Vulnerabilidad y riesgo sísmico de edificios. Aplicación a entornos urbanos en zonas de amenaza alta y moderada.

Abstract

Las nuevas tendencias en la Ingeniería Sísmica, reconocen la necesidad de evaluar la vulnerabilidad de los edificios en entornos urbanos. De hecho, es allí donde se concentra la mayor parte de la población mundial, las infraestructuras y los servicios. Así pues, el comportamiento de los edificios ante la ocurrencia de sismos intensos, es el responsable de evitar verdaderas catástrofes sísmicas, como las que hasta la fecha, continúan dejando pérdidas económicas millonarias y un número inaceptable de víctimas mortales. De lo anterior, se deduce la motivación del presente trabajo, que ha sido estructurado en tres grandes bloques. En el primero de ellos, se han analizado los aspectos conceptuales y metodológicos relacionados con la evaluación de la vulnerabilidad y el riesgo sísmico de edificios en entornos urbanos. En la segunda parte, se ha analizado detalladamente, el comportamiento sísmico esperado de los edificios porticados de hormigón armado, situados en la ciudad de Manizales (Colombia), caracterizada por una amenaza sísmica alta. El desarrollo y aplicación de métodos y técnicas avanzadas de análisis del desempeño, vulnerabilidad y fragilidad de las edificaciones, ha permitido establecer, de forma cuantitativa, la importancia que, para la minoración del riesgo sísmico, tiene el diseño y construcción sismo-resistente. La tercera parte, se ha dedicado al análisis del riesgo sísmico en la ciudad de Barcelona (España), que por hallarse situada en un entorno de amenaza sísmica entre moderada y baja, no ha incorporado en sus costumbres y hábitos constructivos, ninguna conciencia ni precaución sísmica, lo que ha resultado en una elevada vulnerabilidad y fragilidad de sus edificios y, por lo tanto, en un considerable riesgo. Las metodologías utilizadas en este trabajo, han sido desarrolladas a partir de consideraciones estocásticas, que permiten tener en cuenta, de forma natural, las incertidumbres en la acción dinámica, en las características materiales y estructurales de los edificios y, en consecuencia, en los resultados obtenidos. Diversos análisis de sensibilidad han permitido constatar, una vez más, la importancia de una correcta y ajustada definición de la acción sísmica, que, en caso de ser posible, debe fundamentarse en acelerogramas registrados en la zona de estudio. La ciudad de Manizales en Colombia, ha sido uno de los escenarios que ha permitido una aplicación clara de la importancia de preferir espectros compatibles con acciones reales sobre otros espectros generales que promedian una gran cantidad de información y que, finalmente, pueden llegar a no ser representativas de ninguna, como es el caso incluso, de los espectros de respuesta simplificados que proveen las normativas y códigos de diseño sísmico. Esta elevada sensibilidad de los resultados a las características de la acción ha quedado también patente en el otro escenario elegido, Barcelona. Los resultados obtenidos demuestran cómo la adopción de unas medidas sencillas de protección sísmica, pueden llegar a disminuir hasta en un grado el daño esperado, mientras que la ausencia de memoria sísmica, la despreocupación y abandono de unas precauciones mínimas, lo puede incrementar en un grado.

New trends in earthquake engineering confirm the need of evaluating the buildings vulnerability in urban areas, where, In addition, most of man-made facilities and structures, and world population are concentrated. <br/>Therefore, it is necessary to evaluate the performance of the buildings before an earthquake occurs in order to avoid the occurrence of seismic catastrophes, which continue causing great economic losses and an unacceptable number of deaths. This work has been divided into three parts. The first one, contains conceptual and methodological aspects related to the evaluation of the vulnerability and seismic risk of buildings in urban areas. Secondly, we realize a detailed analysis of the seismic behavior of the reinforced concrete frame buildings, typical of the city of Manizales (Colombia), which is located in a high seismic hazard zone. The development and application of new methods and techniques facing to the analysis of vulnerability, fragility and seismic performance of buildings, have clearly indicated the importance of the earthquake-resistant design and construction to reduce the seismic risk. Finally, the third part has been devoted to the seismic risk analysis of Barcelona (Spain). This city is located in a low to moderate seismic hazard area and, their buildings were constructed without any seismic consideration showing a high seismic vulnerability and fragility. The methodologies used in this work, have been considered in a probabilistictic way, allowing us to consider uncertainties both in the seismic action and in buildings material and structural characteristics. We also performed some sensitivity tests which have confirmed the importance of a fine definition of the seismic action, that preferently should be based on real accelerograms recorded in the zone of study. In particular, the results obtained for Manizales show the importance of using seismic spectra compatible with real records. In fact, the response spectra provided by seismic codes are smoothed averages, from many individual seismic actions, which may not be representative for the place where a particular building is analyzed. This high sensitivity of the results to the characteristics of the action has also been clear in the other seismic scenario we have analyzed: Barcelona. The obtained results cleraly show how the damage can be reduced up to one degree, by using very simple seismic protection measures. On the contrary, the absence of seismic memory linked to the unconcern and abandonment of some minima cautions, may increase it up to one degree.

Les noves tendències a l'enginyeria sísmica confirmen la necessitat d'avaluar la vulnerabilitat dels edificis a les grans ciutats, on així mateix, es concentra la majoria de la població mundial i de les seves estructures i infrastructures. Per tant és necessari avaluar el comportament dels edificis abans de què succeeixi un terratrèmol per tal d'evitar que segueixin succeint les catàstrofes sísmiques que, a hores d'ara, continuen causant grans pèrdues econòmiques i un nombre inacceptable de vides humanes. Aquest treball consta de tres parts. La primera conté els aspectes metodològics i conceptuals relacionats amb l'avaluació de la vulnerabilitat i del risc sísmics. En segon lloc es realitza una anàlisi detallada del comportament sísmic dels edificis porticats de formigó armat, típics de la ciutat de Manizales (Colòmbia), la qual està situada en una regió amb un alt perill sísmic. El desenvolupament i aplicació de nous mètodes i tècniques orientades a l'anàlisi del la vulnerabilitat, fragilitat i comportament sísmic dels edificis, han indicat amb claredat, la importància del disseny i construcció sismo-resistent per minorar el risc sísmic. Finalment, la tercera part s'ha dedicat al anàlisi del risc sísmic a Barcelona (Espanya). Aquesta ciutat es troba en una zona on el perill sísmic és entre moderat i baix però els seus edificis han estat construïts sense cap consideració de tipus sísmic per la qual cosa presenten una vulnerabilitat i fragilitat elevades. Els mètodes emprats en l'estudi han estat considerats de forma probabilista, i han permès incorporar les incerteses en les propietats materials i constructives dels edificis i en l'acció sísmica. Tanmateix, s'han efectuat alguns tests de sensibilitat que han confirmat la importància que té una definició acurada de l'acció sísmica, que cal es basi en accelerogrames reals enregistrats a la zona d'estudi. En particular, els resultats obtinguts a Manizales demostren la importància d'emprar espectres sísmics compatibles amb registres reals de la zona d'estudi. De fet, els espectres de resposta previstos a les normatives sísmiques, s'obtenen suavitzant els valors migs corresponents a una gran nombre d'espectres de resposta individuals, i poden no representar de forma adequada l'acció sísmica esperada en un lloc concret. Aquesta alta sensibilitat dels resultats a les característiques de l'acció ha estat també palesa a l'altre escenari sísmic considerat: Barcelona. Els<br/>resultats obtinguts mostren clarament com el dany es pot reduir fins a una grau quan s'adopten mesures força senzilles de protecció sísmica. Pel contrari, l'absència del record sísmic unit amb la despreocupació i abandonament d'unes precaucions mínimes poden augmentar fins a un grau el nivell de danys esperats.