Comparación entre el análisis determinista y probabilista del riesgo sísmico de estructuras PDF Download
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Author: Yeiry M. Rodríguez Ángeles
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Languages : es
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[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.
Author: Yeiry M. Rodríguez Ángeles
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[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.
Author: Yeudy Felipe Vargas Alzate
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Languages : es
Pages : 299
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Esta tesis propone una metodología de evaluación del daño sísmico basada en el método del espectro de capacidad pero con un enfoque probabilista que se apoya en simulaciones Monte Carlo. Así la acción sísmica, la estructura y el daño esperado se consideran y se analizan como variables aleatorias. La metodología, que se valida mediante el análisis dinámico incremental, es una nueva, robusta y potente herramienta de análisis de riesgo tanto a nivel de edificios individuales como a nivel urbano y regional. La validación mediante el análisis dinámico, de hecho, ha supuesto crear también una metodología probabilista basada en el análisis dinámico incremental. El daño esperado puede obtenerse para cualquier intervalo de confianza permitiendo así, a los gestores de la protección civil la elección de los niveles prioritarios o de interés. Como el análisis dinámico incremental requiere acelerogramas, se ha optado por usar registros de terremotos y se ha diseñado una técnica que, para una determinada base de datos, permite optimizar, minimizando la dispersión, el número de acelerogramas compatibles con un determinado espectro de respuesta; de esta forma la incertidumbre en la acción sísmica se considera de una manera adecuada. Aunque a efectos metodológicos, se ha estimado suficiente y adecuado considerar como variables aleatorias gaussianas sólo las propiedades resistentes del hormigón y el acero, con todo se ha introducido también una nueva e interesante forma de incorporar la variabilidad espacial de la resistencia de vigas y columnas. Los desarrollos metodológicos se ilustran con numerosos casos de estudio de edificios existentes y bien documentados. En particular, se han estudiado los edificios de hormigón armado con forjados reticulares, clasificados en altos, de altura mediana y bajos. Este estudio se ha realizado considerando acciones sísmicas compatibles con los espectros previstos en el eurocódigo EC8 para terremotos tipo 1 y tipo 2 y para suelos A, B, C, D y E. La aplicación del método a edificios irregulares ha confirmado la insuficiencia de modelos 2D en estructuras asimétricas. Así, el método probabilista se ha aplicado a dos edificios de especial importancia para escenarios sísmicos de interés. El primero es el hospital de Vielha, para la acción sísmica con un periodo de retorno de 475 años; el segundo es un edificio del Barrio de San Fernando en Lorca, que fue severamente dañado por el terremoto del mes de mayo de 2011. En este segundo caso la acción sísmica se ha definido de forma determinista mediante las dos componentes horizontales de aceleración registradas en la ciudad. En los análisis 3D se ha incorporado el efecto de direccionalidad, concluyendo que edificios del mismo tipo situados en un mismo lugar pueden sufrir daños significativamente distintos dependiendo sólo de su orientación azimutal. Los resultados obtenidos en el caso de Lorca son compatibles con los daños observados lo que contribuye a validar el método probabilista y los desarrollos implementados en esta tesis.
Author: Roberto Rochel Awad
Publisher: Universidad EAFIT
ISBN: 9587201175
Category : Technology & Engineering
Languages : es
Pages : 388
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En el presente texto se ilustra el procedimiento de análisis y diseño sísmico de un edificio de acuerdo con el Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes, NSR-10. Se desarrolla un modelo analítico lineal de pórticos tridimensionales, se analiza una estructura en el espacio y se ilustra y desarrolla el diseño y detalle de los diferentes elementos que lo conforman como son las columnas, vigas, nudos y muros. No sólo se aplica la norma sino que se discuten sus disposiciones y se compara con las normas de otros países.
Author: Jairo Andrés Valcárcel Torres
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Languages : es
Pages : 1622
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Los daños por terremotos en edificios y sistemas esenciales han motivado la definición de estándares de comportamiento de estas instalaciones, buscando reducir las pérdidas económicas y la pérdida de funcionalidad. Varias iniciativas nacionales y regionales han sugerido procedimientos para la evaluación del comportamiento y fragilidad de los edificios. Estos avances han dado soporte para la gestión de programas nacionales y regionales para la reducción de la vulnerabilidad de instalaciones esenciales, en los cuales se debe decidir entre ejecutar obras de reforzamiento o bien, renovar la infraestructura. En este trabajo se adoptan y presentan metodologías para evaluar la seguridad y riesgo sísmico, así como la factibilidad de las actividades de reducción de pérdidas, con el fin de priorizar el análisis detallado y orientar programas de reducción de la vulnerabilidad sísmica de edificios y sistemas esenciales. Estos procedimientos se aplican en diferentes casos de estudio, a escala local, regional, nacional y supranacional, realizando evaluaciones sobre centros educativos y centros de salud, entre otros edificios de importancia especial. Respecto a la evaluación de la seguridad sísmica de los edificios esenciales, se adopta un método simplificado basado en espectros de capacidad, propuesto en el proyecto RISK UE para evaluar su comportamiento y calificar su seguridad de acuerdo a los estándares sugeridos por el Comité VISION 2000. Para este análisis, los edificios se clasifican en tipologías estructurales para las cuales se conocen espectros de capacidad. Para estimar la acción sísmica (en roca firme), se adaptan espectros de amenaza uniforme a las formas espectrales del Eurocódigo 8. Para evaluar la acción sísmica en superficie, se emplean espectros de respuesta para diferentes tipos de suelo, de acuerdo a los resultados de estudios de mesozonación sísmica. A partir de la evaluación del comportamiento y daño esperado de los edificios, se presentan alternativas para evaluar las pérdidas económicas, índices de funcionalidad, así como estimaciones del tiempo de recuperación, que permiten identificar las instalaciones más críticas. Estos procedimientos se aplican a edificios esenciales de Cataluña (España), considerando periodos de retorno de 475 y 975 años. A escala local, esta metodología se aplica a los edificios esenciales ubicados en la Comarca de Val d'Arán. Este análisis permite evaluar su seguridad y priorizarlos según los daños esperados. De estos resultados se encuentra que cerca del 70% de los edificios son operacionales para periodos de retorno de 475 años. Para periodos de retorno de 975 años, son menos del 10% los edificios no cumplen con el nivel de comportamiento de seguridad de la vida. En cuanto a los daños esperados, el promedio de las instalaciones, para un periodo de retorno de 475 años, tienen un índice de pérdida económica del 25%. En cuanto a su funcionalidad, se observa que cerca del 50% tienen un índice de funcionalidad menor a 0.5. A escala regional, el mismo procedimiento se aplica para evaluar la seguridad de un conjunto de centros educativos de Cataluña, compuesto por instalaciones ubicadas en la Comarca de Val d'Aran, en la Provincia de Girona, así como edificios construidos con sistemas industrializados, la mayoría situados en la Provincia de Barcelona. Del total de centros analizados, para un periodo de retorno de 475 años, son menos del 5% las instalaciones que no cumplen con el nivel de comportamiento operacional. Para un periodo de retorno de 975 años, todos los centros educativos cumplen con el requisito de seguridad de la vida. El promedio de la pérdida económica de los centros de Girona se encuentra entre el 15% y el 20%. El promedio de la pérdida económica del conjunto de edificios industrializados es inferior al 5%. Para los centros educativos de de Val d'Aran, el promedio de la pérdida económica es del 25%. En forma similar, se desarrolla una evaluación de la seguridad de un conjunto de hospitales públicos de Cataluña. Para eventos de periodo de retorno de 475 años, cerca del 16% no cumplen el nivel de comportamiento operacional. Para eventos de periodo de retorno de 975 años, todos los hospitales cumplen con el requisito de seguridad de la vida. Además de la evaluación del comportamiento, se estiman índices de pérdida económica, de funcionalidad y se propone un Índice de Vulnerabilidad de Hospitales que incluye aspectos estructurales, no estructurales y de capacidad de respuesta a emergencias. Como complemento a la verificación de estándares de seguridad, en este trabajo se adoptan metodologías para la estimación de pérdidas esperadas ante un conjunto de eventos potencialmente dañinos, descritos por su magnitud y tasa de recurrencia. Dichos eventos se generan de acuerdo a la sismicidad de la zona de estudio. Para cada evento se evalúan las aceleraciones espectrales correspondientes al lugar donde se hallan las instalaciones empleando leyes de atenuación. Los edificios se clasifican en tipologías estructurales para las cuales se desarrollan curvas de vulnerabilidad. Dichas curvas relacionan la pérdida esperada y su desviación estándar con la aceleración espectral. Bajo este análisis es posible estimar la pérdida máxima probable para eventos de diferentes periodos de retorno, así como la pérdida anual esperada. Esta metodología se aplica a escala supranacional para evaluar relaciones de beneficio-costo de la reducción del riesgo sísmico en el área construida de centros educativos públicos de países de América Latina. Este análisis se centra en las pérdidas económicas y permite identificar los países en los cuales resulta viable la intervención estructural. Estos resultados se comparan con índices de progreso del sector educativo y de inversión pública en educación, con el fin de identificar los países en los cuales, los daños en la infraestructura escolar representan altos costos de oportunidad y pueden afectar el cumplimiento de los objetivos y metas en educación. Para la gestión de la seguridad de los edificios y sistemas esenciales, además de la estimación de las pérdidas económicas, es de interés evaluar las pérdidas asociadas a la interrupción del servicio durante terremotos, así como los impactos del desastre. Para el primer caso, se desarrolla un modelo para evaluar la respuesta de los hospitales durante eventos sísmicos. En este modelo se estiman el número de pacientes ingresados, en espera y no tratados oportunamente en un conjunto de hospitales. Este análisis se desarrolla para el conjunto de hospitales públicos de Cataluña para periodos de retorno de 475 y 975 años, así como para un conjunto de eventos generados de acuerdo a la peligrosidad sísmica de la región de estudio. De este análisis se encuentra que los hospitales con comportamiento crítico son aquellos ubicados en las zonas de mayor densidad de población y de mayor peligrosidad sísmica, en las cuales se espera que ocurran más heridos y que los hospitales puedan tener mayores daños. Para periodos de retorno de 475 años, el porcentaje de heridos no tratados oportunamente en el sistema puede llegar a ser del 8% y del 25% para periodos de retorno de 975 años. Para evaluar el impacto socioeconómico de los daños por terremotos en edificios esenciales, en este trabajo se adoptan metodologías para estimar los efectos sobre la población asociados a la reducción del funcionamiento de las instalaciones luego de eventos sísmicos. Estos procedimientos se aplican a un conjunto de hospitales públicos de Cataluña, con el fin de evaluar la reducción en la producción de salud, teniendo en cuenta diferentes escenarios de daños. La producción de salud se considera como el resultado de los servicios médicos ofrecidos con la infraestructura y recursos hospitalarios disponibles, los cuales influyen en la salud de la población. La producción de salud se mide en términos de la tasa de mortalidad (número de personas fallecidas anualmente por cada mil habitantes). De esta manera, una reducción en la producción de salud está relacionada con aumentos en la tasa de mortalidad. En el modelo adoptado, la producción de salud se relaciona con indicadores de los recursos sanitarios como el número de camas, personal médico y el diagnóstico de pacientes empleando nuevas tecnologías. De los resultados de este análisis se encuentra que, para escenarios de periodo de retorno de 475, la reducción en la producción de salud está relacionada con incrementos en la tasa de mortalidad de 0.84 muertos por cada mil habitantes. Dicho incremento es de de 1.14 para periodos de retorno de 975 años. Las metodologías propuestas y los resultados obtenidos son útiles para evaluar la importancia de la seguridad sísmica de los edificios y sistemas esenciales. Además de la verificación de los estándares de seguridad, los índices de pérdida económica, de funcionalidad, el análisis ..
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Book Description
Este trabajo es una contribución al desarrollo y aplicación de métodos avanzados de análisis de riesgo sísmico en grandes ciudades y se ha estructurado en dos partes: la primera establece el marco teórico de los estudios de riesgo sísmico, detallando los modelos y desarrollos avanzados para la evaluación del daño físico sobre edificios residenciales y de su impacto sobre la población, así como otros aspectos con él relacionados; la segunda describe la aplicación a Barcelona. Se usan dos métodos que se aplican a dos escenarios. El primer método, al que nos referimos como Método del Índice de vulnerabilidad (MIV), considera cinco estados de daño no nulo, define la acción en términos de intensidad macrosísmica y el edificio mediante un índice de vulnerabilidad; el grado de daño esperado se efectúa mediante funciones semiempíricas que dependen de la intensidad y del índice de vulnerabilidad. El segundo método, al que nos referimos como Método del Espectro de Capacidad (MEC) considera cuatro estados de daño no nulo, define la acción sísmica en términos de espectros de respuesta, y el edificio por medio de su espectro de capacidad. El grado de daño esperado se obtiene mediante el desarrollo de curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño. Para la aplicación de ambos métodos a Barcelona se usa un escenario determinista y uno probabilista. Otra de las aportaciones relevantes de esta investigación es la creación de una herramienta, potente y versátil, diseñada sobre un Sistema de Información Geográfica (SIG) o Geographic Information System (GIS). Esta aplicación permite la integración, explotación y gestión de los datos. Este tipo de programas es imprescindible para cartografiar escenarios georreferenciados y va más allá de la aplicación concreta, pues su actualización es rápida y es de fácil adaptación para estudios de otros riesgos en la misma ciudad o en otras ciudades. Los resultados obtenidos son consistentes con la evolución histórica de la ciudad y con su c.
Author: Andrzej S. Nowak
Publisher: CRC Press
ISBN: 0415675758
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 411
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Book Description
Reliability of Structures enables both students and practising engineers to appreciate how to value and handle reliability as an important dimension of structural design. It discusses the concepts of limit states and limit state functions, and presents methodologies for calculating reliability indices and calibrating partial safety factors. It also supplies information on the probability distributions and parameters used to characterize both applied loads and member resistances. This revised and extended second edition contains more discussions of US and international codes and the issues underlying their development. There is significant revision and expansion of the discussion on Monte Carlo simulation, along with more examples. The book serves as a textbook for a one-semester course for advanced undergraduates or graduate students, or as a reference and guide to consulting structural engineers. Its emphasis is on the practical applications of structural reliability theory rather than the theory itself. Consequently, probability theory is treated as a tool, and enough is given to show the novice reader how to calculate reliability. Some background in structural engineering and structural mechanics is assumed. A solutions manual is available upon qualifying course adoption.
Author: James Gleick
Publisher: Vintage
ISBN: 0307379574
Category : Science
Languages : en
Pages : 400
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Book Description
From the bestselling author of the acclaimed Chaos and Genius comes a thoughtful and provocative exploration of the big ideas of the modern era: Information, communication, and information theory. Acclaimed science writer James Gleick presents an eye-opening vision of how our relationship to information has transformed the very nature of human consciousness. A fascinating intellectual journey through the history of communication and information, from the language of Africa’s talking drums to the invention of written alphabets; from the electronic transmission of code to the origins of information theory, into the new information age and the current deluge of news, tweets, images, and blogs. Along the way, Gleick profiles key innovators, including Charles Babbage, Ada Lovelace, Samuel Morse, and Claude Shannon, and reveals how our understanding of information is transforming not only how we look at the world, but how we live. A New York Times Notable Book A Los Angeles Times and Cleveland Plain Dealer Best Book of the Year Winner of the PEN/E. O. Wilson Literary Science Writing Award
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Category : Shear strength of soils
Languages : en
Pages : 388
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Book Description
Author: Paolo Gasparini
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3540722416
Category : Science
Languages : en
Pages : 363
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Book Description
The book provides information on the major EEW systems in operation and on the state-of-the-art of the different blocks forming an EW system: the rapid detection and estimation of the earthquake’s focal parameters, the signal transmission, the engineering interface and the information reliability/false alarm problem. It is the first time that so many aspects of EEW systems have been specifically focused upon within a single book.
Author: A. H.-D. Cheng
Publisher: Computational Mechanics
ISBN:
Category : Mathematics
Languages : en
Pages : 696
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Book Description
This text examines the computational aspect of applying the stochastic technique to the analysis of engineering mechanics problems. It includes research from fields where the techniques have reached a considerable level of sophistication and from those areas new to the stochastic approach.
