Evaluación de la salud estructural de edificios usando la curva de desempeño sísmico en tiempo real

Abstract

El monitoreo consiste en la instalación de una red compuesta de sensores en diferentes partes de la estructura y su base. El monitoreo permite evaluar la seguridad de una estructura inmediatamente después de un sismo destructivo. Por otro lado, los edificios son la categoría más grande de sistema estructural y tienen una gran contribución al riesgo sísmico evidenciándose la necesidad de desarrollar metodologías para evaluar el estado de la salud estructural de los edificios instrumentados. La metodología usada en la presente investigación hace uso del concepto de análisis pushover y del espectro de capacidad para un sistema de un grado de libertad equivalente. Sin embargo, debido a que estos conceptos involucran la respuesta fundamental de la estructura, se obtiene esta respuesta fundamental seleccionando las señales componentes de rangos específicos de la Transformada Ondícula, verificándose los resultados tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia. Adicionalmente, la respuesta fundamental también es obtenida mediante funciones de ransferencia. Considerando que la información inicial corresponde a registros tiempo historia de aceleración en diferentes niveles de la estructura, se necesita calcular los desplazamientos a partir de la respuesta fundamental en el dominio del tiempo identificada con la Transformada Ondícula. De esta manera, es posible la construcción de la curva de desempeño sísmico (Sa-Sd) en tiempo real. Se calcularon curvas de desempeño sísmico (Sa-Sd) para resultados analíticos obtenidos en un análisis no lineal del edificio 780-PRE reforzado. Los resultados muestran que es posible identificar el comportamiento inelástico de la edificación, así como la reducción de la frecuencia fundamental conforme aumenta el PGA de los movimientos en la base utilizados. También, se evaluó el edificio FICUNI para sismos de moderada magnitud registrados en la red de monitoreo de CISMID-FIC-UNI. Los resultados muestran que la edificación tuvo una respuesta elástica.

Monitoring consists in the deployment of a network composed of sensors in different parts of the target structure and its base. Monitoring allows to assess the safety of the structure immediately following a damaging earthquake to be assessed. On the other hand, buildings are the largest category of structural system, with a high contribution to seismic risk, proving the necessity of developing methodologies to assess the structural health of instrumented buildings. The methodology used in this research uses concepts as pushover analysis and capacity spectrum for a single degree of freedom equivalent system. However, because these concepts involve the fundamental response of the structure, the response is obtained by selecting component signals of specific ranks of the Wavelet Transform, verifying results both in time domain and frequency domain. In addition, the fundamental response is obtained through the use of transfer functions. Considering that the initial information corresponds to acceleration time history records at different levels of a structure, it is necessary to calculate displacements from the time domain fundamental response obtained with the Wavelet Transform. In this way, it is possible to construct the seismic performance curve (Sa-Sd) in real time. Seismic performance curves (Sa-Sd) were calculated for analytic results obtained in a non linear dynamic analysis of the 780-PRE reinforced building. Results show that it is possible to identify the inelastic behavior of the building as well as the fundamental frequency reduction as the PGA of the input in the base increases. In addition, the FICUNI building was evaluated for moderate intensity earthquakes recorded in CISMID-FIC-UNI monitoring network. Results show the building responded elastically for these earthquakes.