Introduction: The research focuses on evaluating the seismic vulnerability of light wood buildings in the historic center of Riobamba. This task is crucial given the heritage importance of these structures and the need to understand their response to seismic events to implement appropriate protection measures. Objectives: The main goal is to create a comprehensive database to estimate the probability of damage to these buildings against seismic forces. This will serve as a basis for implementing protection and structural reinforcement strategies at the urban level, thus preserving historical structures, and ensuring the safety of inhabitants against future seismic events. This research will also contribute to the development of public policies aimed at managing seismic risk in historical urban areas. Methodology: Using a comprehensive methodological approach, buildings are classified according to their construction system, based on the framework of the Federal Emergency Management Agency (FEMA), and on heritage records from the National Institute of Cultural Heritage (INPC). These documents provide crucial information such as year of construction, conservation status, and materials used. Based on this classification, vulnerability levels are assigned considering factors such as year of construction and conservation status. Specific capacity and fragility curves are developed for each building typology, allowing for the estimation of the probability of damage from a seismic event and anticipating damage states, from mild to complete. Results: Structures with W1-PRE typology, despite being constructed in wood, were found to have moderate probability of damage, especially due to their design as lightweight frames and their limitation to one or two stories. This characteristic makes them more susceptible to seismic forces and other types of stresses. Conclusions: Through literature review, the importance of safeguarding heritage buildings was understood due to the cultural and historical significance they carry. It was identified that one way to protect heritage buildings in the historical center of Riobamba is through the application of probabilistic methods to understand the behavior of structures during seismic events and to estimate the probabilities of damage to the studied buildings. General Study Area: Seismic Engineering. Specific Study Area: Seismic Vulnerability. Study Type: Original, Literature Review.

El patrimonio cultural es la carta de presentación e identificaciónde los pueblos o naciones y la herencia o legado cultural del pasadopreservada hasta la actualidad y transmitida entre generaciones, se haconvertido en el testigo de la relación entre la gente con la historiadel lugar; el patrimonio cultural lleva consigo el desarrollo político,arquitectónico, social, y económico de un sitio para cada periodo detiempo (Ortega et al., 2017).

Los centros históricos constituyen la parte más antigua y emblemáticade las ciudades. Se considera como el núcleo del planeamiento urbano yel lugar en el cual se erigen las primeras edificaciones de suterritorio, incluido los espacios para las actividades comerciales,administrativas, religiosas, entre otras (Espinosa, 2005). Guarda laesencia de la ciudad, ya que es el punto de partida de su trazado,parcelario y de la disposición de los equipamientos y todos sus espaciosrepresentan lo que en algún momento de la historia fue su máximaextensión.

La historia del Ecuador conserva una amplia herencia arquitectónica,ejemplo de esto son los centros históricos de Quito, Guayaquil, Cuenca yRiobamba, que conservan casonas, iglesias y edificios coloniales ehistóricos de una elevada carga simbólica y cultural que son dignos deconservar y preservar en el tiempo para la memoria y conocimientocolectivo (Jiménez et al., 2018).

Las edificaciones patrimoniales del Ecuador en su mayoría poseen unsistema estructural en base a muros de carga, los mismo que estánconformados por un sistema constructivo vernáculo, esto quiere decir quepertenece al sistema tradicional de tierra cruda como materia prima parala elaboración de las edificaciones. De estos sistemas constructivos losmás usados en Ecuador son: adobe, bahareque y tapial (Tituano et al.,2022).

El centro histórico de la ciudad de Riobamba, desde su reasentamientoen el año de 1799 nace en la primera ciudad planificada del Ecuador(Cunalata & Caiza, 2022). En su polígono urbano albergaedificaciones con diferentes estilos arquitectónicos entre los cualesresaltan el neogótico, neoclásico, ecléctico, barroco, republicano,entre otros. Cabe señalar que es considerado como un centro históricorelativamente joven y de dimensiones pequeñas.

El centro histórico de Riobamba comprende una extensión de 73hectáreas, está conformada por tres categorías, Bienes Inmuebles:viviendas, hoteles, haciendas, colegios y escuelas; EquipamientosUrbanos: plazas y parques; y Conjuntos Urbanos: conjunto de bienesinmuebles. En base a la información oficial mencionada y lainvestigación de campo realizada por el Instituto Nacional de PatrimonioCultural (INPC, 2007), se identificaron 372 registros de bienesinmuebles patrimoniales dentro del Centro Histórico distribuidos de lasiguiente manera: 194 registros dentro de la zona denominada como: Áreade Protección de Primer Orden; y 178 registros dentro de la zonadenominada como: Área de Respeto. Los 372 registros dentro del CentroHistórico incluyen 359 Bienes Inmuebles, 4 Equipamientos Urbanos y 9Conjuntos Urbanos.

La ciudad de Riobamba se encuentra ubicada en la cordillera de losAndes, cuenta con la presencia de varios volcanes peligrosamente activosy la falla geológica de Pallatanga generada por la subducción de lasplacas tectónicas y que está a aproximadamente 10 km de la ciudad. Poresta razón se genera una continua actividad sísmica en su entorno. LaNormativa Ecuatoriana de la Construcción (NEC, 2015), sitúa a Riobambaen una zona catalogada como de alto peligro sísmico; es decir, en lazona V, catalogada como zona de alta peligrosidad sísmica con un valorde aceleración máxima en roca Z= 0.4 g.

Históricamente, las construcciones hechas en tierra han sufrido laacción de diversos sismos, demostrando un mal comportamiento frente aeste tipo de eventos naturales. Cuando este tipo de estructuras se vesobrepasado por las fuerzas sísmicas, presentan un colapso súbito debidoa la fragilidad del material (González, 2020).

Los principales factores que afectan la vulnerabilidad en lasedificaciones de tipo vernácula son: falta de verticalidad en los muros,la humedad, escaza resistencia a flexión en los muros producto de labaja resistencia a tracción del material, la irregularidad en planta yaltura, el bajo o nulo mantenimiento de estas construcciones, entreotros (Rivera, 2012). Las edificaciones estructuradas con este sistemaen base a tierra trabajan de manera conjunta aportando al equilibrio deledificio, por tanto, si uno de los elementos llega a fallar puedecomprometer la totalidad de la estructura y provocar un colapso(Barahona & Mora, 2003). Esto debido a que en tiempos pasados no seutilizaba ningún criterio de diseño sismorresistente para lasedificaciones.

Cabe mencionar que, en lugares con característica de alto peligrosísmico, los estudios de vulnerabilidad sísmica son de mucha importanciapara la definición de lineamientos y estrategias que aporten a la tomade decisiones en los planes de reducción o mitigación ante posiblesdesastres naturales (Cunalata & Caiza, 2022). Con ello es factiblerealizar la planeación adecuada de un sector específico, así como parala creación de herramientas o métodos para futuras intervenciones,rehabilitaciones o reforzamientos estructurales (Salazar-Silva et al.,2024). Así también, mediante los estudios de vulnerabilidad seidentifica el comportamiento de las construcciones ante eventos sísmicosde diversas proporciones y magnitudes y a la vez se estima el grado dedaño que pudieran alcanzar. El análisis de la vulnerabilidad relacionaprobabilísticamente una unidad de intensidad sísmica con una unidad dedaño en la edificación o conjunto de edificaciones.

Por esta razón, se genera la necesidad de identificar y cuantificarla probabilidad de daño que se espera ante un evento sísmico, para deesta forma proponer planes de mitigación y contingencia ante posiblesmovimientos telúricos.

La metodología que se utiliza en esta investigación es de tipoprobabilística, mediante el sistema Federal Emergency ManagementAgency (FEMA, 2020), el mismo que corresponde a una metodologíade estimación del riesgo basada en datos alfanuméricos con el apoyo delos sistemas de información geográfica, y es utilizada para evaluar lavulnerabilidad sísmica de las edificaciones. La metodología FEMA (2020)se sugiere para efectuar evaluaciones a escala global, puesto que lamayoría de los datos requeridos para el análisis estructural se puedenrecopilar fácilmente a través de una visita de campo a los edificios aevaluarse.

Se procede a la recopilación de datos de las edificaciones con elpropósito de establecer una base de datos que agrupe todos losparámetros necesarios para el desarrollo de la metodología. Estarecopilación comienza con la creación de un mapa que presenta laubicación de las edificaciones.

Además de la información de la localización, se reúnen datosrelacionados con las propiedades de las edificaciones que seránevaluadas, como el tipo de material utilizado en las paredes, el sistemaestructural, el material de la cubierta, el año de construcción, elestado de conservación, y el número de pisos. Esta información serecopila con el propósito de clasificar las edificaciones en gruposadecuados que facilitarán la asignación de su respectiva tipología.

La asignación de las tipologías constructivas se realiza en funcióndel número de pisos y del sistema estructural, donde se asigna un códigoa cada edificación, tomando en cuenta los parámetros propuestos porFEMA. La tipología que se evalúa en esta investigación es la W1. En estetipo de tipología se considera típicamente viviendas unifamiliares opequeñas viviendas multifamiliares con una superficie de piso que nosupera los 465 metros cuadrados. La característica estructural esencialde estos edificios es un armazón repetitivo compuesto por vigas osoleras de madera en paredes de madera. Las cargas son ligeras y lasluces son pequeñas. Estos edificios pueden tener chimeneas demampostería relativamente pesadas y pueden estar parcial o completamenterevestidos de mampostería. La mayoría de estos edificios, especialmentelas viviendas unifamiliares, no son diseñados por ingenieros, pero seconstruyen de acuerdo con las disposiciones de "construcciónconvencional" de los códigos de construcción (FEMA, 2020).

El nivel de diseño de una edificación se determina en función del añoen que fue construida. En este caso, se estableció una clasificación deniveles de diseño que presenta algunas diferencias con respecto a lametodología FEMA (2020). Estas diferencias se justifican considerando laaplicación de los códigos y normas de construcción locales vigentes enel país, asumiendo que las estructuras se diseñaron y construyeronsiguiendo dichos requisitos. Proponemos cuatro categorías de nivel dediseño: PRE, LOW, MOD y HIGH.

De acuerdo con la información mencionada, se definen los siguientesniveles de diseño:

Además de la clasificación otorgada según el nivel de diseño, se tomaen cuenta el estado de conservación de la edificación. Para laevaluación, se aplica las siguientes sanciones que se especifica en latabla 1.

Posterior al análisis descrito se debe incorporar las codificacionesrespectivas de la fase uno y dos; mediante este proceso se categoriza acada una de las edificaciones según las tipologías descritas para lazona de estudio.

Las curvas de capacidad generadas mediante la implementación de lametodología Hazus para cada tipología se originan a partir de unanálisis pushover. Este análisis se realiza mediante unenfoque estático no lineal que relaciona el cortante basal (V) con eldesplazamiento experimentado en el último piso o cubierta del edificio.La capacidad de la estructura depende de la resistencia y la deformaciónmáxima de sus elementos individuales. Esta curva se construye a travésde una superposición de varios análisis elásticos en los que laestructura se somete a diferentes patrones de carga hasta que entra enel rango plástico. El resultado de este proceso se asemeja a undiagrama, y este resultado se traduce en la curva de capacidad de laestructura (Parra, 2016).

Las curvas de fragilidad se definen como la representación gráfica yrepresentan un estimado de la probabilidad de la función acumulativa dealcanzar o exceder un estado de daño producido por un movimiento sísmicoo una falla del suelo.

Dentro de la metodología Hazus, se describe la fragilidad como laprobabilidad condicional de superar un estado de daño específico (ds)cuando se conoce un desplazamiento espectral dado (Sd). De acuerdo conesta metodología, las curvas de fragilidad siguen una distribuciónacumulativa de probabilidad de tipo log-normal, lo que permite sudefinición en función de dos parámetros, representados por la desviaciónestándar y el valor medio del desplazamiento global (Chávez, 2016).

Luego de realizar la caracterización de la zona de estudio acorde ala peligrosidad sísmica, la identificación y asignación de tipologíasconstructivas del conjunto de bienes inmobiliarios, la identificación decurvas de capacidad y el cálculo de las demandas de desplazamiento, sepuede estimar el grado de daño de las edificaciones. Esto es posiblemediante el uso de las curvas de fragilidad asignada a cada una de lastipologías existentes y puede desencadenar en uno de los posiblesestados de daño propuestos por FEMA (2020), cuyas definiciones son lassiguientes:

El Consejo Municipal del Cantón Riobamba, en su ordenanza Nro.016-2020, delimita las áreas e intervenciones de bienes inmueblesconsiderando como zona histórica al polígono ZH1 por poseer el mayorporcentaje de las edificaciones con carácter patrimonial de la ciudad, ypor esta razón se trabaja en este polígono (Municipio de Riobamba,2020).

El polígono ZH1 (Centro Histórico) es el área en donde se efectuaráel estudio de vulnerabilidad sísmica para las edificacionespatrimoniales.

En base a la lectura de las fichas patrimoniales levantadas por elINPC y corroboradas en campo, se identifica que el centro histórico deRiobamba cuenta con un total de 144 manzanas y 387 bienes inmueblesregistrados.

Para la recopilación de datos de las características de lasedificaciones se partió de la lectura de las fichas elaboradas por elINPC, se optó por trabajar con las fichas del INPC. Estas fichascontienen información valiosa en cuanto a cada construcción como son:localización, uso, propietario, tipología constructiva, año deconstrucción, número de pisos, descripción de la fachada, descripción dela estructura, estado de conservación, tipos de intervención, grado deprotección, descripción breve, observaciones generales, anexosfotográficos y cuadro de patologías.

A continuación, se ejemplifica el procedimiento realizado con una delas edificaciones para llegar a determinar su tipología, vulnerabilidady nivel de diseño, todo esto importante a la hora de obtener las curvasde capacidad para las tipologías en estudio. En la tabla 2, se muestrala ficha del bien desarrollada por el equipo de trabajo.

Para esta muestra se toma como referencia el registro N° 52 del INPC,edificación situada en la manzana N° 32, calles Cristóbal Colon entreJosé Orozco y Argentinos. Las características de esta edificación setomaron de las fichas y corroboradas en sitio, en base a la materialidaddel sistema estructural que corresponde a: cimiento de piedra y murosportantes de ladrillo mambrón. Por lo que se determinó que su sistemaconstructivo es tradicional con presencia de muros de carga.

Esta categorización se la realizó a cada una de las 387 edificacionesa evaluar dentro del polígono de estudio, como resultado se encontró quela tipología predominante en el área de estudio es la W1 PRE con untotal de 35 edificaciones.

Se procedió con el cálculo de las curvas de capacidad, para lo cualse toma los valores correspondientes a cada tipología de las tablas 5-9y 5-10 del Hazus Earthquake Model Technical Manual; y ala vez se obtiene el valor del periodo natural (T).

A continuación, se muestran la curva de capacidad acorde a suvulnerabilidad y nivel de diseño:

Para el cálculo del estado de daño esperado en cada uno de los gruposde vulnerabilidad, es necesario apoyarse de las curvas de fragilidadpropuestas por FEMA (2020).

Para estimar la probabilidad de daño, se obtuvo la relación entre eldesplazamiento global (δ) determinado mediante el método de coeficientede desplazamiento mejorado y la curva de fragilidad. La escala deestados de daño que se adopta para este estudio es propuesta por FEMA(2020), la misma que establece el siguiente rango: nulo, leve, moderado,extenso y completo. En la figura 4 se observa los resultados de larelación de vulnerabilidad.

Las estructuras W1-PRE pese al ser estructuras de madera, por sermarcos livianos y poseer uno o dos pisos, presenta su mayor porcentajede probabilidad de alcanzar el estado de daño moderado, juntamente conlas estructuras de muros de carga no reforzados URMM de uno o dos pisoscon clasificación PRE y LOW, ya que dichas estructuras requieren valoresmás elevados de aceleración para alcanzar el límite elástico.