Vulnerabilidad y daño sísmico de edificios porticados de hormigón armado, irregulares en planta, en Barquisimeto, Venezuela

In this research, the seismic response, the vulnerability and the expected damage in rein-forced concrete residential buildings, with irregular plants, are analyzed. This irregularity is mainly due to inbound and outbound areas at the corners and also to discontinuous diaphragms caused by this irregular geometry. Moreover, the influence that symmetries on several plants may have on the seismic performance is also studied. It is worth noting that these buildings and configurations are typical of the metropolitan area of Barquisimeto in Venezuela, where seismic hazard is important. Besides, buildings were projected according to the seismic code of the country. Thus, a specific evaluation method is proposed. The method is based on classical static and dynamic analyses, but it also takes into account the three-dimensionality of the problem. The static study includes the analysis of initial stiffness, capacity curves and global and relative displacements. The results of the static analysis are then checked with the ones coming from the incremental dynamic analysis. For the dynamic analyses three recorded and three artificial accelerograms are used. Those six accelerograms where selected in such a way that they are compatible with the geological and geotechnical characteristics of the area and also their response spectra are compatible with the design spectrum provided in the seismic code for high seismic hazard zones. In order to take into account the three-dimensionality of the problem, accelerograms are applied to the two X and Y axes ac-cording to suitable combinations, thus obtaining the IDA envelope curve, the displacements as functions of the peak ground acceleration and the torsion and rotation of the vertical resistant axes. A fair good correlation between the results of the static and dynamic analyses is obtained. On the other hand, a fragility analysis and the assessment of expected damage is performed by means of the well-known method proposed in the framework of the Risk-UE project and also by means of a recently proposed new fragility model and new damage index based on the capacity curve. The obtained results are as follow: i) the torsional moments in resistant axes nearby to the inbound areas are greater than the ones in distant resistant axes; (ii) in buildings with internal gaps, torsion increases in asymmetric structures and it decreases in models with symmetry in plant; (iii) expected damage is greater in irregular buildings; for these buildings and for the likely seismic actions in the area, damage states between Severe and Collapse damage states are expected; however, the expected damage states for regular buildings are significantly lower. Finally, an important conclusion of this work is that it is worthwhile to review the irregularity conditions in the seismic code, since buildings with an allowable design irregularity show an unsatisfactory seismic behavior.En este trabajo se analiza la respuesta sísmica, la vulnerabilidad y el daño esperado en edificios residenciales de hormigón armado con irregularidad estructural en planta. Esta irregularidad se debe principalmente a entrantes o salientes en las esquinas y, también, a diafragmas discontinuos causados por esta geometría irregular. Además, también se estudia la influencia de plantas simétricas en el comportamiento sísmico de la estructura. Esta clase de edificaciones y de configuraciones son típicas de la zona metropolitana de Barquisimeto en Venezuela, donde la peligrosidad sísmica es importante. Vale la pena mencionar que los edificios fueron proyectados de acuerdo a la norma sismorresistente del país. Así, se propone un método específico de evaluación, basado en los análisis estático y dinámico clásicos, pero teniendo en cuenta la tridimensionalidad del problema. El estudio estático, incluye el análisis de la rigidez inicial, de curvas de capacidad, así como de desplazamientos globales y relativos. Los resultados del análisis estático se contrastan con los del análisis dinámico incremental, para el que se usan tres acelerogramas registrados y tres artificiales. Los seis acelerogramas se han seleccionado de forma que son compatibles con las características geológicas y geotécnicas de la zona de estudio y, al mismo tiempo, sus espectros de respuesta son compatibles con el espectro de diseño de la norma para una zona de peligrosidad sísmica alta. Para el análisis de la tridimensionalidad del problema las acciones sísmicas se aplican de acuerdo a combinaciones adecuadas según los dos ejes X e Y, promediando los resultados para obtener la curva envolvente IDA, los desplazamientos en función de la aceleración pico, la torsión y la rotación de los ejes resistentes verticales, hallándose una buena correlación entre los resultados del análisis estático y los del dinámico. Por otra parte, el análisis de fragilidad y evaluación del daño esperado se realiza mediante la conocida propuesta del proyecto Risk-UE y mediante una propuesta novedosa de modelo de fragilidad y de índice de daño basada en la curva de capacidad. Los principales resultados obtenidos indican lo siguiente: i) los momentos torsionales en ejes resistentes adyacentes a las áreas entrantes son mayores que en ejes resistentes lejanos; ii) en edificios con aberturas internas, la torsión aumenta en estructuras asimétricas y disminuye en modelos con simetría en planta; iii) el daño esperado es mayor en edificios irregulares; para estos edificios y para las acciones sísmicas esperadas en la zona son esperables estados de daño entre Severo y Colapso, siendo significativamente menores los esperados para edificios regulares. Finalmente, una conclusión importante de este trabajo es la conveniencia de revisar la consideración de la irregularidad en la norma sísmica del país, dado que, edificios con una irregularidad de diseño permitida, muestran una respuesta sísmica insatisfactoria.Postprint (published version

Seismic Evaluation of Low Rise RC Framed Building Designed According to Venezuelan Codes

Along its history, Venezuela has been severely affected by destructive earthquakes. Approximately 80% of the population lives in seismically active areas, where have occurred destructive earthquakes even in recent times; The seismic hazard, inadequate design and construction of buildings as well as the damage occurred from previous earthquakes, demonstrate a high vulnerability in existing buildings. Then it is essential to continuously make progress and research in the field of earthquake engineering and upgrade the seismic design codes. Seismic upgrade requires the evaluation or predictions of the expected damage to structures at the time of an earthquake of a certain severity occur. From this prediction it can be defined solutions for the reduction of structural vulnerability.Postprint (published version

Análisis no lineal de una junta experimental de columna y vigas de concreto armado-columna de acero para pórticos

In this research, the nonlinear behavior of a real-scale experimental joint (node) is studied, consisting of three reinforced concrete elements, one column and two beams joined to a structural steel column at the upper level. In the numerical analysis the model of the union was analyzed in the inelastic range, this model was elaborated with the finite element program based on fibers, SeismoStruct to analyze as a function of time, the traction and compression efforts in the confined area and not confined area of the concrete column and in the longitudinal reinforcement steel, as well as verification of the design of the base plate that joins the two columns. The results showed that tensile stresses in the unconfined zone surpassed the concrete breaking point, with cracking occurring just below the lower edge of the beams; in the confined area the traction efforts were much lower, with cracks occurring later than in the non-confined area. The concrete column-steel column joint behaved as a rigid node, so the elastic design was consistent with the calculation methodology of base plates for steel columns.En esta investigación se estudia el comportamiento no lineal de una junta (nodo) experimental a escala real, conformada por tres elementos de concreto reforzado, 1 columna y 2 vigas unidos a una columna de acero estructural en el nivel superior. En el análisis numérico el modelo de la unión fue analizado en el rango inelástico, dicho modelo se elaboró con el programa de elementos finitos basado en fibras SeismoStruct, para analizar en función del tiempo, los esfuerzos de tracción y compresión en las zona confinadas y no confinadas de la columna de concreto y en el acero de refuerzo longitudinal, así como también la verificación del diseño de la placa base que une a las dos columnas. Los resultados mostraron que los esfuerzos de tracción en la zona no confinada sobrepasaron el límite de rotura del concreto, presentándose agrietamiento justo debajo del borde inferior de las vigas; en la zona confinada los esfuerzos de tracción fueron mucho menores, presentándose agrietamientos más tardíos que en la zona no confinada. La junta columna de concreto-columna de acero se comportó como nodo rígido, por lo que el diseño elástico estuvo acorde a la metodología de cálculo de placas base para columnas de acero

Análisis de una junta experimental de columna y vigas de concreto armado-columna de acero para pórticos utilizando correlación de imágenes digitales

This research presents the behavior of a real scale experimental column-beam joint formed by three reinforced concrete elements, 1 column and 2 beams, attached to a structural steel column in the upper level is studied. The specimen in question was subjected to the action of cyclic loads in a single direction, in a pseudostatic test for 5000 s, in order to observe which element of the specimen failed and which the failure mode was. The investigation was based on the use of digital images taken throughout the test, during the loading and unloading cycles, each photo being analyzed with the CORRELI-Q4 subroutine, in order to visualize the places where cracking occurs in the concrete. The use of the application allowed to reveal how cracking in the reinforced concrete occurred during the test, and that the column of reinforced concrete was the one that was most affected by cracking, with cracks just below the concrete beams.En este investigación se estudió el comportamiento de una junta viga-columna experimental a escala real, formada por tres elementos de concreto reforzado, 1 columna y 2 vigas, unidos a una columna de acero estructural en el nivel superior. La probeta en cuestión se sometió a la acción de cargas cíclicas en un solo sentido, mediante un ensayo pseudo-estático por 5000 s, con la finalidad de observar qué elemento de la probeta fallaba y cuál era el modo de falla. La investigación se basó en el uso de imágenes digitales tomadas a la probeta durante el ensayo, y en los ciclos de carga y descarga, siendo analizada cada foto con la sub-rutina CORRELI-Q4, de manera de poder visualizar los lugares donde se produce el agrietamiento en el concreto. El uso de la aplicación permitió revelar como se va produciendo el agrietamiento en el concreto armado a lo largo del ensayo, la columna de concreto armado fue la que resultó más afectada por el agrietamiento, con grietas justo debajo de las vigas de concreto armado. &nbsp

Análisis de una placa base de unión entre columna de concreto-columna de acero en el rango no lineal

En este trabajo se estudió el comportamiento en el rango lineal y no lineal de una junta (junta viga-columna) en una probeta a escala real, constituida por una columna de concreto unida a dos vigas de concreto mediante un vaciado monolítico; la columna de concreto se conectó a través de una placa base de acero a una columna de acero HEA160 sometida a cargas cíclicas durante un período de 5.000 s, obteniendo así, su curva de comportamiento histerético. Se creó un modelo matemático en el programa ABAQUS CAE a fin de verificar que el diseño de la junta de la probeta cumpliera con los requisitos normativos para el diseño de placas base, en base a aplastamiento del concreto y espesor de la placa. En los pernos se verificó su resistencia a fuerzas de corte, deformación por tracción, verificación por cono tracción en el concreto y esfuerzos de tracción dentro de la zona agrietada, se obtuvo como resultado que la falla se produjo por agrietamiento del concreto armad

Un enfoque para evaluar la vulnerabilidad sísmica de edificios de concreto reforzado de baja altura

En este estudio se realiza la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de un edificio existente de concreto reforzado de dos niveles, mediante un enfoque determinista, utilizando métodos mecánicos y partiendo del análisis no lineal. Se elaboró un modelo matemático en base al edificio existente, Edificio Original (EO). Luego fue desarrollado el modelo Edificio Redimensionado (ER), el cual se diseñó considerando el principio columna fuerte–viga débil. Finalmente se diseñó el modelo Edificio Método por Desplazamientos (EMD). Los modelos fueron proyectados bajo dos metodologías diferentes, conforme a las normas venezolanas y considerando una amenaza sísmica alta. A través de los resultados del análisis no lineal estático y dinámico, se determinó el comportamiento sísmico de los tres edificios. Se estableció el nivel de daño de las estructuras mediante el procedimiento del índice de daño objetivo y se generaron las curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño, indicando los diferentes Estados Límite que alcanzan las edificaciones. El Edificio Original presentó un comportamiento sismo-resistente poco adecuado y una probabilidad de daño alta para el Estado Límite de daños extensivos. Por el contrario, los edificios ER y EMD presentaron un comportamiento sismo-resistente satisfactorio y una alta probabilidad de daños ligeros. In this study is realized the seismic vulnerability assessment of an existing reinforced concrete building with two levels, through a deterministic approach using mechanical methods and non-linear analysis. A mathematical model of the existing building, Original Building, (EO) was developed. Then, it was developed the Resized Building (ER) model, which was designed considering the strong column-weak beam principle. Finally the model Displacement Method Building (EMD) was designed. These models were projected under two different methodologies, according to Venezuelan codes and considering a high seismic hazard. Through the non-linear static and dynamic analysis, it was obtained the seismic behavior of the three buildings. It was established the level of damage on the structures through the procedure of the objective damage index and were generated fragility curves and probability of damage matrices, indicating the Limit States reaching the buildings. The Original Building presented a non appropriate seismic behavior and a high probability of damage in the limit state of extensive damage. On the other hand, ER and EMD buildings presented a satisfactory earthquake resistant behavior and a high probability of light damage.Postprint (published version

Weighted Symbolic Dependence Metric (wSDM) for fMRI restingstate connectivity : A multicentric validation for frontotemporal dementia

Q1Reporte Científico1-15The search for biomarkers of neurodegenerative diseases via fMRI functional connectivity (FC) research has yielded inconsistent results. Yet, most FC studies are blind to non-linear brain dynamics. To circumvent this limitation, we developed a “weighted Symbolic Dependence Metric” (wSDM) measure. Using symbolic transforms, we factor in local and global temporal features of the BOLD signal to weigh a robust copula-based dependence measure by symbolic similarity, capturing both linear and non-linear associations. We compared this measure with a linear connectivity metric (Pearson’s R) in its capacity to identify patients with behavioral variant frontotemporal dementia (bvFTD) and controls based on resting-state data. We recruited participants from two international centers with different MRI recordings to assess the consistency of our measure across heterogeneous conditions. First, a seed-analysis comparison of the salience network (a specific target of bvFTD) and the default-mode network (as a complementary control) between patients and controls showed that wSDM yields better identification of resting-state networks. Moreover, machine learning analysis revealed that wSDM yielded higher classification accuracy. These results were consistent across centers, highlighting their robustness despite heterogeneous conditions. Our findings underscore the potential of wSDM to assess fMRI-derived FC data, and to identify sensitive biomarkers in bvFTD

Comportamiento sismo-resistente de tres edificios de mediana altura proyectados según las normas venezolanas

Here is presented a study on the seismic vulnerability of three mid-rise structural models projected according to Venezuelan seismic code Covenin 1756-01. Models have similar structural configurations in plant and in inter-story heights. Seismic action uses hybrid accelerograms compatible with the design spectrum characteristic of the metropolitan area Barquisimeto-Cabudare. Damage Evaluation is made through fragility curves and damage indices, including probabilistic approach. Some models showed high probability of severe damage or collapse, suffering significant stiffness degradation and lateral deformations beyond normative limits, showing that relative displacements and stiffness degradation are fundamental indicators for structural damage. It is concluded that to evaluate the behavior of the analyzed structural models subjected to probable seismic action, it ́s required a detailed study of the horizontal displacements, particularly relative displacements between levels and that the provisions of the Venezuelan seismic code may not be sufficient for evaluating the seismic performance of these modelsSe presenta un estudio de la vulnerabilidad sísmica de tres modelos estructurales de mediana altura proyectados según la norma venezolana Covenin 1756-01. Los modelos tienen similares configuraciones en planta y en alturas de entrepiso; en la acción sísmica se utilizaron acelerogramas híbridos, compatibles con el espectro de diseño característico de la zona metropolitana Barquisimeto-Cabudare. El daño se evaluó mediante curvas de fragilidad e índices de daño, incluido el enfoque probabilista. Algunos modelos mostraron altas probabilidades de daño severo o colapso, sufriendo deformaciones laterales y degradaciones de rigidez significativas más allá de límites aceptables normativos, evidenciando que los desplazamientos relativos, y la rigidez son indicadores fundamentales del daño estructural. Se concluyó que para evaluar el comportamiento de los modelos estructurales analizados, sometidos a la acción sísmica probable, se requiere de un detallado estudio de los desplazamientos horizontales, particularmente de los desplazamientos relativos entre niveles, y que las previsiones de la norma venezolana podrían no ser suficientes para la evaluación del desempeño sísmico de estos modelo

Análisis de una junta experimental de columna y vigas de concreto armado-columna de acero para pórticos utilizando correlación de imágenes digitales

This research presents the behavior of a real scale experimental column-beam joint formed by three reinforced concrete elements, 1 column and 2 beams, attached to a structural steel column in the upper level is studied. The specimen in question was subjected to the action of cyclic loads in a single direction, in a pseudostatic test for 5000 s, in order to observe which element of the specimen failed and which the failure mode was. The investigation was based on the use of digital images taken throughout the test, during the loading and unloading cycles, each photo being analyzed with the CORRELI-Q4 subroutine, in order to visualize the places where cracking occurs in the concrete. The use of the application allowed to reveal how cracking in the reinforced concrete occurred during the test, and that the column of reinforced concrete was the one that was most affected by cracking, with cracks just below the concrete beams.En este investigación se estudió el comportamiento de una junta viga-columna experimental a escala real, formada por tres elementos de concreto reforzado, 1 columna y 2 vigas, unidos a una columna de acero estructural en el nivel superior. La probeta en cuestión se sometió a la acción de cargas cíclicas en un solo sentido, mediante un ensayo pseudo-estático por 5000 s, con la finalidad de observar qué elemento de la probeta fallaba y cuál era el modo de falla. La investigación se basó en el uso de imágenes digitales tomadas a la probeta durante el ensayo, y en los ciclos de carga y descarga, siendo analizada cada foto con la sub-rutina CORRELI-Q4, de manera de poder visualizar los lugares donde se produce el agrietamiento en el concreto. El uso de la aplicación permitió revelar como se va produciendo el agrietamiento en el concreto armado a lo largo del ensayo, la columna de concreto armado fue la que resultó más afectada por el agrietamiento, con grietas justo debajo de las vigas de concreto armado.

Analysis of a joint base plate between concrete column-steel columns in the non-linear range

In this research the behavior of a real scale experimental joint (column-beam joint) formed by three reinforced concrete elements, 1 column and 2 beams, attached to a structural steel column in the upper level is studied. The object in question was subjected to the action of cyclic loads in a single direction, in a pseudostatic test for 5000 s, in order to observe which element of the concrete cylinders failed and which the failure mode was. A mathematical model was created in the ABAQUS CAE software, in order to verify that the design of the gasket of the test piece complied with the normative requirements for the design of base plates, based on concrete crushing and thickness of the base plate. In the bolts its resistance to shear forces, tensile deformation, and verification by tensile cone in the concrete and tensile stress within the cracked area was verified, and it was obtained as a result that the failure was produced by cracking of the reinforced concreteEn este trabajo se estudió el comportamiento en el rango lineal y no lineal de una junta (junta viga-columna) en una probeta a escala real, constituida por una columna de concreto unida a dos vigas de concreto mediante un vaciado monolítico; la columna de concreto se conectó a través de una placa base de acero a una columna de acero HEA160 sometida a cargas cíclicas durante un período de 5.000 s, obteniendo así, su curva de comportamiento histerético. Se creó un modelo matemático en el programa ABAQUS CAE a fin de verificar que el diseño de la junta de la probeta cumpliera con los requisitos normativos para el diseño de placas base, en base a aplastamiento del concreto y espesor de la placa. En los pernos se verificó su resistencia a fuerzas de corte, deformación por tracción, verificación por cono tracción en el concreto y esfuerzos de tracción dentro de la zona agrietada, se obtuvo como resultado que la falla se produjo por agrietamiento del concreto armad