Aproximación metodológica al diagnóstico el estado de aptitud de un edificio: aplicaciones para el análisis de riesgo, vulnerabilidad y durabilidad en la Archidiócesis de Sevilla

Ponencia Á ea Temá ica: Ambi o B, A ea 4 Tí ulo: Ap oximación me odológica al diagnós ico del es ado de ap i ud de un edi icio. Aplicaciones pa a el análisis de iesgo, ulne abilidad y du abilidad en la A chidiócesis de Se illa Au o : Juan Manuel Macías Be nal, E a Ba ena Alga a Ins i ución: Uni e sidad de Se illa, Depa amen os de Cons ucciones A qui ec ónicas II y Ma emá ica aplicada I País: España Casilla elec ónica del au o pa a con ac o: jmma[email p o ec ed] , eba [email protected] RESUMEN Es sabido que, la du abilidad en el iempo de un edi ico iene dada po su ulne abilidad y po cualquie ipo de iesgo al que se encuen a some ido. En el p esen e abajo, se expone un p ocedimien o que nos pe mi e medi los posibles ac o es dominan es que inciden sob e la ulne abilidad y el iesgo. De es e modo, se puede de e mina de o ma compa ada con o os inmuebles la du abilidad siemp e incie a del edi icio. Pa a a a sis emá ica y acionalmen e la ap i ud de un edi icio conside amos opo uno de e mina y ag upa los ac o es que de una u o a o ma an a in lui en la de e minación de la ulne abilidad y el iesgo, y po an o en la necesidad o no de ac uación en la mejo a de la conse ación del inmueble. Se p esen a una p ime a ap oximación me odológica al a amien o de los da os de dichos ac o es. Se p opone una o mula ma emá ica que mide el g ado conse ación del inmueble en el momen o de su análisis. Palab as cla e: Calidad, conse ación, du abilidad, man enimien o, ulne abilidad, lógica di usa El abajo que aquí se p esen a sob e diagnós ico del es ado de ap i ud de un edi icio es pa e de un p oyec o más amplio cuyos obje i os son: 1º De e mina y demos a cuales son los ac o es an o de ulne abilidad como de iesgo, que de o ma sus ancial in e ienen en el de e io o del bien pa imonial cons uido, o ganizándolos en unción de su o igen en exógenos y endógenos. Den o de los exógenos es a ían los ac o es de o igen medio ambien al, y los de o igen an ópico. En los endógenos es a ían los ac o es de e minan es de la ulne abilidad del edi icio y los ac o es de iesgo es á ico es uc u al. 2º Es ablece en e ellos coe icien es de ponde ación o mino ación en unción de su g ado de in luencia en el de e io o global del edi icio. 3º Es ablece c i e ios de elación, median e la aplicación de mé odos ipo ACP (Análisis de componen es p incipales), o de Lógica di usa, en e la ulne abilidad y el iesgo que pe mi a plan ea una o mula ma emá ica que esponda con el mayo g ado de iabilidad posible a la ealidad del es ado de conse ación del inmueble en el momen o de su análisis. 4º Analiza un conjun o amplio de inmuebles de la a chidiócesis de Se illa, pa a es ablece ni eles de u gencia en las in e enciones necesa ios como consecuencia de los pun os an e io es. Pa a medi el es ado de ap i ud de un g upo de edi icios, hemos es ablecido una se ie de ac o es basándonos en nues a p opia expe iencia y en la bibliog a ía consul ada. El o igen de los da os de es os g upos de ac o es nos apo a á in o mación de cua o ca ego ías; Fac o es de ulne abilidad (Ma e ialidad del edi icio) Endógenos Si uación geológica, Diseño, Condiciones en o no, Sis ema cons uc i o, Es ado conse ación y adecuación al uso (Man enimien o) Fac o es de pelig osidad es á ico-es uc u ales (si uación cambian e In e io del edi icio) Exógeno Modi icación es ado de ca gas, Sob e ca ga de uso, Ven ilación, Ins alaciones, Fuego, Medio ambien e in e io Fac o es de pelig osidad ambien e a mos é ico (ambien e Ex e io del edi icio) Exógeno In ensidad Publio mé ica, Va iaciones de empe a u a Fac o es de pelig osidad an ópico (Gene ados po la ac i idad humana) Exógeno Valo inc emen o población, Valo his ó ico a ís ico, Valo mueble, Ni el ocupación Es os ac o es se alo an pa a cada bien en una escala del uno al cua o, uno lo mejo y cua o lo peo . El bien pa imonial a conse a y su du abilidad lo de ine, en un ins an e conc e o, su ulne abilidad. El man enimien o de esa du abilidad en el iempo es á en unción del iesgo al que es á some ida esa de inición o alo de ulne abilidad. Es el iesgo que a ac ua a pa i de ese ins an e como ac o deg adan e de ese es ado o momen o en el que de inimos la ulne abilidad del edi icio. Po an o incula emos el ac o iempo a la si uación de iesgo, a mas iesgo menos iempo, pe o dependiendo ambién de la ulne abilidad. El iesgo se con ie e así en un coe icien e educ o de la ulne abilidad. El siguien e esquema nos esume lo expues o has a el momen o. Fac o es de pelig osidad es á ico - es uc u al Fac o es de pelig osidad ambien e a mos é ico Fac o es pelig osidad an ópico Fac o es de Vulne abilidad Fac o es de pelig osidad Equilib io DURABILIDAD Fac o es de Vulne abilidad Esquema de elaciones concep uales Riesgo/Pelig o/Du abilidad/Vulne abilidad Realizamos po an o una nue a p opues a: Pa a el man enimien o del equilib io del edi icio y de e mina la du abilidad del mismo, es a es in e samen e p opo cional a la ulne abilidad disminuida po la acción de los iesgos u u os. Po an o podemos conclui lo siguien e, pa a es ablece nues a hipó esis de abajo: |1/(Vulne abilidad - Vulne abilidad x Riesgo)| = Du abilidad Nues a p opues a plan ea una p ime a ap oximación a la de e minación de la du abilidad, basándose en ac o es de e minan es de la ulne abilidad y de iesgo, con una me odología sencilla y sis emá ica, aplicada a un pa imonio inmueble en un espacio geog á ico conc e o. Fig. 1 G a icas de ulne abilidad máxima y mínima. En la igu a uno, obse amos aplicando la o mula en alo absolu o, las g á icas que de inen el en o no de alo es ulne abilidad en unción del iesgo y la du abilidad. Y cons a amos lo siguien e: 1º Cuando el iesgo disminuye la du abilidad iende a in ini o, pa ece lógico ya que el bien pa imonial si no es u ie a some ido a ningún iesgo su du abilidad aumen a, es lo que p e enden los museos conse ando las ob as de a e. Así mismo cuando el iesgo aumen a la du abilidad disminuye 2º Pa a si uaciones de iesgo en e 1 y 1,7 es donde las a iaciones con espec o a la du abilidad son mayo es, ambién pa ece lógico es e esul ado si las si uaciones de iesgo son bajas, la du abilidad es al a. Fig. 2 G a icas de iesgos máximos y mínimos En la igu a dos, se de ine el en o no de alo es de iesgos en unción la ulne abilidad y la du abilidad. Y cons a amos lo siguien e: 1º La g á ica nos indica que cuando la ulne abilidad disminuye la du abilidad aumen a, no has a el in ini o como ocu ía an es, sino has a un alo conc e o donde la g á ica in e cede con el alo 1 de mejo ulne abilidad posible. Pa ece lógico ya que alo es de ulne abilidad po debajo de uno co esponde ían a edi icios pe ec os, y es o no se da nunca en a qui ec u a. 2º Pa a ulne abilidad al a la du abilidad no dec ece b uscamen e, ambién pa ece lógico ya que los edi icios se ealizan con es ánda es cons uc i os simila es y po que el man enimien o es el que ga an iza ese ni el op imo o no de ulne abilidad. Hemos p ocedido a ealiza una simulación de la me odología expues a u ilizando pa a ello una hoja de cálculo del ipo Excel, in oduciendo los da os eales de ein idós inmuebles, dis ibuidos geog á icamen e po la diócesis. Se ealizan los cálculos del coe icien e de co elación de Pea son, pa a pode es ablece elaciones lineales o no, en e las a iables plan eadas y los esul ados ob enidos an o de nues o mé odo de es udio y o mula de ope ación, como aplicando las o mulas plan eadas po o as ins i uciones a nues o p opio mé odo. Como p ime esul ado se ob iene una clasi icación o denada de la necesidad de in e ención sob e el bien aplicando el c i e io que elijamos de clasi icación (Po si uaciones de iesgo, ulne abilidad, pelig o, si uación geog á ica, e c.…) Es e abajo se aplica omando como base un pa imonio a qui ec ónico he e ogéneo y complejo como es el de la A chidiócesis de Se illa, en endemos que el modelo se puede aplica sob e cualquie o o conjun o pa imonial, lo que ab e posibilidades de aplicación en o os ámbi os. También con la u ilización de da os ope a i os como supe icies y a ios económicos se puede ob ene una p ime a ap oximación económica sob e la in e ención que el bien necesi e. Realizada es a p ime a ap oximación me odológica, es amos abajando en el desa ollo y aplicación en es e modelo de he amien as como: La Teo ía gene al de sis emas, las écnicas ACP de análisis de componen es p incipales, o de la Teo ía de la lógica di usa, con obje o de a ina los esul ados con o me a los ac o es de inidos inicialmen e. La eo ía gene al de sis emas TGS a a de i deseng anando los ac o es que in e ienen en el esul ado inal, a cada ac o le o o ga un alo concep ual que undamen a la cohe encia de lo obse ado, enume a odos los alo es y a a de analiza odos po sepa ado y, en el p oceso de la elabo ación de un pos ulado, a a de e cuan os concep os son comunes y no comunes con un mayo índice de epe ición, así como los que son comunes con un meno índice de epe ición. Con los esul ados en mano y un g an es ue zo de abs acción, se les asignan a conjun os ( eo ía de conjun os), o mando obje os. Con la lis a de obje os comple a y las p opiedades de dichos obje os decla adas, se conje u an las in e acciones que exis en en e ellos, median e la gene ación de un modelo in o má ico que pone a p ueba si dichos obje os, i ualizados, mues an un esul ado con unos má genes de e o acep ables. En un úl imo paso, se ealizan las p uebas de labo a o io casos eales. Es en onces cuando las conje u as, pos ulados, especulaciones, in uiciones y demás sospechas, se ponen a p ueba y nace la eo ía. El análisis de componen es p incipales ACP lo u ilizamos cuando se ecoge la in o mación de una mues a de da os, y lo más ecuen e es oma el mayo núme o posible de ac o es. Sin emba go, si omamos demasiados ac o es sob e un conjun o de obje os, po ejemplo 20 ac o es, end emos que conside a 180 posibles coe icien es de co elación; si son 40 ac o es dicho núme o aumen a has a 780. E iden emen e, en es e caso es di ícil isualiza elaciones en e los ac o es. O o p oblema que se p esen a es la ue e co elación que muchas eces se p esen a en e los ac o es: si omamos demasiados ac o es, lo no mal es que es én elacionadas o que midan lo mismo bajo dis in os pun os de is a. Se hace necesa io, pues, educi el núme o de ac o es. Es impo an e esal a el hecho de que el concep o de mayo in o mación se elaciona con el de mayo a iabilidad o a ianza. Cuan o mayo sea la a iabilidad de los da os ( a ianza) se conside a que exis e mayo in o mación, lo cual es á elacionado con el concep o de en opía. A la ho a de e alua la du abilidad de un edi icio es necesa io in oduci la alo ación de expe os, a menudo basada en concep os imp ecisos ob enidos a a és de su expe iencia. Un en o no di uso o ece una o ma e icaz y sencilla de in oduci es a expe iencia de o ma que los conocimien os se ep oduzcan de o ma au omá ica. El concep o de conjun o di uso lo in oduce Zadeh , como un in en o de ence la se e idad de la eo ía clásica de conjun os y pode euni p oposiciones que, po la na u aleza de lo que ep esen aban, con ienen ince idumb e, imp ecisión, ambigüedad, gene alidad, e o es, ap oximaciones, bo osidad. 1 La lógica di usa ep oduce, de o ma au omá ica, el modo de oma de decisiones de una pe sona. Pa a ello se basa en el lenguaje na u al, asumiendo que los elemen os que cons i uyen el pensamien o humano no son de ca ác e numé ico sino lingüís ico y sus i uyendo así a iables cuan i a i as po a iables cuali a i as. Pa iendo de la base de que la du abilidad en el iempo de un edi icio iene dada po su ulne abilidad y po el iesgo de cualquie ipo al que se encuen a some ido, encon ando un p ocedimien o que nos pe mi a medi su ulne abilidad y iesgo, pod emos de e mina de o ma compa ada con o os inmuebles la du abilidad, siemp e incie a, del edi icio. Como se ha comen ado an e io men e, son a ios los ac o es que in luyen en el iesgo y la ulne abilidad de un edi icio. El modelado de es os ac o es en o ma de conjun os di usos y su combinación a a és de eglas di usas son el obje i o de es a pa e de nues o abajo. Los se es humanos omamos decisiones basadas en eglas, a menudo las decisiones que omamos se basan en es amen os de la o ma SI-ENTONCES. Así po ejemplo, a la ho a de e alua el iesgo de ambien e a mos é ico, las eglas que combinan los ac o es in luyen es p o ienen de una encues a a expe os y son de la o ma: SI la in ensidad Publio mé ica es egula y la a iación de empe a u a es baja, ENTONCES el iesgo ambien e a mos é ico es medio. La ince idumb e asociada a concep os lingüís icos como “ egula ”, “baja” y “medio” la modelamos en o ma de conjun os di usos. Con a io a un conjun o clásico, un conjun o di uso es un modelo de una colección de obje os de o ma que un obje o no necesa iamen e pe enece o no pe enece a esa colección. Es o signi ica que la ansición desde "pe enece a un conjun o" ( Ax ∈ ) a "no pe enece a un conjun o" ( Ax ∉ ) es g adual en ez de ní ida. Los conjun os di usos p opues os po Zadeh (1965) se desc iben uní ocamen e po sus unciones de pe enencia, que oman alo es en el in e alo [0, 1]. Tomando como ejemplo las a iaciones de empe a u a y eligiendo unciones de pe enencia de o ma apezoidal pa a su modelado ( éase igu a3), se llega a que una a iación de empe a u a de 35º pe enece á a conjun o “media” con un g ado de pe enencia de 0.5 y al conjun o “al a” con un g ado de pe enencia de 0.5, po ejemplo. De la misma o ma cada uno de los alo es del espacio de medida pe enece á a los dis in os conjun os di usos en que se di ida dicho espacio con g ados de pe enencia que an de 0 a 1. 1 Aplicación de los conjun os di usos en la e aluación de los pa áme os de la ulne abilidad sísmica de edi icaciones de mampos e ía Espe anza Maldonado Rondón*, I án Gómez A aújo**, Gus a o Chio Cho*** Figu a3 Funciones de pe enencia asociadas al ac o “ a iación de empe a u a” Conclusión: La de e minación de la medición obje i a de la du abilidad en el iempo de un edi icio, es á aún lejos de pode se conc e a . Sin emba go, es amos más ce ca de consegui el pode o dena un g upo de edi icios con mejo es expec a i as de du abilidad en el iempo, en e a o os. Con las me odologías expues as, se es á abajando en es a línea, omando como mues a pa a su aplicación cincuen a edi icios epa idos po la a chidiócesis de Se illa (España). Los esul ados que se han ob enido con la aplicación de la o mula plan eada, ienen cohe encia y a i ican que la línea emp endida es idónea. La na u aleza y ca ac e ís icas de los ac o es condicionan es de la du abilidad o es ado de ap i ud de los edi icios nos sugie en la aplicación de la lógica di usa como nue o mé odo ma emá ico a aplica . Bibliog a ía. 1. Andalucía. Conseje ía de Cul u a y Medio Ambien e & I alia. Minis e io pe i Beni Cul u ali e Ambien ali. in La ca a de iesgo : una expe iencia i aliana pa a la alo ación global de los ac o es de deg adación del Pa imonio Monumen al : con enido del Cu so In e nacional ealizado en G anada, diciemb e, 1991 58 (Conseje ía de Cul u a y Medio Ambien e, Se illa, 1992). 2. A ango González, J. R. in In oducción al es udio de la ulne abilidad sísmica de los edi icios his ó icos de G anada 155 (Uni e sidad de G anada, G anada, 2003). 3. Ba ba , A. H. in El iesgo sísmico en el diseño de edi icios 248 (Calidad Side ú gica, Mad id, 2001). 4. Blaché e, G. & Bassegoda Mus é, B. in Sabe cons ui : habi abilidad, du abilidad, economía de los edi icios 307 (Edi o es Técnicos Asociados, Ba celona, 1978). 5. Bonsón Díaz, T. in Diseño e implemen ación de sis emas in eligen es y su aplicación a la es imación de iesgos de ulne abilidad de suelos 137 (S.N., 1998). 6. Ca dona, O. D. in Vulne abilidad sísmica de hospi ales : undamen os pa a ingenie os y a qui ec os 165 (Cen o In e nacional de Mé odos Numé icos en Ingenie ía, Ba celona, 1999). 7. Ca eño, M. L., Ca dona, O. D., Ba ba , A. H. & Cen o In e nacional de Mé odos Numé icos en Ingenie ía. in Sis ema de indicado es pa a la e aluación de iesgos 156 (Cimne, Ba celona, 2005). 8. Cen o Nacional P e ención Daños y Pé didas. E aluación del iesgo de incendios. Mé odo cálculo 57 (Cep e en, Mad id, 1988). 9. Ins i u o de Es adís ica de Andalucía. in Es adís ica y medio ambien e (Ins i u o de Es adís ica de Andalucía, Se illa, 2000). 10. Mani, M. Hyb id u bulence models o uns eady low simula ion. (2004). 11. Monjo Ca ió, J. in Du abilidad s ulne abilidad [43]-58 (Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas, Mad id, 2008). 12. Pé ez de Ag eda, E. A. in Riesgos na u ales en ingenie ía ci il 284 (Uni e si a Poli écnica de Ca alunya, Ba celona, 1986). 13. Ros am, S. & Cala e a Ruiz, J. in Tecnología mode na de du abilidad = Mode n du abili y echnology : dedicado al p o eso José Cala e a Ruiz ... 54 (In emac, Mad id, 1992). 16. Lo i A. Zadeh: Fuzzy se s. In o ma ion and Con ol, 8(3) (1965), 338–353. View publica ion s a sView publica ion s a s