Fragility functions for reinforced concrete buildings in Colombia product of the National Seismic Risk Model

1 de 8 EDIFICIO DE MUROS DELGADOS DE CONCRETO REFORZADO ARMENIA – 8 PISOS 1. Atributos primarios Son los atributos seleccionados desde el modelo de exposición y corresponden a las variables que pueden ser recolectadas de un edificio sin necesidad de un procesamiento o análisis numérico del mismo. Tipología Localización Altura (m) Grupo en altura Área Planta (m2) Ancho (B) – Largo (L) Año de construcción MCR ARM 20 BAJOS 759 43.3 – 17.5 2014 ZAS1 (NSR-10) NDE2 (NSR-10) Tipo de suelo (NSR-10) Taxonomía fragilidad ALTA DES3 D CR4/MD5/DES/H:8 Muros protagónicos 1 Zona de amenaza sísmica. 2 Nivel de disipación de energía. 3 Capacidad Disipación de Energía. 4 Concreto reforzado. 5 Muros delgados. 2 de 8 2. Atributos secundarios Son los atributos seleccionados con características del comportamiento de los edificios, los cuales son representativos y que condicionan el desempeño estructural, tales como: Índice de muros (WI), Relación de aspecto media (Aravg), Relación de carga axial media (ALRavg) e índice de rigidez (Hw/Tcr). A continuación, se presenta de manera global el valor de cada atributo dentro de la base de datos. La categoría de muros asociada a la relación de aspecto (Ar) se define como muros cortos (Ar≤4), medianos (4<Ar≤10), largos (Ar>10). 3 de 8 3. Resultados del análisis pushover del arquetipo La capacidad del arquetipo es presentada en este capítulo a partir de la relación entre la resistencia a corte (Vb, kN) y la resistencia a desplazamientos por medio de la deriva de techo (RDR, %). Adicionalmente se presenta la idealización de la curva pushover con una propuesta bilineal y trilineal. Se identifican algunos estados límites medidos sobre la curva. Finalmente, con base en la idealización, se calcula el factor de ductilidad estructural (μs), el factor de sobreresistencia (Ω) y el factor de reducción de fuerzas (R). Arquetipos Ductilidad (μs) Sobreresistencia (Ω) R 0058_L 2.6 1.5 3.6 0058_T 2.1 2.0 2.1 4 de 8 4. Demanda sísmica (IM) El set de registros se definió con base en el estudio por la UniNorte a partir de la metodología CSS (Conditional Scenario Spectra) Artera et al. 2019, fueron seleccionados para las ciudades más representativas, la zona de amenaza sísmica, el tipo de suelo, periodo de retorno (TR, años) y los periodos condicionales (T*, seg). La aceleración espectral en términos de (g) para el periodo condicional más cercano al periodo fundamenta, fue la utilizada como medida de intensidad (IM). Ciudad ZAS Tipo de suelo T* (seg) Nivel de amenaza (TR, años) Cantidad Registros IM Sa(T*) ARM ALTA Suelo [0.1, 0.3, 0.6, 0.7] AMZ1: 75 a 150 230 Sa(0.3)_L, Sa(0.3)_T AMZ3: 225 a 475 232 AMZ5:975 a 2475 230 AMZ7: 4975 a 9975 216 AMZ8: 1.5(AMZ7) 216 AMZ9: 2.0(AMZ7) 216 AMZ10: 2.5(AMZ7) 216 Se presenta el set de espectro de respuesta para el periodo condicional más cercano al periodo fundamental del arquetipo junto con los parámetros dinámicos. Arquetipos Wt (kN) T arquetipo (seg) Sa diseño (g) Sd diseño (m) 0058_L 12367 0.34 0.812 0.023 0058_T 9206 0.3 0.812 0.018 5 de 8 5. Umbrales de daño Los umbrales de daño se definen de acuerdo con el desempeño de muros delgados en concreto reforzado. Los valores asociados a los umbrales de daño fueron definidos para cada arquetipo, de acuerdo con la respuesta no lineal de cada arquetipo. A continuación, se describe cada uno de ellos. • DS1: Se tienen daños mínimos que no afectan significativamente a la estructura. Puede haber pequeñas grietas, desprendimiento de estuco o pintura, pero no se compromete la integridad estructural ni la seguridad. • DS2: Se tienen daños más notorios y pueden afectar la estabilidad y funcionalidad de algunos elementos. Pueden presentarse grietas más extensas, daños en elementos no estructurales, deformaciones perceptibles o pérdida de algunas funciones de uso de la edificación. • DS3: En este estado los daños son significativos y afentan considerablemente la integridad estructural y la funcionalidad de algunos elementos. Pueden existir grietas extensas, deformaciones severas, fallas parciales en elementos estructurales o pérdida de funciones de uso importantes de la edificación. • DS4: En este estado la estructura ha perdido su capacidad de carga o funcionalidad. Se considera una situación de colapso total o parcial, donde la estructura ya no es segura ni puede cumplir con su propósito original. El parámetro de desempeño estructural (EDP) fue definido a partir de la deriva de techo (RDR, %) en el arquetipo. Este EDP es extensivamente implementado para definir el daño global de sistemas de muros delgados. Arquetipos DS1 DS2 DS3 DS4 0058_L 0.18 0.435 1.17 1.5 0058_T 0.144 0.348 0.936 1.2 6 de 8 6. Respuesta del análisis cronológico no lineal La respuesta del arquetipo fue generada usando análisis cronológico no lineal. El perfil de derivas entre piso máximo (SDRmax) fue obtenido para cada registro y su dispersión se presenta a partir un diagrama de caja y bigotes por piso. Además, se muestra el perfil de derivas para los estados de 1era fluencia y capacidad máxima obtenidos a partir del pushover (PO). La altura entre piso esta normalizada con respecto a la altura total del arquetipo (hi/ht). Para las funciones de fragilidad es necesario establecer una correlación entre la intensidad del movimiento del suelo (IM) y un determinado parámetro de demanda ingenieril (EDP). La dispersión de la respuesta del arquetipo es presentada para cada dirección. Dónde: • (a). Ln(EDP) vs Ln(IM), muestra la nube de puntos para cada nivel de amenaza; • (b). Ln(EDP) vs Bineado IM, muestra la dispersión por IMbin, se resaltan los percentiles 15, 50 y 85 para observar la volatilidad de la respuesta; • (c). densidad de probabilidad en IMbins de interés, se extrae el IMbin más cercano al Sa de diseño elástico y el Sa asociado al MCE (Maximum Considered Earthquake), donde MCE es considerado como 1.50 (Sadiseño). Adicionalmente, se presentan los límites por umbral de daño. 7 de 8 7. CURVAS DE FRAGILIDAD Proporcionan la probabilidad que un arquetipo supere un umbral de daño dado, como una función de IM. A continuación, se presentan las curvas de fragilidad para cada dirección por estado de daño. Adicionalmente, se presenta el diagrama de cajas y bigotes con la dispersión del parámetro ƟDSi obtenida para cada arquetipo dentro 8 de 8 del grupo en altura descrito en los atributos primarios. Finalmente, se resumen los parámetros estadísticos de las curvas de fragilidad (es decir, mediana (ƟDSi) y la deviación estándar (βDSi). Arquetipos ƟDS1 βDS1 ƟDS2 βDS2 ƟDS3 βDS3 ƟDS4 βDS4 0058_L 0.365 0.701 1.073 0.699 2.621 0.626 3.188 0.64 0058_T 0.401 0.612 0.962 0.617 2.42 0.596 2.892 0.63