I.Estudios

Estudio 8:

ESTIMACIÓN DE LA CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL DE UNA EDIFICACIÓN.  INDISPENSABLE MEDIANTE ANÁLISIS NO LINEALES ESTÁTICOS DE PUSHOVER

AUTORES: E.E. Muñóz, D.M. Ruíz, J.A. Prieto y A. Ramos

 

RESUMEN:

En el presente trabajo se resumen los resultados de la evaluación de la vulnerabilidad sísmica (física) del sistema estructural de una edificación indispensable usando las técnicas de confiabilidad estructural. El proyecto de investigación se basó en recopilación de información existente (planos, memorias de cálculo, etc.), estudios de patología, levantamiento estructural y la evaluación de amenaza sísmica local.   Para evaluar la capacidad a cortante de la estructura se realizó un análisis estático no lineal de “pushover” de tres (3) modelos estructurales del edificio, variando su rigidez en función de cien (100) datos del módulo de elasticidad y la resistencia a la compresión del concreto. El primer modelo es el original sin refuerzo, el segundo es rehabilitado con diagonales concéntricas de acero y el tercero consiste en un muro en concreto reforzado. La demanda se evaluó al realizar un análisis dinámico espectral de los tres (3) modelos estructurales. Variando la solicitación incluyendo en los modelos estructurales doce (12) espectros de respuesta con diferentes periodos de retorno y además su rigidez al cambiar su módulo de elasticidad. Mediante la comparación entre la resistencia a cortante de la edificación (tomado de las curvas de capacidad) y la demanda a cortante en los modelos producida por los efectos de los diferentes espectros de respuesta, se estimaron las probabilidades anuales de falla. Así mismo se calcularon las probabilidades anuales de falla, empleando el desplazamiento espectral en el punto de desempeño. De acuerdo con los resultados basados en confiabilidad se identificó un riesgo inminente y niveles de seguridad inadecuada de la estructura sin rehabilitar cuando es sometida a un evento sísmico. Por esta razón, se evaluó desde el punto de vista de la confiabilidad estructural, la alternativa de rehabilitación mediante muros de concreto reforzado y diagonales de acero. De esta manera se determinaron probabilidades anuales de falla menores para la estructura rehabilitada, que representa una disminución del riesgo. Además se realizó un análisis aproximado de beneficio – costo,  procedimiento útil en el momento que se desee rehabilitar la edificación indispensable.

Palabras Clave: Confiabilidad estructural, análisis no lineal de pushover, probabilidad de falla.

 

ABSTRACT:

This work summarises results of the evaluation of the physical earthquake vulnerability for the structural system of an essential building by using reliability methods. The research was based on the compilation of drawings and design memories, pathology studies, a structural surveying, and the assessment of the local earthquake hazard. In order to evaluate the shear capacity, non-linear pushover analyses in three (3) different models, by using Montecarlo simulation with 100 different concrete strength data in each model, were performed. The first model is the original one, i.e. without reinforcement. The second one corresponds to a rehabilitated structure by using concentric steel diagonals. The third model is a structure retrofitted with a reinforced concrete wall. Demand was evaluated by performing dynamic spectral analyses for each model. Twelve different spectra corresponding to the same number of earthquake periods of return were used. Annual probabilities of failure were estimated by using the obtained distributions of shear demand and capacity. Moreover, the probabilities of failure were also evaluated utilizing spectral displacement distributions and demands at the performance points. Results showed imminent risk and inadequate levels of safety in the original un-reinforced structure. Annual probabilities of failure for the two retrofitted models were clearly lower than that of the original structure. An approximate cost-benefit analysis was also carried out, which is useful for decision taking.

Key words: Structural reliability, non-linear pushover análisis, probability of failure.

Palabras Clave: Confiabilidad estructural, análisis no lineal de pushover, probabilidad de falla.