comportamiento de la edificación para la incidencia del viento ENE y OSO Comportamiento de la edificación para la incidencia del viento SSE y NNO Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar. Obsérvese que: Las fachadas pueden estar unas veces a succión y otras a presión Esto tiene implicaciones para el sistema de protección contra los fuertes vientos que se vaya a utilizar en la carpintería. Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar. Caso cierres del tipo V-3 reforzada Dirección Viento NNE (82%) OSO (86%) ESE-S (32%) Cat.I Cat.II Cat.III Cat.IV Deformación Deformación Deformación Rotura Deformación Rotura 7% 59% 64% 36% 5% 95% 7% 75% 52% 48% 2% 98% 8% 64% 60% 40% 3% 97% Caso cierres del tipo V-4 excepcional Dirección Viento NNE (82%) OSO (86%) ESE-S (32%) Cat.II Cat.III Cat.IV Deformación Deformación Deformación Rotura 15% 69% 41% 59% 20% 83% 25% 75% 16% 74% 36% 64% Fallo por Deformación Fallo por Seguridad Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar. COMO CATEGORÍAS DE VULNERABILIDAD para definir un nivel de riesgo asumido se adjudicarán al edificio de Estudio las siguientes calificaciones: No Cantidad de habitaciones que salen de funcionamiento Categoría de vulnerabilidad 1 Hasta el 25% de habitaciones salen de funcionamiento Leve 2 Del 25% al 50% habitaciones salen de funcionamiento Moderado 3 Del 50% al 75% habitaciones salen de funcionamiento Grave 4 Del 75 al 100% habitaciones salen de funcionamiento Muy Grave Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar. Segunda variante con entrada al Norte Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar Penetración fuerte Tormenta del Siglo. Desde 1993 la zona fue estudiada como zona de penetración del mar de categoría fuerte Ejemplo de hotel compacto en zona de penetración del mar Segunda variante con entrada al Norte Para el año 2100 a la cota de la surgencia habrá que sumar la del cambio climático. Fuente INSMET. Huracán Wilma Obsérvese que todas las cotas menores de 1,53 reportada como surgencia para la zona de estudio, quedarán bajo agua si ocurre otro evento similar. Y que todas las cotas por debajo de 2,53 quedarán bajo agua en el 2100 teniendo en cuenta la subida del mar según estudios del cambio climático. Ejemplo de hotel compacto en zona de playa. Entrada al sur Límite de costa 1,65 1,90 2,15 Levantamiento topográfico de la parcela. La línea gruesa en azul representa el límite de costa durante un evento de penetración del mar. 2,40 2,65 Calle 1ra 3,15 3,15 Calle 70 Las flechas finas negras indican pendientes hacia la costa según curvas de nivel Parcela La situación más crítica sin embargo ocurre cuando el agua de la lluvia que baja por calle 70 se une al agua de la penetración del mar. Variación de las direcciones del viento para las trayectorias más probables de CT que han afectado la región occidental de Cuba Izquierda ENE Huracanes con trayectorias Irene, Charlie Derecha Derecha Antes Izquierda Después Durante NO Antes ENE Durante S Después Izquierda Huracanes con trayectorias Kate, Georges, Rita. Isidore, Lili, Dennis, Gustav, Ike N Antes Derecha I Antes Derecha II NNO Derecha II NNE Derecha I Durante Izquierda ESE SE N Durante OSO Después SO Después Interpretación ingenieril del comportamiento de los vientos del Ing. Jorge Arcos utilizado en los Estudios de GREDES 40 Variación de las direcciones del viento para las trayectorias más probables de CT que han afectado la región occidental de Cuba Izquierda Huracanes con trayectorias Wilma, Lily, Michelle Derecha N Después Izquierda Derecha Durante ESE Antes SO Después Durante Antes ESE Interpretación ingenieril del comportamiento de los vientos del Ing. Jorge Arcos utilizado en los Estudios de GREDES En todos los hoteles estudiados fue utilizada la rosa de los huracanes como herramienta del Grupo GREDES para conocer las fachadas más veces afectadas por las direcciones de los vientos de las trayectorias de huracanes más probables. CONCLUSIONES Independientemente de los resultados de los estudios a la escala del territorio, los estudios a la escala arquitectónica le son imprescindibles al CGRR porque: 1. Permiten compilar información del estado constructivo del fondo edificado y apreciar un nivel de vulnerabilidad estructural del territorio en función del sistema constructivo de cada edificación. Experiencia del Grupo GREDES que podrán apreciar en la próxima conferencia a través de la tabla Arcos Coca acerca de las probables afectaciones del fondo construido por categoría de huracanes. 2. Los estudios de las edificaciones que constituyen puntos clave para la economía de un territorio o para las acciones de respuesta deben ser monitoreadas por el CGRR de manera que la toma de decisiones a nivel local abarque el apoyo a estas instalaciones durante la respuesta. CONCLUSIONES El CGRR necesita tener por tanto resultados de los estudios puntuales a la escala arquitectónica del fondo construido, de instalaciones hoteleras u otros objetivos económicos importantes para el territorio, hospitales, almacenes de combustible, industrias en general con peligro de accidente tecnológico mayor e instalaciones de riesgo biológico o radiológico cuyos radios de afectación para cada categoría de escape o derrame debe estar mapificado en el CGRR y establecidas las actas de cooperación para precisar la actuación vinculada al nivel de afectación para cada caso estudiada. CONCLUSIONES Alcance del radio de afectación Foco de escape de sustancia peligrosa A la escala arquitectónica también estudiados los objetivos con peligro de accidente mayor y las zonas afectadas. Que deben ser considerados durante toda la actividad del planeamiento y aprobación de microlocalización de las inversiones.