Esteva Lima 050516.pdf

DISEDISEO SO SSMICO BASADO EN DESEMPESMICO BASADO EN DESEMPEO:O:DE PRINCIPIOS BDE PRINCIPIOS BSICOS SICOS A MA MTODOS PRTODOS PRCTICOSCTICOS

Luis EstevaLuis Esteva

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAALIMA, PERLIMA, PER 20052005

OBJETIVOS DEL DISEOBJETIVOS DEL DISEO SO SSMICOSMICO

EvitarEvitar el el colapsocolapso ante la ante la acciaccinn de de sismossismosde de intensidadintensidad excepcionalmenteexcepcionalmente elevadaelevada

EvitarEvitar dadaoo estructuralestructural ante ante movimientosmovimientos de de intensidadintensidad moderadamoderada

ProtecciProteccinn con con respectorespecto a a dadaosos materialesmaterialesante ante intensidadesintensidades bajasbajas

SeguridadSeguridad contra contra colapsocolapso parapara intensidadesintensidadesexcepcionalmenteexcepcionalmente elevadaselevadasTranquilidadTranquilidad y y comodidadcomodidad de de ocupantesocupantes parapara

intensidadesintensidades moderadasmoderadasProtecciProteccinn con con respectorespecto a a dadaosos materialesmateriales parapara

intensidadesintensidades bajasbajasFacilidadFacilidad de de reparacireparacinn y y rehabilitacirehabilitacinn en en casocaso

de de dadaooPrevenciPrevencinn de de acumulaciacumulacinn de de dadaooProtecciProteccinn a a estructurasestructuras y personas en lay personas en la

vecindadvecindad

DISEDISEO SO SSMICO BASADO EN SMICO BASADO EN CONFIABILIDAD Y DESEMPECONFIABILIDAD Y DESEMPEOO

Metas cuantitativas de diseMetas cuantitativas de diseoo9Sistemas con niveles de confiabilidad y

desempeo ptimos en el ciclo de vida Medios y herramientasMedios y herramientas9 Indicadores cuantitativos adecuados de las

metas de confiabilidad y desempeo9 Formatos de diseo que conduzcan a un

balance entre la simplicidad y el cumplimiento preciso de las metas

ALCANCEALCANCE

DescripciDescripcin y cuantificacin y cuantificacin del desempen del desempeoo PredicciPrediccin probabilista de la respuesta dinn probabilista de la respuesta dinmicamica AnAnlisis de vulnerabilidad: estimacilisis de vulnerabilidad: estimacin de las n de las

funciones de confiabilidad y de dafunciones de confiabilidad y de dao esperadoo esperado Establecimiento de criterios de diseEstablecimiento de criterios de diseo o ptimoptimo Desarrollo y calibraciDesarrollo y calibracin de algoritmos de ann de algoritmos de anlisis lisis

y disey diseo adecuados para las aplicaciones o adecuados para las aplicaciones prprcticascticas

Retos de investigaciRetos de investigacin e implementacin e implementacinn

ALCANCEALCANCE


funciones de confiabilidad y de dafunciones de confiabilidad y de dao esperadoo esperado Establecimiento de criterios de diseEstablecimiento de criterios de diseo o ptimo ptimo Desarrollo y calibraciDesarrollo y calibracin de algoritmos de ann de algoritmos de anlisis lisis



DESCRIPCIDESCRIPCIN DEL DESEMPEN DEL DESEMPEOO 11 Modos de daModos de dao:o:

a) a) MiembrosMiembros estructuralesestructuralesReduccin de rigidezDegradacin de resistencia

b) b) ElementosElementos no no estructuralesestructuralesAgrietamientoFracturaPrdida total

DESCRIPCIDESCRIPCIN DEL DESEMPEN DEL DESEMPEOO 22 Modos de daModos de dao:o:

c)c) Contenidos e instalacionesContenidos e instalacionescada, volteodistorsinvibracin excesiva

d) Ocupantes: incomodidad, intranquilidadd) Ocupantes: incomodidad, intranquilidad

Mecanismos y condiciones de fallaMecanismos y condiciones de fallaDuctilidad de entrepisoDuctilidad de entrepisoMomento de volteoMomento de volteoInestabilidad P Inestabilidad P delta delta

DESCRIPCIDESCRIPCIN DEL DESEMPEN DEL DESEMPEOO 33 RespuestasRespuestas relacionadasrelacionadas con el con el dadaoo

-- DistorsionesDistorsiones y y demandasdemandas de de ductilidadductilidadLocal (miembro, seccin)Sub-sistema (piso)Sistema (global)

-- EfectosEfectos de de cargacarga ccclicaclica: : fatigafatiga de de bajobajo ciclajeciclaje

-- AceleracionesAceleraciones y y velocidadesvelocidades locales: locales: volteovolteo de de equipoequipo y y murosmuros

DESCRIPCIDESCRIPCIN DEL DESEMPEN DEL DESEMPEOO 44 ConsecuenciasConsecuencias y y costoscostos de de loslos dadaosos

-- ReparaciReparacinn y y reemplazoreemplazo-- PPrdidardida de de funcionalidadfuncionalidad-- InterrupciInterrupcinn de de negociosnegocios

ConsecuenciasConsecuencias y y costoscostos de la de la fallafalla-- EconEconmicosmicos-- PPrdidardida de de vidasvidas y y efectosefectos sobresobre la la saludsalud-- ImpactoImpacto social social

INDICADORES CUANTITATIVOS DE DESEMPEINDICADORES CUANTITATIVOS DE DESEMPEOO Respuesta estructural (global o local) en tRespuesta estructural (global o local) en trminos rminos

de intensidad:de intensidad:-- Amplitudes de distorsiAmplitudes de distorsin n -- Indicadores de fatiga o energIndicadores de fatiga o energaa

Funciones de vulnerabilidad, Funciones de vulnerabilidad, en ten trminos de la intensidad:rminos de la intensidad:

Ciclo de vida: Ciclo de vida: DD00 por unidad de tiempo

inciertosinciertos

Intensidad, y

Dao esperado

Probabilidad de falla

1.0 ( ) ( ) [ ]yDE,ydf,yp YDFpor unidad de tiempo

INDICADORES DE CONFIABILIDAD Y INDICADORES DE CONFIABILIDAD Y DESEMPEDESEMPEO: O: EVENTO SENCILLO Y CICLO DE VIDAEVENTO SENCILLO Y CICLO DE VIDA

Funcin de dao esperado

Tasa esperada de falla

Dao esperado por unidad de tiempo

Costo de dao: valor presente

( ) ( ) ( )[ ] ( )( ) ( ) 0FF0

FFF

C/D,C/yDy

ypyp1Syy

==

+=

( ) ( )dyypdy

ydF

YF =

( ) ( ) = dyydyydCD Y00

( ) == 00

0

0P C

DdttexpCD

SUPOSICISUPOSICIN IMPLN IMPLCITA:CITA:

DD00(y) no var(y) no vara con el a con el tiempo o la reconstruccitiempo o la reconstruccin n

ALCANCEALCANCE





INFORMACIINFORMACIN Y MODELOS REQUERIDOSN Y MODELOS REQUERIDOS

Descripciones probabilistas de las respuestas no lineales de sistemas de mltiples niveles ante diferentes intensidades ssmicas

Descripciones probabilistas de las capacidades de deformacin

Funciones de confiabilidad y desempeo

Empleando modelos detallados MGDL

Sistemas simplificados de referencia (SSR)

SISTEMAS SIMPLIFICADOS DE REFERENCIA SISTEMAS SIMPLIFICADOS DE REFERENCIA PARA MARCOS DE MPARA MARCOS DE MLTIPLES NIVELESLTIPLES NIVELES

Modelo detalladoSistema simplificado de referencia

V

Un

MARCO DE MMARCO DE MLTIPLES NIVELES EN TERRENO BLANDO LTIPLES NIVELES EN TERRENO BLANDO (ISE)(ISE)

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

SISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIA: SISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIA: CORTANTE EN LA CORTANTE EN LA BASE BASE vsvs DESPLAZAMIENTO DE LA AZOTEADESPLAZAMIENTO DE LA AZOTEA

0

40

80

120

160

200

0 20 40 60 80Un (cm)

V

(

t

o

n

)

SISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIA:SISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIA:CONFIGURACIONES DE RESPUESTA LATERALCONFIGURACIONES DE RESPUESTA LATERAL

0123456789

1011

0 20 40 60 80 100Ui (cm)

L

e

v

e

l

N C C/C

0.05 3.88 5 0.10 2.42

0.15 2.07

0.05 3.10 10 0.10 2.37

0.15 2.31

15 0.05 2.52 0.10 2.32

20 0.05 2.46 0.10 2.38

RELACIONES DE RELACIONES DE SOBRESOBRE-- RESISTENCIARESISTENCIA

RESISTENCIA EN RESISTENCIA EN CORTANTECORTANTE

ESPERADA / NOMINALESPERADA / NOMINAL

EEESSSIIIMMMAAACCCIIINNN DDDEEE LLLAAA RRREEESSSPPPUUUEEESSSTTTAAA SSSSSSMMMIIICCCAAA::: AAANNNLLLIIISSSIIISSS DDDEEE IIINNNCCCEEERRRTTTIIIDDDUUUMMMBBBRRREEE

Para una intensidad dada:

AAqu

i

00ii

0iii

0

0Dii

0iiiii

0D0

0D

//

,/

H/u

H/uH/u

==

=

===

===

here, Aqu:

E[E[]: MUESTRA ESTAD]: MUESTRA ESTADSTICA Y CURVA AJUSTADASTICA Y CURVA AJUSTADA

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

0 2 4Q

Q = demanda de ductilidad esperada en el SSR

VV22(() = E[ () = E[ (/E(/E())--1)1)22]]

0.00

0.15

0.30

0.45

0 2 4

2

(

/

-

1

)

Q

0.0

0.7

1.4

2.1

2.8

3.5

0 2 4Q

1

0

0.0

0.2

0.4

0.6

0 2 4Q

(

1

0

/

1

0

-

1

)

2

SISTEMAS SIMPLIFICADOS DE REFERENCIA SISTEMAS SIMPLIFICADOS DE REFERENCIA PARA SISTEMAS CON MPARA SISTEMAS CON MLTIPLES NIVELESLTIPLES NIVELES

Modelo detalladoSistema simplificado de referencia

V

Un

Factores de transformacin de la respuesta probabilista :

E( | Q), ( | Q), E(i | Q), (i | Q)- En trminos de propiedades globales - Para sistemas genricos- Preparar catlogo

Deterioro del SSR:- Es significativo?- Cmo incluirlo?

ALCANCEALCANCE





FUNCIONES DE VULNERABILIDAD SFUNCIONES DE VULNERABILIDAD SSMICASMICA Basadas en estimaciones probabilistas de

amplitudes de respuestas y capacidades de deformacin: pF(y) = P{D > C} - Margen de seguridad: Z(y) = ln C ln D(y)- ndice de seguridad: (y) = E(Z(y)) / (Z(y))

Planteamientos alternativos, evitandodeterminar la capacidad de deformacin- Intensidad de colapso- Anlisis dinmico incremental- Estimaciones de mxima verosimilitud de(y)

Dificultades prcticas para estimar la capacidad de deformacin en el colapso

Suelen emplearse valores empricos asociados a niveles muy elevados de dao

EJEMPLO EJEMPLO

CRITERIOS DE DISEO: Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (Mxico) y susNormas Tcnicas Complementarias

FUNCIFUNCIN DE DAN DE DAO ESPERADO EN LA ESTRUCTURAO ESPERADO EN LA ESTRUCTURA

0 .0

0 .2

0 .4

0 .6

0 .8

1 .0

0 0 .0 2 0 .0 4 0 .0 6

g ( )

FUNCIONES DE DAFUNCIONES DE DAO PARA SISTEMAS O PARA SISTEMAS MGDLMGDL

FunciFuncinn de de dadaoo parapara el el sistemasistema completocompleto::

DaDaoo en el en el i i simosimo entrepisoentrepiso ((cortantecortante + + flexiflexinn) )

CriterioCriterio de de superposicisuperposicinn parapara ddVV + + ddMM::

= md u au( ) 1 exp( )

= + 1( )( ) ( ) i iiw V i Mi

i

d u d dh

( ) ( )

=4

1 MVMVWddddud

COSTOS ESPERADOS DE DACOSTOS ESPERADOS DE DAOOEN TEN TRMINOS DE INTENSIDADRMINOS DE INTENSIDAD

cc = = factor para tomar en cuenta arreglos factor para tomar en cuenta arreglos loglogsticos sticos ((aquaqu, , = 1.5= 1.5))

= +

= + + +

I

LG LG FR FR SW SW IW IW

ry S cC c

C C C C

0

0 0 0 0

1( | ) 1 ,

[ ] = + + +LG FR SW IWc 1.24

XX = ndice de dao, C0XX = costo inicial

LG = viga de enlace FR = marco

SW = muro de corte IF = muro de relleno

rI = razn de costos: directo / indirecto

CRITERIOS DE FALLA BASADOS EN DEFORMACICRITERIOS DE FALLA BASADOS EN DEFORMACINN

LimitacionesLimitaciones::SensibilidadSensibilidad de la de la capacidadcapacidad de de deformacideformacinn aa RespuestaRespuesta ccclicaclica ((DegradaciDegradacinn en en K K yy RR)) ConfiguraciConfiguracinn en la en la fallafalla EfectosEfectos P P ConcentraciConcentracinn de de demandasdemandas de de ductilidadductilidad

CriteriosCriterios alternativosalternativos de de fallafalla IntensidadIntensidad de de colapsocolapso AnAnlisislisis dindinmicomico incrementalincremental IRRS = IRRS = ndicendice de de reduccireduccinn de de rigidezrigidez secantesecante

ANANLISIS DINLISIS DINMICO INCREMENTALMICO INCREMENTALVamvatsikosVamvatsikos y Cornell (2002)y Cornell (2002)

MARCO CON PROPIEDADES MEDIAS

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016

DISTORSIN GLOBAL MXIMA

C

s

S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16

INTENSIDADES SINTENSIDADES SSMICAS EN TSMICAS EN TRMINOS DE RMINOS DE NIVELES DE DANIVELES DE DAOO

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

6.4

6.6

6.8

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

d

z

=

l

n

y

Z(1) = valor mnimo de Z necesario para obtener d = 1.0

INDICADORES DE CONFIABILIDAD:INDICADORES DE CONFIABILIDAD:NDICE DE REDUCCINDICE DE REDUCCIN DE LA RIGIDEZ SECANTEN DE LA RIGIDEZ SECANTE

ndicendice de de dadaoo

ColapsoColapso: I: IDD = 1, Z = = 1, Z = lnln IID D = 0= 0

U = Variable U = Variable GaussianaGaussiana auxiliarauxiliar::Z = U Z = U parapara Z < 0; Z = 0 Z < 0; Z = 0 parapara U > 0U > 0

00 = demanda de ductilidad sobre el SSR

=D K KI K0

0

( )fZ(zy)

pF

( ) = + = +U Um a b c d0 0 0ln ; ln= demanda de ductilidad sobre el SSR

MMRGENES DE SEGURIDAD EN EL SISTEMA RGENES DE SEGURIDAD EN EL SISTEMA MGDL MGDL vsvs DEMANDAS DE DUCTILIDAD EN EL DEMANDAS DE DUCTILIDAD EN EL SSRSSR

D = (KD = (K00 K)/KK)/K00,, Z Z lnln D, Z = 0 D, Z = 0 colapsocolapso

- 2 . 5

- 2

- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 0 . 5 1 1 . 5 2

0

INTRODUCCIINTRODUCCIN DE LA VARIABLE AUXILIAR, UN DE LA VARIABLE AUXILIAR, U

pF

pFfZ(zy) fU(u|y)

fZ(zy) = fU(uy) for z < 0

ESTIMACIESTIMACIN DE MN DE MXIMA VEROSIMILITUD XIMA VEROSIMILITUD DE DE (( 00) = ) = -- mmUU((00) / ) / UU((00))

fdpfdp GaussianaGaussiana de Ude U

mmUU((00) = a + b ln) = a + b ln00,, UU ((00) = c + d ln) = c + d ln00

DeterminarDeterminar = [a, b, c, d] a = [a, b, c, d] a partirpartir de la de la condicicondicinn de de mmximaxima verosimilitudverosimilitud

Alternativa:Regresin logstica

( ) ( )( )( )( )0 01 10 01

S

S

n ni U i u i

i j nU i U i

z m m mL

= = + =

FUNCIONES DE CONFIABILIDAD FUNCIONES DE CONFIABILIDAD EN TEN TRMINOS DE y:RMINOS DE y:ESTIMACIESTIMACIN DE MN DE MXIMA VEROSIMILITUDXIMA VEROSIMILITUD

De De laslas propiedadespropiedades de la de la probabilidadprobabilidad condicionalcondicional::

( ) ( )( ) = S U Up m y y/

= +U Lm y a bm y( ) ( )

= + + +

U L

L

y c cdm y

d E y b y

2 2

22 2 20

( ) 2 ( )ln ( ) ( )

Se introduce la incertidumbre relativa a 0, dada la intensidad (y)

FUNCIFUNCIN DE PROBABILIDAD DE FALLAN DE PROBABILIDAD DE FALLA

c=0.4, T=1.081 seg

1.00E-09

1.00E-08

1.00E-07

1.00E-06

1.00E-05

1.00E-04

1.00E-03

1.00E-02

1.00E-01

1.00E+00

100 1000Sa (cm/seg2)

p

F

FUNCIFUNCIN DE COSTO ESPERADO N DE COSTO ESPERADO DADA LA CONDICIDADA LA CONDICIN DE SUPERVIVENCIAN DE SUPERVIVENCIA

c=0.4, T=1.081 seg

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0 200 400 600 800 1000Sa (cm/seg2)

(

y

S

)

datos

ajuste

FUNCIFUNCIN DE PELIGRO SN DE PELIGRO SSMICOSMICO

0.001

0.01

0.1

1

100 1000

Sa(cm/seg2)

(

S

a

)

CALCULAR VALORES DE LOS CALCULAR VALORES DE LOS INDICADORES DE CONFIABILIDAD Y INDICADORES DE CONFIABILIDAD Y DESEMPEDESEMPEO:O:

EVENTO SENCILLO (en tEVENTO SENCILLO (en trminos de rminos de SSaa))

CICLO DE VIDACICLO DE VIDA

INDICADORES DE CONFIABILIDAD Y INDICADORES DE CONFIABILIDAD Y DESEMPEDESEMPEO: O: EVENTO SENCILLO Y CICLO DE VIDAEVENTO SENCILLO Y CICLO DE VIDA

Funcin de dao esperado

Tasa esperada de falla

Dao esperado por unidad de tiempo

Costo de dao: valor presente

( ) ( ) ( )[ ] ( )( ) ( ) 0FF0

FFF

C/D,C/yDy

ypyp1Syy

==

+=

( ) ( )dyypdy

ydF

YF =

( ) ( ) = dyydyydCD Y00

( ) == 00

0

0P C

DdttexpCD

ALCANCEALCANCE





CARACTERIZACICARACTERIZACIN DE LAS PROPIEDADES MECN DE LAS PROPIEDADES MECNICAS DE NICAS DE SISTEMAS SISTEMAS MGDL MGDL PARA ANPARA ANLISIS DE OPTIMIZACILISIS DE OPTIMIZACINN

PROPIEDADES GLOBALES: PROPIEDADES GLOBALES: T, T, VVyy, K, K22/K/K11

PROPIEDADES DE ENTREPISOS: PROPIEDADES DE ENTREPISOS: KKii, , VVyiyi, , ddyiyi,, yiyieeixix, , eeiyiy

VARIACIONES ESPACIALES DE PROPIEDADES VARIACIONES ESPACIALES DE PROPIEDADES MECMECNICAS:NICAS:-- Gradual: Gradual: sistemassistemas regularesregulares-- DiscontinuidadesDiscontinuidades pronunciadaspronunciadas: :

concentracionesconcentraciones de de demandasdemandas de de ductilidadductilidad

FORMULACIFORMULACIN DE CONDICIONES DE ACEPTACIN DE CONDICIONES DE ACEPTACIN DE N DE DESEMPEDESEMPEO PARA INTENSIDADES DADASO PARA INTENSIDADES DADAS Indicadores globales de desempeIndicadores globales de desempeo:o:9 Distorsin global, 9 ndice de confiabilidad, Indicadores de desempeIndicadores de desempeo local:o local:9 Distorsiones de entrepiso y demandas de

ductilidad : i, i9 ndice de confiabilidad de entrepiso: i 9 Esfuerzos y deformaciones locales

(deformaciones axiales y de corte, curvaturas de flexin)

Variable de control adicional: Variable de control adicional: capacidad de cortante en la base, Vy0

Las excitaciones ssmicas y los valores permisibles de la amplitudde la respuesta dependen de losniveles de desempeoconsiderados -

FUNCIFUNCIN OBJETIVON OBJETIVO

( ) ( ) 00 DCU +=

= = parparmetrosmetros de controlde control-- propiedadespropiedades del del sistemasistema-- respuestasrespuestas permisiblespermisibles

CC00(() = ) = funcifuncinn de de costocosto inicialinicial DD00(() = ) = tasatasa de de fallafalla porpor unidadunidad

de de tiempotiempo = = tasatasa de de descuentodescuento ((interinterss))

EVALUACIEVALUACIN DE LA FUNCIN DE LA FUNCIN OBJETIVO EN TN OBJETIVO EN TRMINOS DE RMINOS DE LOS PARLOS PARMETROS GLOBALES DEL SISTEMA: METROS GLOBALES DEL SISTEMA: {{} = {} = {c,Tc,T}}

( ) ( ) ( )= + 0,, , D c TU c T C c T

( )= = + 0 0S FD C C

Determinar los valores c,T que minimizan

( ) ( ) = YF F Fd y p y dydywhere

( ) ( ) ( )( ) = 1YS Fd y y S p y dydy

FUNCIONES DE UTILIDADFUNCIONES DE UTILIDADen en ttrminosrminos de de c c y y TT

0.30.4

0.4570.5

0.55 0.9651.081 1.012

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

16000000

U ($)

c

T (seg)

SELECCISELECCIN DEL SISTEMA N DEL SISTEMA PTIMO:PTIMO:a) a) AjusteAjuste de de unauna funcifuncinn de de utilidadutilidadb) b) OptimizaciOptimizacinn iterativaiterativa

TRANSFORMACITRANSFORMACIN DE LOS RESULTADOS DE LA N DE LOS RESULTADOS DE LA ....OPTIMIZACIOPTIMIZACIN EN PARN EN PARMETROS DE DISEMETROS DE DISEOO

ParParmetrosmetros estructuralesestructurales ptimosptimos

c c = 0.125 = 0.125 T T = 0.965s= 0.965s

ParParmetrosmetros de de disediseoo correspondientescorrespondientes

SSaa((TT)= 0.5, c = 0.5/4 = 0.125)= 0.5, c = 0.5/4 = 0.125yy = 1/485 a= 1/485 aosos

maxmax = 0.0014, 0.002, 0.0025= 0.0014, 0.002, 0.0025para para 10, 20, 30 a10, 20, 30 aosos

SISTEMAS IRREGULARESSISTEMAS IRREGULARES VariabilidadVariabilidad de de propiedadespropiedades mecmecnicasnicas en la en la alturaaltura99 primer primer entrepisoentrepiso ddbilbil99 distribucidistribucinn no no uniformeuniforme en en plantaplanta de de masamasa, ,

resistenciaresistencia, , rigidezrigidez FuncionesFunciones asimasimtricastricas cortantecortante--distorsidistorsinn99 diferentesdiferentes resistenciasresistencias de de fluenciafluencia en en diferentesdiferentes

direccionesdirecciones99 sistemassistemas inclinadosinclinados

MecanismoMecanismo de de fallafalla de de columnacolumna ddbilbil RelaciRelacinn H/B H/B elevadaelevada99 mecanismomecanismo de de fallafalla: : flexiflexinn global o global o cortantecortante99 concentraciconcentracinn de de demandasdemandas de de ductilidadductilidad

DISTRIBUCIDISTRIBUCIN DE RIGIDECES EN N DE RIGIDECES EN EDIFICIO CON PRIMER ENTREPISO DEDIFICIO CON PRIMER ENTREPISO DBILBIL

Distribucin de resistencia lateral en edificio de cortante con primer entrepiso dbl

RESPUESTAS ESTRUCTURALES: RESPUESTAS ESTRUCTURALES: PERIODOS NATURALES MODIFICADOSPERIODOS NATURALES MODIFICADOS

F

i

r

s

t

s

t

o

r

y

d

r

i

f

t

,

c

m

Lateral responses of systems withmodified natural periods

FUNCIONES VFUNCIONES V-- ASIMASIMTRICASTRICAS

Modelo de cortante equivalente

COMPARACICOMPARACIN DE HIPN DE HIPTESIS TESIS ALTERNATIVAS PARA EL CASO 2ALTERNATIVAS PARA EL CASO 2

SEVEN-STORY BUILDING

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

1 2 3 4 5 6 7STORY

D

U

C

T

I

L

I

T

Y

RIGID FRAME

EQUIVALENTSHEAR-BEAM

Los factores de transformacin de respuestas son sensibles a:

Variabilidad de la resistencia en corte a lo largo de la altura

Relacin de rigideces viga/columna

.

ALCANCEALCANCE





ALGORITMOS Y HERRAMIENTAS DE DISEALGORITMOS Y HERRAMIENTAS DE DISEOO Planteamiento directo: basado en el modelo detalladoPlanteamiento directo: basado en el modelo detallado-- Simulaciones de Monte Simulaciones de Monte CarloCarlo de propiedades estructurales de propiedades estructurales

y respuesta diny respuesta dinmica para excitaciones mmica para excitaciones mltiplesltiples

Empleo de sistemas simplificados de referenciaEmpleo de sistemas simplificados de referencia (SSR)(SSR)-- DiseDiseo preliminaro preliminar-- Sistema simplificado de referencia (SSR)Sistema simplificado de referencia (SSR)-- Seleccionar factores de transformaciSeleccionar factores de transformacin de respuestan de respuesta-- Determinar Determinar S = qSS0, F = qFF0-- Verificar cumplimiento de las metas de confiabilidad y Verificar cumplimiento de las metas de confiabilidad y

desempedesempeo; iterar si es necesarioo; iterar si es necesario

Normas de diseNormas de diseo codificado: o codificado: -- Espectros de diseEspectros de diseo para diferentes tipos de sistemas y o para diferentes tipos de sistemas y

formas de variaciformas de variacin espacial de las propiedades mecn espacial de las propiedades mecnicasnicas

qS, qF dependen de , i y, por tanto, de los tipos de sistemas y formas de variacin espacial de las propiedades mecnicas

ALGORITMO DE DISEALGORITMO DE DISEO BASADO EN EL O BASADO EN EL SISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIASISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIA

Suposiciones bsicas Se cuenta con medianas y dispersiones

de , i, ci, o pueden obtenerse mediante anlisis pushover.

Las condiciones de desempeo relativas a S, F se satisfacen aproximadamente por medio de los valores especificados yS*, yF*, (yS*), (yF*).

Se pueden obtener las tasas esperadas de falla: S = qS S0, F = qF F0

ALGORITMO DE DISEALGORITMO DE DISEO PARA EL LO PARA EL LMITE DE SERVICIOMITE DE SERVICIO

1. Informacin inicial:

2. Diseo preliminar

3. Anlisis pushover :Calcular la respuestaesperada con la ayuda del SSR:

4. Tasa de falla para la condicin de servicio

No: ir a 2 5. .FS < S*?

S: ir a 6

6. Verificar el lmite de desempeo por falla ltima

( ) ( ) ( ) 0yd/ydQ,QV,Q =

( ) ( )y,y i00

( ) ( ) ( )yyy 0=( ) ( ) ( )[ ]dyy/*yP

dyyd

0SY

FS =

ALGORITMO DE DISEALGORITMO DE DISEO POR CAPACIDAD O POR CAPACIDAD LTIMALTIMA7. Diseo preliminar8. Anlisis pushover:

Estimar valor esperado de la capacidad de deformacin

9. Tasa esperada de falla para capacidad de deformacin determinstica :

en donde

Tasa esperada de falla para capacidad de deformacin incierta

No: ir a 711. .F==

/

y= ( ) ( ) = duufucY /

FORMATO DE DISEFORMATO DE DISEO PARA TASA DE FALLA ESPECIFICADAO PARA TASA DE FALLA ESPECIFICADAMODELO SIMPLIFICADO: PEER 2003 (MODELO SIMPLIFICADO: PEER 2003 (JalayerJalayer & Cornell)& Cornell)

Suposiciones bSuposiciones bsicassicas- Peligro ssmico:

- Factor de respuesta global:

Mediana de la respuesta paraY = y

Meta de confiabilidad: Meta de confiabilidad: FF*

( ) k0Y yky =( ) bayy =ln : N(0, )

( ) bayy~ = juega el papel de juega el papel de y y iien el modelo originalen el modelo original*

Peligro de demanda sPeligro de demanda ssmica: smica: (x)(x)

( ) ( ) [ ] = dyyxPdyydx Y

( )( )

=

=

=

2y2

2

xY

2y2

2k

x0

2y2

2bk

0

bk

21expy

bk

21expyk

bk

21exp

axk

b1

x

bx

axy

ayx

=

=

TASA DE FALLA PARA TASA DE FALLA PARA C C INCIERTA : INCIERTA : FF

( ) ( )( ) ( )( )

=

==

c~Y

C2

y2

2

xY

CF

y

dxxfbk

21expy

dxxfx

( ) k0Y yky =

ECUACIECUACIN DE DISEN DE DISEO PARA TASA O PARA TASA DE FALLA ESPECIFICADA DE FALLA ESPECIFICADA F F

( ) C~*y~ ,

=

=

2C2

2

2y2

2

bk

21exp

bk

21exp

y* tal queY(y*)= F

ALCANCEALCANCE





NECESIDADES DE INVESTIGACINECESIDADES DE INVESTIGACIN Y DESARROLLON Y DESARROLLO

Informacin experimental- Funciones constitutivas de miembros y sistemasestructurales

Anlisis probabilista de respuesta- Mtodos aproximados para estimaciones probabilistas

de la respuesta ssmica de estructuras no lineales de edificios de MGDL

- Sensibilidad de los factores de transformacin de las respuestas de SSR a los tipos de estructuras, materiales, funciones constitutivas, modos de falla

- Estructuras irregulares: en planta, en la altura- Modos de falla multidimensionales: cortante-flexin global

NECESIDADES DE INVESTIGACINECESIDADES DE INVESTIGACIN Y DESARROLLON Y DESARROLLO

Anlisis de confiabilidad- Niveles de confiabilidad implcitos en normas y recomendaciones vigentes de diseo ssmico

- Relaciones entre indicadores de desempeo para eventos sencillos y referidos al ciclo de vida

- Criterios ptimos de diseo basado en confiabilidad

AYUDAS DE DISEAYUDAS DE DISEOO

Grficas o expresiones simplificadas para los factores de transformacin de las respuestas de los SSR y para las relaciones entre los indicadores de desempeo para eventos sencillos y los referidos al ciclo de vida

OBJETIVO FINAL:OBJETIVO FINAL:

MMtodos prtodos prcticos para cticos para disediseo so ssmico con niveles smico con niveles congruentes de confiabilidad congruentes de confiabilidad y desempey desempeoo

THANKTHANK YOU! YOU!

GRACIAS!GRACIAS!

DISEO SSMICO BASADO EN DESEMPEO: DE PRINCIPIOS BSICOS A MTODOS PRCTICOSOBJETIVOS DEL DISEO SSMICOALCANCEALCANCEDESCRIPCIN DEL DESEMPEO 1DESCRIPCIN DEL DESEMPEO 2DESCRIPCIN DEL DESEMPEO 3DESCRIPCIN DEL DESEMPEO 4INDICADORES CUANTITATIVOS DE DESEMPEOINDICADORES DE CONFIABILIDAD Y DESEMPEO: EVENTO SENCILLO Y CICLO DE VIDAALCANCESISTEMAS SIMPLIFICADOS DE REFERENCIA PARA MARCOS DE MLTIPLES NIVELESMARCO DE MLTIPLES NIVELES EN TERRENO BLANDO (ISE)SISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIA: CORTANTE EN LA BASE vs DESPLAZAMIENTO DE LA AZOTEASISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIA:CONFIGURACIONES DE RESPUESTA LATERALE[]: MUESTRA ESTADSTICA Y CURVA AJUSTADAV2() = E[ (/E()-1)2]SISTEMAS SIMPLIFICADOS DE REFERENCIA PARA SISTEMAS CON MLTIPLES NIVELESALCANCEFUNCIONES DE VULNERABILIDAD SSMICAEJEMPLOFUNCIN DE DAO ESPERADO EN LA ESTRUCTURAFUNCIONES DE DAO PARA SISTEMAS MGDLCOSTOS ESPERADOS DE DAOEN TRMINOS DE INTENSIDADCRITERIOS DE FALLA BASADOS EN DEFORMACINANLISIS DINMICO INCREMENTALVamvatsikos y Cornell (2002)INTENSIDADES SSMICAS EN TRMINOS DE NIVELES DE DAOINDICADORES DE CONFIABILIDAD: NDICE DE REDUCCIN DE LA RIGIDEZ SECANTEMRGENES DE SEGURIDAD EN EL SISTEMA MGDL vs DEMANDAS DE DUCTILIDAD EN EL SSR D = (K0 K)/K0,Z ln D, Z = 0 colapINTRODUCCIN DE LA VARIABLE AUXILIAR, UESTIMACIN DE MXIMA VEROSIMILITUD DE ( 0) = - mU(0) / U(0) fdp Gaussiana de UFUNCIONES DE CONFIABILIDAD EN TRMINOS DE y:ESTIMACIN DE MXIMA VEROSIMILITUDFUNCIN DE PROBABILIDAD DE FALLAFUNCIN DE COSTO ESPERADO DADA LA CONDICIN DE SUPERVIVENCIAFUNCIN DE PELIGRO SSMICOINDICADORES DE CONFIABILIDAD Y DESEMPEO: EVENTO SENCILLO Y CICLO DE VIDAALCANCECARACTERIZACIN DE LAS PROPIEDADES MECNICAS DE SISTEMAS MGDL PARA ANLISIS DE OPTIMIZACINFORMULACIN DE CONDICIONES DE ACEPTACIN DE DESEMPEO PARA INTENSIDADES DADASFUNCIN OBJETIVOEVALUACIN DE LA FUNCIN OBJETIVO EN TRMINOS DE LOS PARMETROS GLOBALES DEL SISTEMA: {} = {c,T}FUNCIONES DE UTILIDADen trminos de c y TTRANSFORMACIN DE LOS RESULTADOS DE LA ..OPTIMIZACIN EN PARMETROS DE DISEOSISTEMAS IRREGULARESDISTRIBUCIN DE RIGIDECES EN EDIFICIO CON PRIMER ENTREPISO DBILRESPUESTAS ESTRUCTURALES: PERIODOS NATURALES MODIFICADOSFUNCIONES V- ASIMTRICASCOMPARACIN DE HIPTESIS ALTERNATIVAS PARA EL CASO 2ALCANCEALGORITMOS Y HERRAMIENTAS DE DISEOALGORITMO DE DISEO BASADO EN EL SISTEMA SIMPLIFICADO DE REFERENCIAALGORITMO DE DISEO PARA EL LMITE DE SERVICIOALGORITMO DE DISEO POR CAPACIDAD LTIMAFORMATO DE DISEO PARA TASA DE FALLA ESPECIFICADA MODELO SIMPLIFICADO: PEER 2003 (Jalayer & Cornell)Peligro de demanda ssmica: (x)TASA DE FALLA PARA C INCIERTA : FECUACIN DE DISEO PARA TASA DE FALLA ESPECIFICADA FALCANCE

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Esteva Lima 050516.pdf