Análisis estático no lineal: aplicación de métodos avanzados a un edificio típico de la República Dominicana

Abstract

En el presente trabajo se evalúa el daño sísmico esperado en una estructura de mampostería reforzada típica de la República Dominicana mediante la aplicación del análisis estático no lineal con el objetivo de determinar el espectro de capacidad, su punto de desempeño y las curvas de fragilidad; comparando los resultados obtenidos con la metodología de Capacidad espectral propuesta por el RISK-UE, con los obtenidos al aplicar un nuevo modelo de daño propuesto recientemente. La estructura estudiada es una edificación de vivienda familiar de tres niveles ubicada en la República Dominicana, que fue construida en el año 2007 y que utiliza muros de carga de mampostería reforzada con entrepisos compuestos por losas rígidas de concreto armado. Para la solicitación sísmica se emplea el espectro de respuesta elástica previsto en el reglamento sísmico del país en cuestión. El software de análisis estructural utilizado para obtener las curvas de capacidad mediante la realización del análisis estático nolineal Pushover es Seismostruct_v7. Los principales resultados demuestran que la estructura resiste la solicitación a la que fue sometida, sin embargo, el daño esperado alcanza probabilidades altas en los estados MODERADO y SEVERO. Este valor de probabilidades varía según el método utilizado obteniéndose mayor daño en el nuevo modelo de daño implementado. Estas diferencias se atribuyen a los diferentes criterios para fijar los umbrales de los estados de daño que, en el modelo RISK-UE provienen de la forma bilineal del espectro de capacidad y, en el caso del nuevo modelo, provienen de indicadores de daño consistentes con el índice de daño de Park y Ang. Estudios adicionales, tanto empíricos como computacionales, deben ayudar a discernir cuál de los dos modelos representa mejor el comportamiento de estructura reales, aunque, nuestra impresión es que el método de RISK-UE infravalora el daño esperado. Finalmente, en esta tesis se ha aplicado también el modelo paramétrico para ajustar el espectro de capacidad, obteniéndose los cinco parámetros que definen totalmente la curva. Se ha observado, con todo, que el modelo no captura bien cambios rápidos de rigidez, probablemente causados por rupturas parciales, frágiles y bruscas, de la estructura por lo que se recomienda avanzar hacia los ajustes de la curva de capacidad por tramos.

In this work the expected seismic damage in a reinforced masonry structure typical of the Dominican Republic is evaluated by applying nonlinear static analysis in order to determine the capacity spectrum, the performance point and fragility curves. The damage model of the RISKUE project and the new one recently proposed parametric are applied and the obtained results are compared. The structure under analysis is a three stories family housing building located in the Dominican Republic, which was built in 2007 and uses reinforced masonry load-bearing walls and rigid concrete slabs. The seismic action considered has been the elastic response spectrum provided in the seismic regulations of the Dominican Republic. The software used is the Seismostruct_v7 Program. The main results show that the structure withstands well the applied stresses; however, the expected damage reaches high probabilities for Moderate and Severe damage states. These probabilities vary depending on the method used. The probabilities are higher when the new damage model is used. These differences may be attributed to the different criteria used for the damage states’ thresholds that, in the Risk-EU model, are based on the bilinear capacity spectrum and, in the new damage model, are based on damage pointers consistent with the Park and Ang damage index. Further studies, both empirical and computational, should help to discern which of the two models best represents the behavior of real structure, though, our impression is that the Risk-EU model might underestimate the expected damage. Finally, the parametric model to fit the capacity spectrum has been also applied in this thesis, and the five parameters that fully define the capacity curve have been obtained. However, it has been observed, that quick changes in stiffness, probably due to partial, fragile and sudden breaks, are not well captured; so it is recommended to apply more sophisticated piecewise models.