sistema nacional de protección civil

Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
ESTUDIO DE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA VIVIENDA DE INTERÉS SOCIAL
Y SU INFLUENCIA EN EL DISEÑO
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2
3
Horacio Ramírez de Alba , David de León Escobedo , Luis Alejandro Escamilla Hernandez ,
4
5
Marcos Mejía López y Elizabeth Adriana Valdez Medina
RESUMEN
La construcción es una de las prácticas que más afectan al medio ambiente, por tanto se establece analizar y
evaluar las partes de la ingeniería estructural referentes al diseño, comportamiento y durabilidad de la
vivienda de interés social que más influye en el impacto al medio ambiente para las cuatro tipologías
estructurales de mayor uso en el Estado de México. Se establece un modelo con las características generales
de la vivienda de interés social, posteriormente se calcula la vida útil mediante análisis de vulnerabilidad
considerando el estado real de las viviendas, el cálculo del índice de daño probable con el método de
Montecarlo y con ello calcular la probabilidad de daño para diferentes escenarios de intensidad sísmica;
finalmente se realiza el análisis energético con el método de las BEES para las tipologías estructurales y se
relaciona con el comportamiento estructural esperado.
ABSTRACT
Construction is one of the practices that affect the environment, therefore set out to analyze and evaluate the
parties relating to structural engineering design, performance and durability of the social housing that
influence the impact to the environment for the four structural types most commonly used in the Estado de
México. To that end by establishing a model principle generally encompasses the characteristics of social
housing, then life is calculated by considering the vulnerability analysis of the actual state of the housing, the
calculation of the probable damage to Monte Carlo method and thus calculate the probability of damage for
different scenarios of seismic intensity, and finally energy analysis is performed with the BEES method for
structural types and is related to the structural behavior expected .
INTRODUCCIÓN
Considerando que la industria de la construcción causa impactos ambientales importantes, se hace necesario
investigar las cargas energéticas implícitas en los materiales y los procesos. La presente ponencia se refiere en
particular a la construcción de vivienda en el Estado de México y tiene como objetivo estudiar el
comportamiento estructural de un prototipo representativo para los tipos de muros más usuales, en función de
la durabilidad y los consumos energéticos correspondientes. Se consideran cuatro sistemas para la
construcción de los muros, tres de ellos corresponden a los de mayor uso en la zona de estudio, que son: a)
ladrillos de barro cocido, más conocidos en el medio local como tabiques, b) bloques macizos de concreto
ligero, conocido como tabicón y c) piezas cerámicas industrializadas de barro extruido. Se agregó el sistema
de muros de adobe al tomar en cuenta que es un material de menor impacto ambiental. Para los propósitos de
este trabajo, en lo que respecta a los consumos energéticos, sólo se consideraron los materiales y procesos de
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2
3
4
5
Profesor e Investigador de la Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad Universitaria.
Toluca Estado de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected].
Director de la Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad Universitaria. Toluca Estado
de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected]
Profesor e Investigador de la Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad Universitaria.
Toluca Estado de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected]
Profesor e Investigador de la Facultad de Arquitectura y Diseño, UAEM. Cerro de Coatepec s/n, Ciudad
Universitaria. Toluca Estado de México [email protected].
Estudiante de la Maestría en Ingeniería, Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad
Universitaria. Toluca Estado de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected]
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los muros de carga del prototipo considerando que las losas, acabados, instalaciones y otros componentes
permanecen invariables.
En los apartados siguientes se describe la metodología seguida, se presentan los principales resultados
encontrados y una discusión de los mismos en términos de la durabilidad esperada y los consumos energéticos
de forma comparativa para los sistemas de muros estudiados. Con estas bases, se presentan recomendaciones
de uso y se proponen criterios generales para incluir aspectos medioambientales en el diseño de vivienda de
interés social.
METODOLOGÍA
El marco teórico se refiere a los requerimientos de resistencia y servicio que marca el Reglamento de
Construcciones para el Distrito Federal y sus Normas Técnicas Complementarias, y en cuanto a los consumos
energéticos se refiere a la Norma ISO 14014 que marca las principales etapas para el Análisis de Ciclo de
Vida.
Para llegar al objetivo planteado, se recurrió a la siguiente metodología:
1.
2.
3.
4.
b.
c.
Definición de la zona de estudio y la investigación de las principales características de la vivienda de
interés social.
Propuesta de un prototipo de vivienda representativo y la investigación en campo y en laboratorio de
las principales propiedades físicas y mecánicas de los materiales, así como de los procesos de
fabricación.
Definición del prototipo de vivienda de interés social y su análisis holístico para los cuatro sistemas
estructurales en estudio, lo que incluye:
a. Identificación de los contaminantes emitidos en la fase de extracción de la materia prima de los
materiales para construcción.
b. Identificación de los contaminantes emitidos en la fabricación y puesta en obra de los materiales
para la construcción.
c. Pruebas de laboratorio para evaluar la resistencia de los materiales para inferir sus variaciones de
las propiedades mecánicas.
d. Análisis y diseño estructural para cada uno de los sistemas estructurales.
e. Análisis detallado del proceso constructivo, así como el análisis de costos para cada uno de los
sistemas estructurales
Evaluar la vida útil de las estructuras para cada una de las propuestas, lo que implica:
a. Análisis de vulnerabilidad de las viviendas en estudio, tomando en cuenta la zona en la cual están
asentadas, de acuerdo a los siguientes puntos:
i. Encuesta para conocer las principales deficiencias constructivas que pudieran afectar la vida
útil de las estructuras.
ii. Calculo de acelerogramas sintéticos para sismos representativos de ocurrencia frecuente,
ocurrencia ocasional, rara y muy rara, en la ciudad de Toluca. Esto con base en datos de
investigaciones hechas previamente en la FI UAEM.
iii. Con base en lo anterior se calcula el desplazamiento de los diferentes niveles de la estructura
por medio de un análisis modal espectral, variando la rigidez de acuerdo al material empleado
y con los datos del estudio de laboratorio hecho previamente.
iv. Se calcula el índice de daño en función del desplazamiento obtenido por medio de un análisis
de simulación de Montecarlo donde las variables denominadas como ―supuestos‖ son la rigidez
que depende de los materiales (ya que la estructuración es la misma para todas las casas) así
como las cargas, el tipo de espectro de respuesta el cual depende de la probabilidad de
ocurrencia de los sismos antes mencionados, entre otras.
v. Con los resultados del análisis de Montecarlo se realiza el análisis de sensibilidad el cual sirve
para saber cuál es la variable que más influye en la durabilidad de las viviendas y cuál podría
ser omitida sin que los resultados se vieran afectados.
Una vez calculado el índice de daño global se procede a calcular la probabilidad de daño referido a los
rangos: leve, moderado, severo, muy severo.
Con el análisis anterior se estará en la posibilidad de calcular la vida útil relativa, para cada uno de los
sistemas estructurales propuestos.
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Resultados
Mediante la observación directa y la aplicación de encuestas en zonas habitacionales representativas en el
Estado de México, se identificaron las principales características de la vivienda de interés social. En cuanto a
los principales materiales para la construcción de los muros de carga, se obtuvieron los porcentajes que se
muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Principales materiales de construcción para muros en viviendas de interés social.
Material
Porcentaje de uso
Tabique Rojo
11%
Tabicón
80%
Piezas Huecas
8%
Concreto
1%
Adobe
0%
En cuanto a la cimentación se encontró que 52 por ciento cuentan con zapatas corridas de mampostería, 36
por ciento con losas de cimentación y 4 por ciento con zapatas aisladas o corridas de concreto reforzado. El
resto, o sea 8 por ciento con elementos combinados. Prácticamente todas las viviendas cuentan con losas de
concreto reforzado en entrepisos y azoteas. La mayor parte de las viviendas (75%) fueron construidas en
terrenos de menos de 100 m2, y su construcción se realizó para la mayor parte (60%) en los últimos 15 años.
PROTOTIPO
Se generó un prototipo representativo mismo que se muestra en el plano de la Figura 1 y una vista isométrica
en la Figura 2.
Figura 1. Dimensiones generales del prototipo
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Figura 2 Isométrico del prototipo
Los muros del prototipo se supusieron construidos por cuatro diferentes sistemas de muros de carga: a)
tabique rojo recocido, b) tabicón, c) piezas cerámicas extruidas, y d) adobe. Se investigaron los procesos de
producción de estos materiales para posteriormente utilizar los datos en el análisis de ciclo de vida, en
particular se identificaron los contaminantes emitidos en las fases de extracción de la materia prima, procesos
de fabricación y construcción. Las principales propiedades físicas y mecánicas obtenidas mediante ensayes de
laboratorio, se muestran en la Tabla 2
Tabla 2. Comparación de los resultados obtenidos para los diferentes materiales
Material
Adobe
Tabique
Cerámicas
Tabicón
F*m
kg/cm²
4.63
17.95
37.28
17.42
Modulo de Elasticidad (E ) kg/cm²
5038.76
20960
22368
13984
V*
kg/cm²
2
3.5
3
3
Peso Volumétrico
kg/m³
1600
1500
2200
2200
Diseño estructural
Por medio del programa ANEM gcw se revisó la capacidad de muros de carga, bajo los lineamientos que
marcan las Normas Técnicas para el Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería, con lo cual se
realizó el diseño estructural del prototipo para los cuatro sistemas de muros de carga considerados, con los
resultados de laboratorio antes reportados y un espectro de diseño sísmico aplicable a la zona de estudio. Se
demostró que con los procedimientos de diseño convencionales el comportamiento estructural resulta
satisfactorio para los tres sistemas de muros más usuales al agregar elementos convencionales de refuerzo
para lograr muros confinados. En el caso del adobe no se logró contar con la resistencia suficiente para las
propiedades usuales de este material, sin embargo se decidió continuar con las partes referentes a los
consumos energéticos para compararlo con los otros sistemas.
Costos
Con base en los planos estructurales y mediante el programa NEODATA para el análisis de precios unitarios
se calcularon los costos directos considerando los costos de materiales, mano de obra y herramientas, para
precios de enero 2010. Como resumen de esta parte en la Figura 3 se muestra el impacto de los diferentes
conceptos para los tres sistemas de muros usuales, además en la Tabla 3 se muestra los resultados
comparativos del costo total.
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Figura 3. Impacto de los conceptos en el costo de la obra
Tabla 3 Comparación de costos
Material
Piezas cerámicas
Tabicón
Tabique rojo recocido
Costo
$ 330,391.7
$ 295,329.8
$ 306,024.3
Comparativo
100.0%
89.4%
92.6%
Estimación de la vida útil
Sobre la base del estado real estimado de las viviendas en cuanto a sus probables deficiencias y daños, se
cálculo la vida útil con la secuencia que esquemáticamente se presenta a continuación:
Análisis de Vulnerabilidad
Cálculo de curvas de
fragilidad y matrices de
probabilidad de daño
Estimación de la vida útil
Para el paso del análisis de vulnerabilidad, primero se realizaron encuestas para estimar la deficiencias
estructurales y daños que pudieran presentarse en casos representativos, en seguida se calcularon
acelerogramas sintéticos representativos utilizando registros de movimientos sísmicos en la brecha de
Guerrero y para diferentes escenarios de intensidad, con esto y mediante un análisis probabilístico se calculan
las curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño en función de los desplazamientos esperados, con
el método de simulación de Montecarlo, finalmente se hace un análisis de sensibilidad para conocer las
variables que más influyen.
Para el cálculo de las matrices de probabilidad de daño, se procedió a calcular las probabilidades de
aceleración para diferentes intensidades sísmicas correspondientes a rangos denominados: leve, moderado,
severo y muy severo. La estimación de la vida útil se puede calcula de manera relativa, con respecto al
sistema que presenta menor probabilidad de daño severo, al presentarse una aceleración de 0.9 g que
corresponde a la aceleración esperada para un sismo de ocurrencia raro.
En la figura 4 se muestran las curvas de comportamiento correspondientes al criterio denominado Pushover,
Esta curva se muestran los desplazamientos laterales como una función de la fuerza aplicada a la estructura y
representa una aproximación al comportamiento real esperado independientemente de la forma en que fue
diseñada la estructura.
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Figura 4 Cálculo de la curva pushover para los diferentes materiales
El cálculo de la curva pushover, se realiza mediante el análisis que toma los resultados de diferentes pruebas de
laboratorio realizadas a diferentes materiales. Con ello se establece un modelo computacional, donde se
representa la variación inelástica del comportamiento de los cuatro sistemas en estudio, para ello se utiliza el
método del puntal diagonal equivalente, con el propósito de observar los desplazamientos para cada nivel de
carga e identificar posteriormente los umbrales de daño asociado a cada uno de estos desplazamientos como se
muestra en la figura .
Figura 5 Curva de capacidad, niveles de desempeño y límites de daños, para el caso de tabique rojo
recocido.
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Posteriormente se calcula el espectro elástico para obtener la demanda sísmica reducida e interceptarla con la curva
de capacidad para obtener el punto de desempeño. En la figura 6 se muestra el punto de desempeño para el caso de
tabique rojo recocido y el espectro, (que corresponde a un sismo raro, al cual le corresponde el 10% de
probabilidad de excedencia en 50 años).
Figura 6. Cálculo del punto de desempeño
Una vez definidos los indicadores de la acción sísmica y la respuesta estructural, la cual depende de los
materiales y la forma de la estructura, como variables más representativas para el cálculo de la rigidez y el
amortiguamiento, es necesario determinar la relación existente entre ambos parámetros desde un punto de vista
probabilista; para ello se consideraron las incertidumbres en los parámetros sísmicos y estructurales y mediante
técnicas de simulación de Montecarlo, (CRISTAL BALL 07) se obtiene la probabilidad acumulada de los
desplazamientos para diferentes aceleraciones del terreno; en la Figura 7 se muestra el desplazamiento probable,
directo y acumulado, en el segundo nivel del prototipo para una aceleración del terreno de 1.45g. Con ello se
obtienen las curvas de fragilidad mostradas en la Figura 8 y las matrices de probabilidad de daño, ambas para el
tabique (tabla 4). Finalmente se obtiene la vida útil relativa cuyos valores encontrados se resumen en la Tabla 5.
Figura 7 Gráfica de la probabilidad y probabilidad acumulada de los desplazamientos para una
aceleración del terreno de 1.45g
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Figura 8 Curvas de fragilidad y delimitación de los umbrales de daño.
Tabla 4. Matriz de probabilidad de daño para el caso de tabique rojo recocido.
Valores probabilidad de daño
Aceleración del terreno (g) Leve Moderado Severo
0.15
93%
0.48
90%
12%
0.9
92%
1.45
-
Posible colapso
34%
90%
Tabla 5. Probabilidad de daño para sismo con aceleración de 0.48 g
Material
Leve
Moderado
Severo
11.79%
12.00%
Posible
colapso
-
Vida útil
relativa
1
0.98267327
Vida útil relativa en
años
50
49
Piezas cerámicas
Tabique de barro rojo
recocido
Tabicón
Adobe
-
88.44%
90.00%
-
98.00%
-
34.00%
97.00%
3.00%
0.9024
0.4489
45
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Análisis de consumos energéticos y emisiones contaminantes
La evaluación del ciclo de vida es un método aceptado internacionalmente para evaluar los impactos
ambientales. De acuerdo con el estándar de la Norma ISO 14040, el análisis de ciclo de vida se utiliza para
evaluar los aspectos ambientales y el potencial asociado con un producto. En el presente trabajo se utilizó el
Método BEES (Construcción para la Sustentabilidad Ambiental y Económica). Como ejemplo de los
resultados obtenidos se muestra la Figura 9 para el caso del tabicón, y en la Figura 10, para el mismo caso,
los procesos que más contribuyen en la afectación al medio ambiente para todos los rubros analizados, que
incluyen: posibilidad de calentamiento global, acidificación, eutrofización potencial, agotamiento de los
recursos naturales, residuos sólidos, calidad del aire interior.
Las categorías de evaluación de impacto del ciclo de vida se muestran en los siguientes puntos:
1.
2.
Potencial de calentamiento global, tabique rojo recocido en primer lugar, ligeramente mayor que el de
piezas cerámicas y el tabicón.
Acidificación, el de mayor contribución es el tabicón, seguido del tabique y las piezas cerámicas.
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3.
4.
Eutrofización potencial, el tabicón en mayor medida.
Agotamiento de los recursos naturales, el tabique es el que representa mayor agotamiento de los
recursos naturales.
Residuos sólidos, el tabicón es el que presenta mayores emisiones provenientes de residuos sólidos.
Calidad del aire interior el tabicón presenta mayores emisiones al aire.
5.
6.
1p
CV Block
100%
1p
Pared de block
99.7%
1.7E3 kg
muros de block
99.7%
85 tkm
Truck I
1.73%
799 kg
Clinker I
65.1%
59 MJ
Electricity UCPTE
coal I
4.85%
1.67E3 kg
Construction waste
(inert) to landfill S
0.255%
1.7E3 kg
Block o tabicón
0.673%
0.244%
53%
0.255%
10 kg
Cement (CORUS) I
3 kg
Clinker I
2.88E3 MJ
Energy gas I
1.7E3 kg
desechos de los
escombros2
167 MJ
Electricity
Netherlands ETH I
11%
92.1 MJ
Electricity UCPTE
gas I
5.61%
97.3%
10.8 MJ
Energy oil I
0.237%
850 kg
Cement (Portland) I
87.9%
104 MJ
Electricity
Netherlands ETH I
15.8%
1.01%
340 tkm
Truck I
2.38%
719 MJ
Energy oil I
149 tkm
Barge I
340 tkm
Bulk carrier I
6.84%
36.8 MJ
Electricity UCPTE
coal I
3.02%
57.4 MJ
Electricity UCPTE
gas I
3.5%
6.9%
35.7 tkm
Barge I
0.242%
6.9 kg
Diesel I
0.541%
4.53 MJ
Electricity UCPTE
oil I
0.314%
7.27 MJ
Electricity UCPTE
oil I
0.503%
.
Figura 8. Diagrama de flujo para la estructura fabricada con tabicón
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120
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
%
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Global warming
Acidification
HH cancer
HH noncancer
HH criteria
air pollutants
Block o tabicón
Eutrophication
Natural gas I
Ecotoxicity
Smog
Cement (Portland) I
Natural resour
ce depletion
Bulk carrier I
Indoor air
quality
Habitat
alteration
Water intake
Ozone depletio
n
Truck I
Analizando 1 kg (Block o tabicón); Método: BEES V4.01 / Caracterización
Figura 9. Cuantificación de afectación al medio ambiente de diferentes etapas, para Tabicón.
Discusión de los resultados
Los tres sistemas más usuales para la construcción de muros de carga cumplen adecuadamente los requisitos
de seguridad y servicio reglamentarios siempre y cuando se incluya el refuerzo adecuado para que los muros
trabajen confinados de acuerdo a un diseño estructural adecuado. En cuanto a los muros de adobe para su uso
en condiciones comparables a los otros materiales, deberá contar con una resistencia significativamente
mayor a la correspondiente al producto convencional, lo cual podrá sus ventajas medioambientales.
En cuanto al costo se observa que el sistema más económico es el correspondiente al tabicón, seguido del
tabique y finalmente el de piezas cerámicas. Sin embargo esta proporción no corresponde con los efectos
adversos al medio ambiente, este análisis da por resultados: en primer lugar el adobe con menores
afectaciones al medio ambiente, como se muestra en la Figura 10 seguido del tabique rojo recocido,
posteriormente se encuentran las piezas cerámicas y el sistema que se identifica con la mayor carga
medioambiental es el que corresponde al tabicón. Esto por un lado explica la mayoría de estructuras de
vivienda construidas con tabicón atendiendo seguramente a su menor costo, pero significa un mayor impacto
al ambiente.
En cuanto a los consumos energéticos, en la tabla 6 se muestran los valores, normalizados al 100%, de
contaminantes que aportan cada uno de los sistemas estudiados y en cada una de las categorías de impacto
ambiental.
Tabla 6 Comparación de las emisiones generadas por cada sistema constructivo.
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Figura 10. Comparación de las cuantificaciones de las afectaciones al medio ambiente
El procedimiento para calcular la vida útil resulta complicado para su aplicación práctica pero en trabajos
posteriores se buscara hacer simplificaciones, en el presente estudio se pudo establecer comparativamente la
durabilidad esperada, resultando que el tabicón cuenta con aproximadamente diez por ciento menor
durabilidad que el de piezas cerámicas y el tabique. Dentro de los aspectos que más influyen en la durabilidad
de los muros de tabicón se encuentra su absorción que se manifiesta con mayor rigor cuando el material se
coloca en condición húmeda e inclusive saturada, que resulta una práctica frecuente, hace que los muros se
agrieten lo cual a su vez causa pérdida de rigidez haciendo más vulnerable la construcción al aumentar la
probabilidad de daño como se demuestra en este trabajo. Otros aspectos detectados por medio de la
observación de viviendas representativas que influyen en la durabilidad de la vivienda, son la calidad del
concreto y la cuantía de refuerzo en las losas, tanto de entrepiso como de azotea. Es evidente que las
estructuras para viviendas de interés social se diseñan con características estructurales en el límite de los
reglamentos y muchas veces por debajo de ellos dando lugar a elementos estructurales poco durables ya que
los agrietamientos, porosidad y absorción causan deterioro progresivo.
Recomendaciones de uso
Indudablemente el adobe es el material menos contaminante pero presenta bajos índices de resistencia y
durabilidad. Los muros de piezas de barro extruido tienen la mejor durabilidad pero mayor costo directo y
altos indicadores de afectación en algunas categorías de impacto ambiental. El tabique rojo presenta
indicadores adecuados y equilibrados tanto en los aspectos estructurales como de consumos energéticos. El
tabicón y el block de concreto tienen malas calificaciones en durabilidad y en afectación al medio ambiente,
sobre todo cuando se utilizan practicas de fabricación y constructivas inadecuadas como son es su colocación
en condición húmeda.
Diseño estructural
Se debe lograr que el desempeño estructural sea satisfactorio, principalmente considerar que la probabilidad
de daños durante sismos intensos sea baja de tal manera de evitar reparaciones o reforzamientos costosos.
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Hacer explicito el diseño por durabilidad, lo que implica entre otras cuestiones especificar las características
de los materiales para que sean durables y con indicadores adecuados de impacto ambiental en particular
concretos densos e impermeables, piezas de mampostería de baja absorción y procedimientos constructivos
que no empiquen daños posteriores.
El diseño estructural deberá considerar explícitamente consideraciones sobre la vida útil que no deberá ser
menor de 40 años y que la probabilidad de daños no exceda de 15% para el sismo de la mayor intensidad
esperada según la norma correspondiente. En los planos estructurales deberá hacerse explicito el uso de
concretos y morteros que garanticen índices de resistencia adecuados además de durabilidad e indicadores
tolerables de afectación al medio ambiente, principalmente buscar algo representativo
Conclusiones
Después de haber concluido el trabajo se establece que se cumplió el objetivo general puesto que se
analizaron y evaluaron las partes de la ingeniería estructural que más influyen en el impacto al medio
ambiente, para las cuatro tipologías estructurales en el Estado de México.
En cuanto a los objetivos específicos también se cumplieron ya que en las diferentes partes del trabajo se
logró lo siguiente:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
No se encontraron antecedentes de trabajos similares aplicados al Estado de México. Algunos trabajos
consultados si resultan útiles en la aplicación de la metodología, pero cuentan con el inconveniente de
que sus resultados no son aplicables por las características regionales que requieren estos estudios.
Se analizó la problemática de la vivienda en cuanto a su posible afectación al medio ambiente, lo que
permitió establecer la secuencia para este trabajo de tesis
Se definieron los principios de sustentabilidad aplicados a la vivienda.
Mediante encuesta se determinaron los principales materiales utilizados en la construcción de vivienda,
que resultaron ser: el tabique de barro rojo recocido, el tabicón de concreto y el tabique extruido,
también se determinaron sus porcentajes de uso respecto al total.
Para los materiales que se eligieron para realizar el estudio se determinaron sus características y sus
procesos detallados de fabricación determinándose en cada etapa los insumos y emisiones derivadas de
cada proceso.
Se propuso un prototipo de vivienda que fue diseñado para los cuatro sistemas estructurales elegidos
en el estudio, y se realizó el diseño estructural convencional resultando que se espera un
comportamiento estructural adecuado en todos los sistemas excepto en el de adobe que debería contar
con una resistencia de por lo menos 19 kg/cm ².
Se analizaron los costos directos de los sistemas estructurales en estudio, para materiales, mano de
obra, maquinaria y equipo.
Se calcularon las curvas de capacidad para cada material (curva pushover en términos de la aceleración
espectral por el desplazamiento espectral) y las curvas pushover; dando como resultado que el caso
construido con piezas cerámicas, presentó un mejor comportamiento ante cargas laterales originadas
por sismo, así como una mayor ductilidad.
Se realizó el análisis de sensibilidad para detectar las variables que más influyen en la durabilidad de la
estructura, resultando ser la ocurrencia de sismo y la resistencia de los materiales.
Se calcularon la probabilidad de ocurrencia de desplazamientos que pudieran provocar daños a la
estructura dando lugar a las curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño.
Con la probabilidad de daño esperada para cierta aceleración del suelo se calculó la vida útil relativa
para los diferentes sistemas.
Se describió la metodología empleada para el análisis de ciclo de vida y se aplicó a los sistemas
estructurales en estudio encontrándose que el sistema que más afecta al medio ambiente es el
construido con tabicón, y del análisis hecho para este material se muestra que la mayor emisión de
contaminantes se debe a la producción de clínker.
Del análisis de cargas energéticas se observa que el material con menos afectaciones al medio
ambiente es el adobe pero muestra el inconveniente de presentar bajas resistencias y altas
probabilidades de daño durante sismo, por lo que sería recomendable seguir estudiando este sistema
para mejorar su comportamiento estructural y aprovechar su propiedad de ser amigable con el medio
ambiente.
12
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14. Considerando la resistencia, costos , vida útil, depreciaciones y contaminantes; se pudieron detectar
aspectos que ameritan atención:
a. El tabicón resulta un material que muestra indicadores negativos, ya que en resistencia que por debajo
del tabique rojo y de las piezas cerámicas, su vida útil también resulta inferior, así como su
depreciación, además de ser el material que más contribuye a la degradación del medio ambiente.
Algunos de estos aspectos se explican por su producción casi artesanal sin un control de calidad
adecuado, dando lugar a su única ventaja respecto a los demás materiales que es su costo.
b. En cuanto al tabique en principio se podría considerar que debería ser un material de mayor impacto al
ambiente que el tabicón o las piezas cerámicas sin embargo los resultados aquí reportados establecen
que es un material que contamina menos y que tiene indicadores adecuados en cuanto a su vida útil,
depreciaciones, costos y resistencia, por lo que en principio debería ser un material más favorecido.
c. Las piezas cerámicas muestran buenos indicadores en resistencia vida útil y depreciación pero
muestran cierta desventaja en cuanto a su costo y la emisión de contaminantes.
El procedimiento que en este trabajo se estableció se puede generalizar para sistemas constructivos aplicados
a vivienda, considerando el criterio de aceptación se basado en que el sistema propuesto deberá contar una
probabilidad menor al 15% de presentar daños severos ante la ocurrencia de sismo raro.
REFERENCIAS
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