Estimación de las funciones de vulnerabilidad sísmica en edificaciones en tierra

AbstractThis paper presents a model to assess seismic damage of earth buildings when a seismic action occurs; this is carried out through seismic vulnerability functions. The model relates the vulnerability index with the damage index according to a specific seism. Seismic vulnerability is based on the index proposed by Benedetti y Petrini [1] adapted to the condition of Colombian buildings. The damage index is estimated using the capacity/demand relationship. A sample of the 53 earth buildings in Bucaramanga was considered in the construction of the seismic vulnerability functions. The vulnerability index and the damage index were calculated on each one of the buildings for different maximum accelerations, and then with these indexes a vulnerability functions were estimated. These functions were used to evaluation seismic damage in the city of Bucaramanga.ResumenEn este trabajo se presenta una metodología para definir el daño producido por un sismo de aceleración pico efectiva de diseño, Aa, igual a 0.02 g y 0.05 g en edificaciones en tierra apisonada (tapia) o adobe, por medio de la generación de funciones de vulnerabilidad. La metodología propuesta consiste en relacionar un índice de vulnerabilidad con un índice de daño en función de un evento sísmico determinado. El modelo de índice de vulnerabilidad se basó en el que propusieron por Benedetti y Petrini [1], adaptado a las características de las edificaciones colombianas, y el índice de daño fue determinado mediante una relación demanda-capacidad. La construcción de las funciones requirió contar con una muestra de 53 edificaciones existentes en la ciudad de Bucaramanga. A cada uno de los edificios se le calculó su índice de vulnerabilidad y su índice de daño para diferentes aceleraciones máximas, y con ellos se construyeron las funciones de vulnerabilidad. Las funciones definidas en esta investigación fueron aplicadas en las edificaciones de la ciudad de Bucaramanga

Identification of the most very vulnerable zones in the city of Bucaramanga

Este trabajo se enmarca dentro del Proyecto de Microzonijicacióll Sísmica del Municipio de Bucaramanga. Enél se identifican las edificaciones típicas de la ciudady se define su distribución en cada una de las zonas quela confonnan. Apartirde esta tipificación se realiza el estudio de vulnerabilidad sísmica y se definen las zonasmás vulnerables usando matrices de probabilidad de daño, adaptadas con base en las propuestas por el ATC. A su vez, se identifican posibles alternativas para disminuir la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones.This work isframed within the Seismic Microzoning Projectfor the Municipality ofBucaramanga. The studyidentifies the typical buildings ofthe city andtheir distrihution in each ofthe city zones. Basedon this classificaiion,a seismic vulnerahility study is conducted and the most vulnerable zones are defined using damage probability matrixes adapted from the ATC propasals. Possible alternatives to decrease building seismic vulnerability areidentijied

Estimación del índice de confiabilidad B de las vigas de un puente usando conteos de tráfico real (TPDS) mediante simulación.

The reliability index p is a parameter used to estimate the safety of a structure or an element during the design stage or service. This parameter defined in other codes in the world (European Committee for Standardisation (Eurocode), EN 1990:2002; American Association of State High­way and Transportation Officials (AASHTO), 2012), is not specified in the Colombian Code of Bridges Seismic Design (CCDSP-95) (1995). In this paper, it will be presented a study on the esti­mation of the reliability index ß of the interior and exterior girders of a beam and slab bridge with reinforced concrete, 30 m in length, simply sup­ported and designed according to the CCDSP-95. In the evaluation of the resistant moments, there were considered properties of materials using a normal distribution, and moreover, a Monte Car­lo simulation was used to estimate load effect of moment at mid-span of the live load.El índice de confiabilidad B es un parámetro utilizado para estimar la seguridad de una estruc­tura o un elemento de esta durante su etapa de diseño o servicio. Este parámetro, definido en otros códigos del mundo (European Committee for Standardisation (Eurocode), EN 1990:2002; American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), 2012), no se especifica en el Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes (CCDSP-95) (1995). En este artículo se presenta un trabajo sobre la estima­ción de los índices de coniabilidad Bde las vigas interiores y exteriores de un tablero de un puente de viga y losa, en concreto reforzado, de 30 m de longitud, simplemente apoyado y diseñado según el CCDSP-95. En la evaluación de los momentos resistentes se consideraron las propiedades de los materiales usando una distribución normal. Ade­más, se utilizó una simulación de Monte Carlo para estimar la solicitación del momento en cen­tro de luz de los efectos de la carga viva

Pruebas de vibración ambiental en puentes

The design, building and maintenance of  special  structures  such as bridges have generated  the need  to develop experimental  tests  in  order  to  identify,  in  a  precise manner,  their most  important  structural  properties  (statics and  dynamics). The  diffculty  to  use  forced  or  excitation-based  vibration  tests  in  a  controlled manner  brought about  the quest  for other useful and more applicable  identifcation methods such as  the use of excitation due  to ambient vibrations. The Ambient Vibration Testing (AVT) has yielded good results in bridges at both national and international levels. This is the reason for the interest in their study. This document presents a study of the principal aspects related to the application of AVT, focusing on different issues such as feld measurements, existing modal identifcation methods with ambient vibrations, and calibration of models in fnite elements from experimental data. El diseño, construcción y mantenimiento de estructuras especiales como los puentes, han generado la necesidad de desarrollar pruebas experimentales apropiadas que permitan identificar con exactitud sus propiedades estructurales más  importantes  (estáticas  y  dinámicas). La  dificultad  para  utilizar  pruebas  con  vibración  forzada  o  excitación en una  forma controlada generó  la búsqueda de otros métodos de  identificación de mayor aplicabilidad como  la utilización de excitaciones debidas a las vibraciones ambientales. Las pruebas de vibraciones ambientales (AVT) han demostrado buenos resultados a nivel de los puentes en el contexto nacional e internacional, de aquí el interés en su estudio. En este documento se presenta un estudio de los principales aspectos relacionados con la aplicación de  las AVT, resaltando diferentes  temáticas como  las mediciones de campo, métodos existentes de  identificación modal con vibraciones ambientales y calibración de modelos en elementos fnitos a partir de datos experimentales.  &nbsp

Ambient vibrations testingon bridges

El diseño, construcción y mantenimiento de estructuras especiales como los puentes, han generado la necesidad de desarrollar pruebas experimentales apropiadas que permitan identificar con exactitud sus propiedades estructurales más  importantes  (estáticas  y  dinámicas). La  dificultad  para  utilizar  pruebas  con  vibración  forzada  o  excitación en una  forma controlada generó  la búsqueda de otros métodos de  identificación de mayor aplicabilidad como  la utilización de excitaciones debidas a las vibraciones ambientales. Las pruebas de vibraciones ambientales (AVT) han demostrado buenos resultados a nivel de los puentes en el contexto nacional e internacional, de aquí el interés en su estudio. En este documento se presenta un estudio de los principales aspectos relacionados con la aplicación de  las AVT, resaltando diferentes  temáticas como  las mediciones de campo, métodos existentes de  identificación modal con vibraciones ambientales y calibración de modelos en elementos fnitos a partir de datos experimentales.   The design, building and maintenance of  special  structures  such as bridges have generated  the need  to develop experimental  tests  in  order  to  identify,  in  a  precise manner,  their most  important  structural  properties  (statics and  dynamics). The  diffculty  to  use  forced  or  excitation-based  vibration  tests  in  a  controlled manner  brought about  the quest  for other useful and more applicable  identifcation methods such as  the use of excitation due  to ambient vibrations. The Ambient Vibration Testing (AVT) has yielded good results in bridges at both national and international levels. This is the reason for the interest in their study. This document presents a study of the principal aspects related to the application of AVT, focusing on different issues such as feld measurements, existing modal identifcation methods with ambient vibrations, and calibration of models in fnite elements from experimental data.&nbsp

Simulación de funciones de vulnerabilidad y matrices de probabilidad de daño sísmico para edificaciones de hormigón armado en sistema pórtico

En el presente trabajo se construyen funciones de vulnerabilidad y matrices de probabilidad de daño sísmico para edificaciones de concreto que corresponden al sistema estructural de pórticos, a partir de técnicas de simulación y de opinión de expertos. Las funciones y matrices propuestas relacionan la vulnerabilidad de una edificación con el nivel de daño que pueden alcanzar de-pendiendo de la acción del sismo. La determinación de la vulnerabilidad se realiza a partir de un índice, el cual es propuesto con base en la opinión de expertos. El daño se define por medio de un índice que depende de un análisis no lineal estático. Las técnicas de simulación fueron utilizadas para generar edificaciones hipotéticas que representan las características propias de las edificaciones de ciudades colombianas como Bucaramanga. Para la construcción y aplicación de las funciones y matrices se e-laboró una serie de herramientas que permiten, a partir de las características de las edificaciones de una zona, establecer el ni-vel de daño de una acción sísmica determinada.This paper outlines vulnerability functions and seismic damage probability matrixes being constructed for reinforced concrete frame buildings. These functions and matrixes were based on simulation techniques and experts’ opinion. The proposed functions and matrixes relate a building’s vulnerability to the level of damage which might be incurred, depending on an earthquake’s motion. Vulnerability was defined by estimating an index proposed by expert opinion. Damage was defined by means of a da-mage index depending on nonlinear static analysis. Simulation techniques were used for constructing hypothetical buildings and thereby to building the functions and matrixes. Such buildings represented the typical characteristics of Colombian cities’ reinforced concrete frame system (Bucaramanga for example). A set of tools was made for constructing and applying these functions and matrixes, allowing us to determine the level of seismic damage by using the buildings’ characteristics for specific seismic action

Puentes extradosados: evolución y tendencias actuales

Desde su aparición en 1994, los puentes extradosados han tomado un lugar importante para proyectos de carretera y ferrocarril, compitiendo en el rango de luces medias con los puentes atirantados y con los de viga cajón pretensada, construidos por voladizos sucesivos. Regionalmente estos puentes han sido implementados con mayor auge en Asia, pero los recientes proyectos desarrollados en América y Europa demuestran el interés que empieza a generar este tipo estructural.Este trabajo tiene el propósito de proveer una revisión de la evolución de los puentes extradosados, desde su origen hasta su aplicación actual; además, se pretende evidenciar, a través de los diferentes puentes que han sido construidos, que están en construcción y en fase de proyecto, las tendencias estructurales adoptadas. Finalmente, y como conclusión de este trabajo, se realiza el análisis de las principales ventajas y desventajas de esta tipología, en comparación con los puentes atirantados y los de pretensado de viga cajón

Efecto del grado de capacidad de disipación de energía sísmica seleccionado en las cantidades de obra de muros de concreto reforzado

Context: Regarding their design of reinforced concrete structural walls, the Colombian seismic design building code allows the engineer to select one of the three seismic energy dissipation capacity (ordinary, moderate, and special) depending on the seismic hazard of the site. Despite this, it is a common practice to choose the minor requirement for the site because it is thought that selecting a higher requirement will lead to larger structural materials amounts and, therefore, cost increments. Method: In this work, an analytical study was performed in order to determine the effect of the selected energy dissipation capacity on the quantity of materials and ductility displacement capacity of R/C walls. The study was done for a region with low seismic hazard, mainly because this permitted to explore and compare the use of the three seismic energy dissipations capacities. The effect of different parameters such as the wall total height and thickness, the tributary loaded area, and the minimum volumetric steel ratio were studied.Results: The total amount of steel required for the walls with moderate and special energy dissipation capacity corresponds, on average, to 77% and 89%, respectively, of the quantity required for walls with minimum capacity.Conclusions: it is possible to achieve reductions in the total steel required weight when adopting either moderated or special seismic energy dissipation instead of the minimum capacity.  Additionally, a significant increment in the seismic ductility displacements capacity of the wall was obtained.Contexto: Para el diseño de muros estructurales de concreto reforzado, la normativa sismoresistente en Colombia permite, en función de la amenaza sísmica del sitio, optar por uno de tres posibles grados de capacidad de disipación de energía (mínima, moderada y especial). Sin embargo, la práctica empleada es la de adoptar el menor grado acorde a la amenaza sísmica. Método: En este trabajo se realizó un estudio analítico del efecto del grado de capacidad de disipación de energía seleccionado durante el diseño de muros estructurales de concreto reforzado, en las cantidades de obra de la estructura y en la capacidad de desplazamiento. El estudio se centró en zonas de amenaza sísmica baja, ya que permite explorar y comparar los tres grados de disipación de energía. En el estudio se incluyeron otras variables como la altura total del muro, el área tributaria y la cuantía mínima de refuerzo adoptada para el alma del muro.Resultados: la cantidad total de acero requerida para los muros con capacidad moderada y especial corresponde, en promedio, a un 77% y 89%, respectivamente, de la cantidad requerida para los muros con capacidad mínima.Conclusiones: es posible lograr reducciones en el peso total de acero requerido al emplear grados de capacidad de disipación moderada y especial comparado con el uso de capacidad de disipación mínima. Además, con esta estrategia se lograr un incremento significativo en la ductilidad del muro.

Análisis de modelos de deslizamiento en bloque para predecir el comportamiento dinámico del fenómeno de remoción en masa: Modelo Uniparamétrico y Modelo Biparamétrico

This study aims to show the variations, from a conceptual perspective, between two sliding block models. The evaluation of these two models allows to determine the kinematic variables (range, velocity and acceleration) of a sliding mass. Herein, is assessed how the outcomes of these models are affected by varying the parameters of the friction angle (φ), turbulence (ξ), and pore pressure coeffiient (ru). To achieve this, the equations of motion are solved through analytical and numerical techniques assuming that, for an isotropic material, the motion is one dimensional and function of the independent variables. Finally, a comparison between the velocities obtained with each model is presented, and a concluding remarks section in which the practical use of each solution in the avalanche dynamics problem is argued.En este estudio se presentan las variaciones conceptuales entre dos modelos de deslizamiento en bloque, cuya finalidad es determinar las propiedades cinemáticas (alcance, velocidad y aceleración) de una masa deslizante, y cómo afectan dichas variaciones conceptuales en la magnitud de la respuesta obtenida. Para ello se desarrollan y se solucionan tanto analítica como numéricamente las ecuaciones de las variables que gobiernan el movimiento de cada uno de los modelos de deslizamiento, bajo la consideración de que el movimiento se desarrolla en una sola dimensión, en un material isotrópico y en función de las variables independientes. En los modelos se consideran parámetros como el ángulo de fricción (φ), el parámetro de turbulencia (ξ) y el coeficiente de presión de poros (ru). Finalmente se presenta la comparación de las velocidades de ambos modelos y una sección de comentarios en la que se discute la conveniencia del uso práctico de cada solución del problema de la dinámica de avalanchas

Metodología para la construcción de funciones de vulnerabilidad y matrices de probabilidad de daño sísmico en puentes de hormigón armado

In the presence of the event of bridges collapse for seismic action, it is important to take into account some tools which allow predicting their performance. Speaking of which, this work has the purpose to set up a methodology for the construction of vulnerability functions and damage probability matrices for reinforced concrete bridges. The methodology embodies the evaluation of a vulnerability index through a built model in which the opinion f experts was considered, and relates it with a damage index, through the appliance of the model proposed by Park and Ang. For this, the inventory of the bridges in existence in the city of Bucaramanga was done, and with this information a data base was built and this made easier the appliance of this methodology. In this way, preliminary functions were built and with these, the expected damages were evaluated before different seismic events.Ante la probabilidad de ocurrencia del colapso de los puentes por la acción sísmica, es importante contar con algunas herramientas que permitan predecir su comportamiento, razón por la cual el presente trabajo plantea una metodología para establecer funciones de vulnerabilidad y matrices de probabilidad de daño en puentes carreteables de hormigón armado. La metodología empleada incorpora la evaluación de un índice de vulnerabilidad a través de un modelo construido a partir de opinión de expertos y lo relaciona con un índice de daño, mediante la aplicación del modelo propuesto por Park y Ang. Para ello, se hizo el inventario de los puentes existentes en la ciudad de Bucaramanga, y con esta información se elaboró una base de datos que facilitara la aplicación de la metodología. Se plantearon funciones preliminares y con ellas se evaluaron los daños probables ante diferentes eventos sísmicos