Determinación de curvas de fragilidad empíricas en estructuras de albañilería chilenas y nuevo indicador de daño

Abstract

En la primera parte de este estudio se generan curvas de fragilidad para estructuras de albañilería a partir de datos de daños observados (empíricas) por medio de la correlación entre la intensidad MSK-64, que ha sido estimada para grandes terremotos chilenos, y parámetros obtenidos de registros sísmicos. Con ese objetivo, en una primera etapa se realiza un estudio bibliográfico para recopilar información reportada de la intensidad MSK-64 para terremotos chilenos como son Algarrobo 1985 (Mw=8.0), Punitaqui 1997 (Mw=7.1), Tarapacá 2005 (Mw=7.8), Tocopilla 2007 (Mw=7.7), el Maule 2010 (Mw=8.8), Iquique 2014 (Mw=8.2) e Illapel 2015 (Mw=8.3). En base a la revisión bibliográfica, se confecciona una base de datos de las intensidades MSK por localidad y en caso de ser posible se las asocia a una estación sísmica que haya registrado el terremoto; es decir, que se encuentre en un radio razonable de la localidad donde se conozca la intensidad MSK. Conforme a esta base de datos, se correlaciona la intensidad MSK y los parámetros sísmicos obtenidos del registro sísmico de dichas estaciones. Finalmente, se utiliza la definición de grados de daño de la Intensidad MSK-64 asociada a diversas categorías de estructuras de albañilería para determinar las curvas de fragilidad empíricas asociadas a las diversas clases de albañilería contempladas en la MSK-64. En una segunda parte de este trabajo, se busca establecer un nuevo indicador de daño a partir de la respuesta máxima de desplazamiento de un modelo de un grado de libertad no-lineal. Es decir, se determina un indicador que permita estimar la intensidad MSK-64 a partir de registros sísmicos. Teniendo en cuenta que la respuesta sísmica de un oscilador de un GDL no-lineal depende del registro sísmico, del periodo natural de la estructura, de la razón de amortiguamiento, de la resistencia y su curva histerética. En particular, se fija el periodo natural en 0,18 seg (típico para albañilería), la razón de amortiguamiento se estima como una curva dependiente del PGA del registro (asociado a diversos niveles de disipación del suelo y del movimiento), se utilizan tres resistencias características (40%g, 60%g y 80%g) y se analizan diversas curvas histeréticas (elasto-plástica perfecta, Takeda y modelo Gamma), escogiendo para el post-proceso la curva Gamma que captura en forma simplificada la respuesta de una estructura de albañilería. A partir de los resultados obtenidos con el modelo no-lineal, para tres resistencias características, se determina una correlación entre las respuestas máximas obtenidas para los registros y su respectiva intensidad MSK-64. De esta forma se generan tres indicadores de la intensidad MSK-64 que se detallan como: 1) basados en curvas ajustadas manualmente de los resultados, 2) a partir de un ajuste con algoritmos genéticos (RNA) y 3) a través de un ajuste multinomial. En general, los indicadores permiten una estimación de la intensidad, aún presentando una dispersión significativa. Siendo el indicador a través del ajuste multinomial el que presenta una representación más fiable de la intensidad MSK-64, observándose que sus resultados son un poco mejores que los que se obtienen de la correlación de la intensidad MSK-64 con el PGA (parámetro sísmico que muestra menor dispersión respecto a la IMSK-64).