evaluación de la vulnerabilidad sísmica física · curvas de fragilidad. 11/08/2015 16 4 m 1 ......

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Evaluación de la vulnerabilidad sísmica física Alex H. Barbat Lunes 25 de mayo de 2015 Y. F. Vargas L. G. Pujades J. E. Hurtado 1 11/08/2015

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Evaluación de la vulnerabilidad sísmica física

Alex H. Barbat

Lunes 25 de mayo de 2015

Y. F. Vargas

L. G. Pujades

J. E. Hurtado

1

11/08/2015

Page 5: Evaluación de la vulnerabilidad sísmica física · curvas de fragilidad. 11/08/2015 16 4 m 1 ... Las curvas de vulnerabilidad obtenidas para los edificios de Manizales son, sin

11/08/2015 5

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

vulnerabilidad

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

índ

ice

de

da

ño

me

dio

(%

)

/

de

sv

iac

ión

es

tán

da

r, σ

parámetro de intensidad

índice de daño medio

- - - - desviación estándar

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

riesgo

amenaza

elementos

expuestos

curva de vulnerabilidad

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11/08/2015 6

índ

ice

de

da

ño

me

dio

(%

)

/

de

sv

iac

ión

es

tán

da

r, σ

parámetro de intensidad0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

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11/08/2015 7

t

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

aceleración máxima del terreno (g)

índ

ice d

e d

año

medio

dm

yuy

h

u

m

F

EDI

índice de daño

de Park y Ang

daño producido por

grandes deformaciones

daño producido por

cargas cíclicas

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11/08/2015 8

0

0.8

0.2

0.4

0.6

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

x 1

0-5

Pro

ba

bili

ty d

en

sity fu

nctio

n

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Cum

ula

tive

de

nsity fu

nctio

n

0

1

2

3

Pro

ba

bili

ty d

en

sity fu

nctio

n

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Cu

mu

lative

de

nsity fu

nctio

n

100 structures

Yielding strength of steal

3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 55

y10f Compressive strength of concrete

' 4

c10f

2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4

100 modelos

de cálculo

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11/08/2015 9

EUROCODE-08, Type 1, Soil D

Mean spectrum

Spectra selected from data bases

Período (s)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

acele

ració

n e

spectr

al (g

)

0

1

2

3

4

5

tiempo (s)10 20 30 40 50 60 70

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

acele

ració

n (

g)

20 acelerogramas 12 incrementos

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11/08/2015 10

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

aceleración máxima del terreno (g)

índ

ice d

e d

año

medio

dm

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11/08/2015 11

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

aceleración máxima del terreno (g)

índ

ice d

e d

año

medio

dm

24 000 índices de daño calculados

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11/08/2015 12

índ

ice

de

da

ño

me

dio

(%

)

/

de

sv

iac

ión

es

tán

da

r, σ

parámetro de

intensidad

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

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11/08/2015 13

Sd1 Sd3Sd2 Sd4desplazamiento espectral (m)

DuDy

0

12

3

4

sin daño leve

mo

de

rad

o

severo

co

mp

letoacele

ració

n e

spectr

al (g

)

espectro de capacidad

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11/08/2015 14

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

desplazamiento espectral Sd (m)

P(D

S≥

ds i

/Sd

)

SIN DAÑO 0SEVERO 3

COMPLETO 4

curvas de fragilidad

Sd1 Sd3Sd2 Sd4

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11/08/2015 15

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

desplazamiento espectral Sd (m)

P(D

S≥

ds i

/Sd

)

SIN DAÑO 0SEVERO 3

COMPLETO 4

Pr(0)

Pr(1)

Sd

Pr(2)

Pr(3)

probabilidad de daño Pr(i) Pr(1) Pr(2) Pr(3) Pr(4)

Pr(4)

probabilidades de

ocurrencia de los

estados de daño

número del estado de daño di 1 2 3 4

estado de daño leve moderado severo completo

curvas de fragilidad

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11/08/2015 16

4

m

1

P Pr( )i

i

d i

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

SIN DAÑO 0SEVERO 3

Pr(0)

Pr(1)

Sd

Pr(2)

Pr(3)

probabilidad de daño Pr(i) Pr(1) Pr(2) Pr(3) Pr(4)

Pr(4)

número del estado de daño di 1 2 3 4

estado de daño leve moderado severo completo

pérdida Pi / di P1 P2 P4P3

índice de daño esperado

desplazamiento espectral Sd (m)

COMPLETO 4

P(D

S≥

ds i

/Sd

)

curvas de fragilidad

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Curva de vulnerabilidad Índice de daño esperado dm para cada Sd11/08/2015 17

dm

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

desplazamiento espectral Sd (m)

4

m

1

P Pr( )i

i

d i

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11/08/2015 19

0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

acele

ració

n e

spectr

al (g

)

espectro de capacidad

ADRS

desplazamiento espectral (m)

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11/08/2015 20

0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

desplazamiento espectral (m)

acele

ració

n e

spectr

al (g

)

ATC 40 PA-8

SdP

punto de desempeño

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Curvas de vulnerabilidad

Sd1 Sd3Sd2 Sd4

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11/08/2015 23

IDApushover

analysis

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11/08/2015 24

CAPRA COMPREHENSIVE APROACH FOR

PROBABILISTIC RISK ASSESSMENT

ii

0

( | ) 1-exp ln0.5E

i

E( |i )

curvas de vulnerabilidad

E() valor esperado pérdida relación entre el coste de

reparación y el coste total de la estructura

0, i parámetros de la vulnerabilidad estructural

pendiente desplazamiento lateral no lineal

máximo

Miranda (1999); Ordaz (2000)

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11/08/2015 25

2

1 2 3 4

= ( )2

4

N

S Ti a

Nh

i parámetro de la vulnerabilidad estructural

25

1 relación entre el máximo desplazamiento de la estructura y el desplazamiento espectral

2 relación entre el máximo desplazamiento lateral de piso y el desplazamiento total

3 relación entre los máximos desplazamientos laterales inelásticos y elásticos

4 relación entre los factores 2 elásticos e inelásticos

ρ, factores para calcular el período fundamental a partir del número depisos, N

h altura de cada pisoSa (T) aceleración espectral

NT

Miranda (1999); Ordaz (2000)

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11/08/2015 26

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11/08/2015 27

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11/08/2015 28

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11/08/2015 29

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11/08/2015 30

estructura de 1 piso

muros de adobe

(1500-1959)

estructura de1 piso

muros de adobe

(1960-1985)

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estructura de 3 pisos

bahareque

(1500-1959)

estructura de 3 pisos

bahareque

(1960-1985)

estructura de 3 pisos

bahareque

(1986-1999)

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estructura de 7 pisos

pórticos de concreto y muros de mampostería

(1960-1985)

estructura de 7 pisos

columnas y losas planas de concreto

(1960-1985)

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11/08/2015 33

estructura de 5 pisos

mampostería confinada

(1500-1959)

estructura de 5 pisos

mampostería confinada

(1960-1985)

estructura de 5 pisos

mampostería confinada

(1986-1999)

estructura de 5 pisos

mampostería confinada

(>2000)

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11/08/2015 34

Utilizando métodos avanzados de análisis no lineal de estructuras, los

efectos de las incertidumbres inherentes a las variables de entrada se

propagan fuertemente a los resultados obtenidos.

Existen alternativas para definir los umbrales de los estados de daño,

basadas en el concepto de degradación de la rigidez, que proporcionan

resultados similares a los obtenidos mediante el análisis dinámico.

Simplificaciones en la definición de las acciones sísmicas y en los límites

de los estados de daño sísmico pueden subestimar el daño que puede

ocurrir en una estructura.

CONCLUSIONES

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11/08/2015 35

Las curvas de vulnerabilidad obtenidas para los edificios de Manizales son, sin

ninguna duda, un paso adelante hacia la mejora del conocimiento sobre el

riesgo sísmico en la ciudad y hacia la mejora de su gestión integral del riesgo

Las principales ventajas del método utilizado

• El esfuerzo de cálculo es muy pequeño en comparación con el esfuerzo

computacional requerido por los métodos con base en el análisis no lineal

(estático o dinámico) de las estructuras en un entorno probabilista;

• El método permite considerar las incertidumbres relacionadas con todos los

parámetros del problema.

• Los resultados obtenidos son similares a los obtenidos con otros métodos,

con lo que el método puede utilizarse con éxito en simulaciones masivas del

riesgo en zonas urbanas;

CONCLUSIONES

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