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Tertulias de Prevención
30 años de Protección Civil en México
Seguridad Hospitalaria en México:
Consideraciones en el Diseño estructural
4 de julio de 2016
Contenido
• Introducción
• Daño en hospitales
• Consideraciones para diseño estructural
• Programa Hospital Seguro:
evaluación estructural
• Conclusiones
Centro Nacional de Prevención de Desastres
3
Importancia de las edificaciones de salud
1) Seguridad de los ocupantes
daño directo a personas por colapso o
daños secundarios.
2) Gran número de pacientes, muchos
de ellos inhabilitados para evacuar por
sí mismos.
3) Compleja red de instalaciones
(eléctricas, mecánicas y sanitarias).
4) Equipos muy costosos - costo de
reposición.
5) Pérdidas por suspensión de funciones
del edificio mismo.
Centro Nacional de Prevención de Desastres
4
Elementos arquitectónicos y
equipamiento de un hospital
Arquitectónicos
§ Muros divisorios
§ Fachadas
§ Plafones
§ Elementos de
cubierta
§ Cornisas, Terrazas
§ Chimeneas
§ Recubrimientos
§ Vidrios
§ Anuncios, letreros
§ Antenas
Equipos y
mobiliarios
§ Equipo médico
§ Equipo industrial
§ Equipo de oficina
§ Mobiliario
§ Contenido
§ Suministros
§ Archivos clínicos
§ Estanterías de
farmacia
Centro Nacional de Prevención de Desastres
Instalaciones
básicas
§ Gases médicos
§ Gas industrial
§ Electricidad
§ Telecomunicaciones
§ Vacío
§ Agua potable
§ Agua industrial
§ Aire acondicionado
§ Vapor
§ Tuberías en general
5
Daño en
edificaciones
hospitalarias
Colapso de hospitales
Torre de residencia médica del Hospital General, 8 pisos,
fallecieron 46 médicos (Fuente: Salcido, 2015)
sismo de México del 19 de septiembre de 1985
Centro Nacional de Prevención de Desastres
7
Colapso de hospitales
http://static.capital21.df.gob.mx/
Edificio de Ginecobstetricia del Hospital General, fallecieron 249
personas, 155 adultos y 94 bebés (Fuente: Salcido, 2015)
sismo de México del 19 de septiembre de 1985
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8
Colapso de hospitales
http://www.hjc.salud.gob.mx/
Torre de Hospitalización, Hospital Juárez, edificio de 12 pisos
Se perdieron 536 camas y la vida de 561 personas
sismo de México del 19 de septiembre de 1985
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Foto: Getty Images
9
Colapso parcial de hospitales
Centro Médico (hoy Siglo XXI), sismo de México del 19 de sept de 1985
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10
Colapso de hospitales
Hospital Administrativo de Veteranos.
Sismo de San Fernando, 1971, M6.7, 45 muertos
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11
Problemas estructurales:
Planta baja débil
Hospital en San Fernando, California. Sismo de 1971, M6.7
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12
Problemas estructurales:
Colapso de piso intermedio
Hospital de Colapso del Quinto Piso, Hospital Municipal de Kobe, 1995
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13
Problemas estructurales:
Choque entre edificios
Hospital Port Lyautey, Marruecos. Sismo de 1960
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14
Daños en elementos no estructurales:
Muros de fachada
Centro Médico (hoy Siglo XXI), sismo de México del 19 de sept de 1985
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15
Daños a elementos no estructurales
Centro Nacional de Prevención de Desastres
16
Daño en contenidos
Daño en hospital durante el sismo
de Tehuacán,1999
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17
Sismo de Ecuador, 16 de abril, 2016
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18
Daño en contenidos
Cuarto de Operación en el Hospital Kona en Hawaii. Sismo de
Hawai, M6.6, 2006
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19
Pérdidas económicas debido al sismo del 19 de
septiembre de 1985, M = 8.1
Pérdida total: 4110 millones US$
Vivienda
15%
13%
Hospitales: 534 mill US$
13%
11%
Escuelas
Edificios públicos
8%
10%
30%
Vías decomunicación
Industria y comercio
Otros
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20
Daños en hospitales en el sismo 1985
Estudios del daño estructural
Edif.
Niveles
No.
Rango de
daño
Inclinación del edificio
III
8
Daño por choque con edificios vecinos, daño por cortante en columnas
V
8
Daño severo por cortante en columnas.
IV
8
Falla en vigas, niveles 1-4
Falla en columnas, niveles 5-8
IV
Falla total de mampostería, falla por cortante en vigas, caída total de vidriería.
IV
Agrietamiento por cortante en muros de mampostería, daño ligero en la estructura.
III
87
13
117
236
237
Características del daño
239
10
240
8
241
11
Falla por flexión en extremo de vigas, pandeo del acero de refuerzo.
Daño vidrios de fachada y muros no estructurales exteriores.
IV
242
8
Desplome por asentamiento diferencial (1 m en la parte superior).
Daño severo en acabados, daño ligero en elementos estructurales
IV
244
5
Daño en vidriería, mosaico, calda de porciones de muro.
Agrietamiento horizontal en muros interiores (muros de block).
II
245
4
Falla por cortante en niveles 2-3. Aplastamiento por flexión en columnas interiores.
IV
246
8
Falla en vigas hasta el 4° nivel.
Daño severo en elementos estructurales: desplazamiento de 1 m en la parte superior
VI
248
3
Daño severo en la losa de la junta de construcción, daño severo en acabados.
II
K. Mazaki (1996), “Daños causados por el sismo de Michoacán de 1985”
Reporte del Instituto de Arquitectos de Japón, CENAPRED-JICA
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21
Impacto de desastres naturales
en hospitales (1981 - 1996)
•
Según la Comisión Económica para América
Latina (CEPAL), entre 1981 y 1996
•
93 hospitales y 538 unidades de salud fueron
dañados a consecuencia de desastres naturales.
•
Las pérdidas ascendieron a US$3.120 millones.
CONGRESO INTERNACIONAL, HOSPITAL SEGURO. México, D.F. Junio 2008
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22
Consideraciones
para el diseño
estructural
Movimiento sísmico de un edificio
Desplazamiento
total azotea
Desplazamiento
relativo azotea
Desplazamiento
del suelo
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24
Filosofía de diseño sísmico
ü Limitar los daños en elementos no
estructurales ante sismos de ocurrencia
frecuente y de baja intensidad;
ü Limitar el daño en los elementos
estructurales ante sismos ocasionales
intensidad moderada;
ü Evitar el colapso de las estructuras ante
sismos de muy rara ocurrencia e
intensidad excepcional.
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25
Articulaciones plásticas en marcos
Articulaciones plásticas en
las vigas
Dr. Roberto T. León
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26
Actualización de reglamentos:
Demandas sísmicas
Ordenada espectral de diseño
0.45
N-1942
0.40
N-1966(min)
0.35
N-1966(max)
0.30
N-1976
N-1985E-1987
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0
1
2
3
4
5
Periodo de la estructura
Centro Nacional de Prevención de Desastres
27
Factor de Importancia, estructuras del
Grupo A (incluye Hospitales)
➼ 1942: factor de importancia (FI) para
edificios esenciales.
➼ Antes 1985: FI = 1.3
➼ 2004:
FI =1.5
Aceleración (m/s2)
3
HOSPITALES
+50%
2
1
EDIFICACIONES
CONVENCIONALES
0
0
1
2
T (s)
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3
4
28
1966
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2004
Reglamento del DF 1987-2004
Reglamento del DF 1966
Armado de columnas para distintos reglamentos
29
Torsión de planta
CR
CM
PLANTA
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30
Ejemplo de planta irregular
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31
Irregularidades en elevación
δ
Choque de edificios
Cambio brusco de dimensión
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32
Efecto de columna corta
δ
δ
V
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33
Efecto de columna corta
δ
δ
V
Centro Nacional de Prevención de Desastres
34
Efecto de columna corta
δ
δ
V
Centro Nacional de Prevención de Desastres
35
Efecto de columna corta
δ
δ
V
Centro Nacional de Prevención de Desastres
36
Falla por flexión en columna corta
Centro Nacional de Prevención de Desastres
37
Centro Nacional de Prevención de Desastres
38
Otros fenómenos que
afectan las estructuras
Puerto Vallarta, Jal., Huracán Kenna, 2002
Centro Nacional de Prevención de Desastres
Foto: Antonio Rey
40
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41
Inestabilidad de laderas
Deslizamiento, Italia
Deslizamiento en Colonia Defensores de Baja California, Tijuana, 2002
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42
Falla de cimentación por capacidad de carga
Ciudad de México, Sismo de septiembre 1985
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43
Daño en elementos no
estructurales
Apéndices
Ventanales
Tanques
Muros no
estructurales
Maquinaria,
equipo, …
Parapetos
y pretiles
Centro Nacional de Prevención de Desastres
Cuerpos cuya
estructuración difiera
radicalmente de la del
edificio
45
Respuesta dinámica de equipo de laboratorio con
geometría variable y masa uniformemente distribuida
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46
Ensaye en mesa vibradora
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47
Estudios y medidas de
mitigación
Diagramas de Interacción
6000
5000
4000
P, t
1)Visita de campo
2)Análisis de la
información
3000
Mx
2000
Casos
My
1000
0
-1000
-2000
9
180
7
1,440
0
N+ 3975
110
N+ 3875
TORRE DE
HOSPITALIZACION
AZOTEA N+3275
6to. PISO N+2475
N+ 2475
400
5to. PISO N+2075
400
4to. PISO N+1675
400
1er. PISO N+475
N+ 2075
N+ 1675
N+ 1275
N+ 875
150
2do. PISO N+875
440
FACHADA PRINCIPAL
N+ 2875
400
400
N+ 475
PLANTA BAJA N+35
N+ 35
SOTANO N-465
N-480
5,040
720
CIMENTACION N-757
720
D
CORTE TRANSVERSAL
1500
N+ 3275
7mo. PISO N+2875
3er. PISO N+1275
1000
M, t·m
400
400
500
720
E
720
720
720
Daño CORTE
en trabes
LONGITUDINAL
F
G
H
I
720
J
K
Dimensiones en cm
Daño e intemperismo en losas
Foto: Sika, 2008
Encamisado de columnas con concreto
Con encamisado
de la columna
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50
Contraventeo y encamisado de columnas con acero
Collar de
ángulos
Estructura
existente
Perno
presforzado
Solera
Contravientos
Camisa
metálica
Imagen: Amador Terán, SMIS, 2009
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51
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52
Posibles soluciones de reforzamiento estructural
Mitigación del riesgo (disipadores de energía)
Referencia de fotos: Prof. Kenji Kikuchi
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53
Aislamiento sísmico
Fuente: SIRVE, Chile
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54
Aislamiento sísmico
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55
Programa Hospital
Seguro.
Revisión estructural
Programa Hospital Seguro en México
Da inicio en 2006
Liderada por la Coordinación General de Protección
Civil y el Comité Nacional de Evaluación, Diagnóstico
y Certificación del Programa Hospital Seguro
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57
Hospital Seguro
Es un establecimiento de salud cuyos servicios
permanecen accesibles y funcionando a su
máxima capacidad instalada y en su misma
infraestructura, inmediatamente después de un
fenómeno destructivo de origen natural.
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58
Aspectos a evaluar
•
•
•
•
Ubicación geográfica
Seguridad estructural
Seguridad no estructural
Seguridad de la capacidad funcional.
Centro Nacional de Prevención de Desastres
59
Lista de verificación, programa Hospital Seguro
2. Aspectos relacionados con la seguridad estructural del edificio
Columnas, vigas, muros, losas y otros, son elementos estructurales que forman
parte del sistema de soporte de la edificación. Estos aspectos deben ser evaluados
por Ingenieros estructurales.
2.1 Seguridad Estructural: debido a antecedentes
1. El hospital ha sufrido daños estructurales debido a
fenómenos naturales?
B= mayores; M= moderados; A= menores.
2. El hospital ha sido reparado o construido utilizando
estándares actuales apropiados?
B= No se aplicaron; M= parcialmente; A= aplicados completamente.
3. ¿El hospital ha sido remodelado o adaptado afectando
el comportamiento de la estructura?
B= mayores; M= moderadas; A= menores o no han sido necesarias.
Centro Nacional de Prevención de Desastres
Grado de Seguridad
BAJO
MEDIO
ALTO
5
5
5
5
5
5
5
5
5
60
Lista de verificación, programa Hospital Seguro
2.2 Seguridad relacionada con el sistema estructural y el
tipo de material usado en la edificación.
1. Calidad de la construcción.
B= Deteriorada, grietas; M= Deteriorada por meteorización; A= Sana, no se
observan deterioros ni grietas.
2. Materiales de construcción de la estructura.
B= Escamas de óxido o grietas mayores a 3 mm; M= Grietas 1 a 3 mm u
óxido; A= Grietas menores a 1 mm, sin óxido.
Grado de Seguridad
BAJO
MEDIO
ALTO
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
3. Interacción de los elementos no estructurales con la
Estructura.
columnas cortas, paredes divisorias unidas a la estructura, cielos rígidos o
fachada que interactúa con la estructura;
B= Se observa dos o más, M= Se observa sólo uno; A= no afectan
4. Proximidad de los edificios
B= Separación < a 0.5% H; M= Separación de 0.5 a 1.5% H;
A= Separación mayor a 1.5% H.
5. Redundancia estructural.
B= Menos de tres líneas de resistencia; M= 3 líneas de resistencia;
A= Más de 3 líneas de resistencia.
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61
Lista de verificación, programa Hospital Seguro
1. Detallado estructural incluyendo conexiones.
B= Anterior a 1970; M= 1970 a 1990; A= después de 1990 y cumple norma.
2. Seguridad de cimientos.
B= Sin información o profundidad < 1.5 m; M= Sin planos ni estudio pero
profundidad > 1.5 m; A= Planos, estudio de suelo, y profundidad > 1.5 m.
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
3. Irregularidades en planta (rigidez, masa y resistencia).
B= Formas no regulares y estructura no uniforme; M= Formas no regulares
pero con estructura uniforme; A= Formas regulares, estructura uniforme,
ausencia de torsión.
4. Irregularidades en elevación (rigidez, masa y resistencia).
B= Pisos difieren por más del 20% de altura y existen elementos
discontinuos o irregulares significativos;
M= Pisos de similar altura y pocos elementos discontinuos o irregulares;
A= Pisos de similar altura y no existen elementos discontinuos o
irregulares.
5. Adecuación estructural a fenómenos. (meteorológicos,
geológicos, entre otros) La valoración será similar, pero enfocada a los
fenómenos dados. Ej. Huracanes e inundaciones.
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62
Conclusiones
• Problemas de ubicación de los hospitales
• Revisión a fondo de las filosofías de
diseño de edificaciones del sector salud
• Cumplir las especificaciones
reglamentarias actualizadas
• Estudio y rehabilitación de unidades de
salud existente
• Uso de nuevas soluciones tecnológicas
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63
MAYOR INFORMACIÓN:
www.segob.gob.mx
@segob_mx
protección civil federal:
www.proteccioncivil.gob.mx
@pcsegob