Vulnerabilidad sÃsmica de estructuras de concreto reforzado y acero

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I Cuur rss oo Innt I teer rnnaacci iioonnaal ll CISMIDReedduucccci iióónn ddee llaa l VV uul llnneer raabbi iil lli iiddaadd SSí íssmi iiccaa eennEEddi iiff iiccaacci i iioonneess EEsseenncci iiaal lleessLLi iimaa, , 1111- -2299 ddee sseet ti iieembbr ree ddeel ll 22000000I10. Indice de rotulación plástica. Este deberá ser determinado al evaluar todas las rótulasplásticas posibles del edificio, (por lo que se debería considerar el evaluar edificios de pocaaltura), y para cada nivel o entrepiso relacionarlas con el número de rótulas posibles (dos porcada viga o columna), es decir:Indice de Rotulación Plástica = Número de Rótulas posiblesNúmero de Rótulas actuantesTodos los índices mencionados, reflejan una proporción entre las solicitaciones actuantes(derivas, esfuerzos, relaciones geométricas, etc) y las permitidas o límites (estas relaciones seconocen en estadística, como Números Indices), las cuales hacen a la estructura segura.III. UNIFICACION DE LOS INDICES DE VULNERABILIDADActualmente se han llegado a establecer diez índices que cuantifican el nivel de vulnerabilidadque un edificio puede tener cuando sea sometido a un sismo determinado; sin embargo, esnecesario el establecer que índice será mas representativo, al determinar la vulnerabilidad deun edifico. El concepto que se tomará relaciona el nivel de carga sísmica que un edificio puederesistir antes de que colapse.De la determinación del factor ALFA, para un análisis de PUSH OVER, dependen muchosíndices: ductilidad, período de vibración, funcionalidad y rotulación plástica; lo que establece lacorrelación directa que existe entre estos índices y dicho factor.Por lo tanto, se establecerá la siguiente hipótesis: “Si las fuerzas sísmicas determinadas por uncódigo de diseño sísmico, representan el nivel de carga sísmica que puede ser generado porun sismo, y para las cuales se debe diseñar un edificio; el factor ALFA determinaría laresistencia y ductilidad, y por tanto el nivel de carga que puede resistir un edificio antes de queeste colapse”.Si se obtiene un factor ALFA grande, las probabilidades de que un edificio resistafavorablemente la acción de un sismo, de considerable magnitud, son mayores; si por elcontrario el factor ALFA es pequeño, la probabilidad de que un edificio resista la acción de unsismo es menor.Los factores de colapso alcanzados por inestabilidad de los marcos, al realizar un análisis dePUSH OVER, a una muestra de edificios de concreto reforzado y acero, se obtienen dosecuaciones, una para edificios de concreto reforzado y otra para edificios de acero,respectivamente, que refleja la tendencia que los factores de colapso ALFA, tienen en funcióndel número de niveles del edificio, dichas ecuaciones han sido obtenidas siguiendo el métodode mínimos cuadrados.ALFA1 (n) = 1.553 + 0.005 * nALFA 2 (n) = 5.040 + 0.038 * nALFA 3 (n) = 3.611 + 0.002 * nDonde:ALFA1 (n) : factor de colapso teórico para edificios de concreto reforzadoALFA2 (n) : factor de colapso teórico para edificios de aceroALFA3 (n) : factor de colapso teórico para edificios de concreto reforzado y aceron : número de niveles del marcoPara cuantificar entonces el nivel de carga se plantea la siguiente ecuación, que haráreferencia a un índice de carga (IC):INDICE DE CARGA (IC) = [ 1 – ( ALFA real – ALFA ec. ) / ALFA real ]VVULLNEERAA BBI ILL IDAAD I SSÍ ÍSSMI ICAA DEE EESSTTRUCTTURAA SS DEE CONCREETTO REEFFORZZAADO YY AACEERO 8
I Cuur rss oo Innt I teer rnnaacci iioonnaal ll CISMIDReedduucccci iióónn ddee llaa l VV uul llnneer raabbi iil lli iiddaadd SSí íssmi iiccaa eennEEddi iiff iiccaacci i iioonneess EEsseenncci iiaal lleessLLi iimaa, , 1111- -2299 ddee sseet ti iieembbr ree ddeel ll 22000000Donde:- IC: Indice de carga- ALFA real : factor de colapso determinado mediante un análisis de PUSH OVER, con elprograma PLAST.- ALFA ec. : factor de colapso límite, determinado por las ecuaciones planteadasEsta expresión determina la proximidad del índice de carga actuante respecto al limiteestablecido por las ecuaciones planteadas. Sin embargo, si el ALFA real, esta por debajo dellimite planteado el nivel de carga crece considerablemente y por lo tanto, la vulnerabilidadaumenta de igual manera. De estas observaciones podemos decir que ciertos índices devulnerabilidad cobran una mayor importancia al disminuir el valor del factor de colapso ALFA , ypor el contrario su importancia decrece al aumentar el factor.Se plantea entonces que ciertos índices de vulnerabilidad sean afectados por el índice decarga calculado para un edificio determinado, el cual podrá ser de reducción si es menor a unoy le dará mayor importancia a los demás índices que no son afectados, y será de amplificaciónsi es mayor a uno, y por ende resaltará los índices afectados y restará importancia a los que noson afectados.Se plantea además que la forma de calcular la vulnerabilidad global de la estructura (VGE), serealice con la siguiente expresión:VGE = NC ( I2 + I6 + I8 + I9 + I10 ) + ( I1 + I3 + I4 + I5 +I7 ) [ 1.010Donde:VGE : vulnerabilidad global de la estructuraNC : nivel de cargaIi : índice de vulnerabilidad iLa expresión es promediada al ser dividida entre el número de índices evaluados, y se aclaraque en todo caso el valor de VGE no podrá ser mayor a la unidad, ya que el Indice de Carga enningún caso podrá tomar un valor que tienda al infinito, ya que teóricamente sería imposibleque una estructura alcanzará un valor de colapso tan bajo, idealmente sería 1.4, el cualrepresenta el valor de seguridad utilizado al hacer las combinaciones de cargas para el diseñode un edificio. Este Indice de Vulnerabilidad se podría relacionar con una escala de daños en laconstrucción, para lo cual se plantea adoptar en un principio la escala EMS-92, la cual seexplica a continuación.CLASIFICACIÓN DE LOS DAÑOS EN LAS CONSTRUCCIONESSegún escala de intensidad Medvedev-Sponhever-Karnis (MSK).• GRADO 1: (0.00
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