Comparación entre el análisis determinista y probabilista del riesgo sísmico de estructuras

Abstract

[CASTELLÀ] En la evaluación del riesgo sísmico de estructuras intervienen dos variables, la acción sísmica y la capacidad de la estructura. Ambas variables son aleatorias. No obstante, en la práctica cotidiana, no se incluye adecuadamente las incertidumbres asociadas a estas variables cuando se evalúa el riesgo sísmico. En este trabajo se presenta una comparación entre las estimaciones deterministas y probabilistas del cálculo de riesgo sísmico usando como herramienta el análisis dinámico no lineal. Como objeto de estudio se presenta el modelo estructural de un edificio ubicado en la localidad de Lorca que sufrió daños tras el terremoto del pasado mayo de 2011. El primer paso consiste en estimar el riesgo sísmico de este edificio a partir de un cálculo determinista considerando valores medios y característicos de las variables implicadas en el cálculo. En el segundo caso se hace una evaluación del riesgo sísmico probabilista. Al ser la acción sísmica una variable conocida sólo se analizarán las incertidumbres asociadas a las propiedades mecánicas de los materiales y a la carga viva que actúa sobre la edificación. Para considerar el efecto de estas incertidumbres se ha usado el método de simulación aleatoria de Monte Carlo. Finalmente, se procede a comparar los resultados obtenidos con los dos enfoques. Las variables a comparar son el daño sísmico a partir de la expresión de Park y Ang, los desplazamientos máximos, los cortantes máximos en la base entre otras. Cabe destacar que las estimaciones de daño obtenidas son compatibles con los daños observados en una inspección posterior al sismo. Esto indica una buena correspondencia entre el modelo empleado y la estructura real. No obstante, se muestra que el enfoque determinista puede no ser el más adecuado para estimar el riesgo sísmico debido a la no linealidad de la respuesta.

[ANGLÈS] In seismic risk assessment of structures are involved two main variables, the seismic action and the capacity of the structure. Both are random variables. However, daily practice, not properly includes the uncertainties associated with these variables when assessing the seismic risk. This work presents a comparison between deterministic and probabilistic estimates of seismic risk calculation by using nonlinear dynamic analysis. As a case of study, the structural model of a building located in the town of Lorca affected after the last earthquake ocurred on May 2011, is presented. The first step is to estimate the seismic risk of this building from a deterministic calculation considering average and characteristic values of the variables involved in the calculation. In the next step the seismic risk is assessed by using a probabilistic approach. As the seismic action is known, in this work, only the uncertainties related to the mechanical properties of the materials and the live load acting on the building are considered. To consider the effect of these uncertainties we have used Monte Carlo simulation. Finally, we proceed to compare the results obtained with the two approaches. The variables compared are the damage obtained from the seismic expression of Park and Ang, the maximum roof displacement and the maximum shear on the basis, among others. Notably damage estimates obtained are consistent with the damage observed in post-quake inspection. This consistency between observed and calculated damage indicates a good match between the model used and the actual structure. However, it is also shown that the deterministic approach may not be the most suitable for estimating seismic risk, mainly due to non-linearity of response of the building.