evaluación del comportamiento estructural de los edificios
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SEMINARIO 9. Seguridad y accesibilidad: Criterios y aplicación a edificios existentes Madrid. 08-05-2013 EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS Peter Tanner. Carlos Lara f(X) Información actualizada Información previa X Evaluación ¿por qué? ANOMALÍAS OBSERVADAS EN UNA INSPECCIÓN “Tiene mala pinta” Evaluación Evaluación ¿por qué? FIN DEL PERIODO DE USO PREVISTO Evaluación Evaluación ¿por qué? CAMBIO DE USO Evaluación Evaluación ¿por qué? ERRORES DE EJECUCIÓN Evaluación Evaluación ¿por qué? COMPORTAMIENTO NO SATISFACTORIO EN SERVICIO THE WALL Evaluación Evaluación ¿por qué? DAÑOS VISIBLES Evaluación Evaluación ¿por qué? INCIDENTES Socavación + Cambio de uso Ensanche plataforma 15 1.5 70m 7.0 15 1.5 Plataforma Arco Evaluación Tímpanos Evaluación ¿por qué? NUEVOS CONOCIMIENTOS Refuerzos soldados: Fragilización Entrada en vigor de una nueva normativa Evaluación Dudas CUESTIONES FUNDAMENTALES ¿ Cuál es la fiabilidad ? ¿ Es suficiente esta fiabilidad ? i ió ? ¿ Có Cómo se ll llega a una d decisión – ¿ Quién decide ? – ¿ Cómo se defiende la decisión ? Dudas ADOPCIÓN DE DECISIONES – Tarea fundamental del ingeniero – En relación con estructuras existentes: ¿Tiene la estructura una fiabilidad adecuada para las condiciones de uso actuales y futuras? – Decisiones equivocadas pueden tener consecuencias importantes: No hacer nada Sobre – reacción EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS Motivación Evaluación vs. dimensionado Fiabilidad estructural Evaluación cuantitativa Propuesta p de normalización Observaciones finales f(X) X – – – – – – Evaluación vs. dimensionado Estructuras Existentes Nuevas Información disponible Características “determinables” Características supuestas Fiabilidad depende de Info. disponible; Conocimientos Variables según normas Fiabilidad subjetiva +/-objetiva Diferencia fundamental reside en el estado de la información Subjetividad de la información EJEMPLO – Probeta de hormigón de una estructura existente – Grupo de expertos debe estimar su resistencia antes del ensayo – Interrogatorio ¿ Quién cree que ¿ Quién cree que ¿ Quién cree que ¿ Quién cree que ¿ Quién cree que ¿ Quién cree que ... ¿ Quién cree que ci 10 N mm2 ? ci 15 N mm2 ? ci 20 N mm2 ? ci 25 N mm2 ? ci 30 N mm2 ? ci 35 N mm2 ? 1 Experto (Pesimista) 3 Expertos ci 65 N mm2 ? 1 Experto (Optimista) Subjetividad de la información EJEMPLO – Representación de los resultados: Histograma Votos / Clase Pesimista Optimista N/mm2 20 30 40 50 60 70 – Resultados reflejan la opinión de los expertos, no la resistencia – ¿Cómo cambiaría la opinión en función de información previa? 2 e.g. c1 50 N mm para 1ª probeta Subjetividad de la información TIPOS DE INFORMACIÓN – Información objetiva Velocidad Viento Gumbel Probability Plot 6 5 fY Resistencia Acero – y 3 -log(-log(F)) – Establecida en mediciones / ensayos – Libre de interpretación – Reproducible f (f ) 4 2 1 0 -1 -2 -3 30 40 50 60 70 X 80 90 100 110 fy Información subjetiva – Estimaciones de expertos – Información objetiva Evaluación Información subjetiva ffY(fy) Diferentes modelos estocásticos para la misma información Datos experimentales fy Recordatorio Estructuras Existentes Nuevas Información disponible Características “determinables” Características supuestas Fiabilidad depende de Info. disponible; Conocimientos Variables según normas Fiabilidad subjetiva +/-objetiva Diferencia fundamental: estado de la información Evaluación por fases Evaluación por fases ANALIZAR MÁS PARA INTERVENIR MENOS OBRA EN SU ENTORNO EXIGENCIAS DE UTILIZACIÓN ESCENARIOS DE RIESGO ACTUALIZACIÓN INFORMACIÓN HIPÓTESIS Verificación ELU Verificación ELS Verificación FATIGA Evaluación por fases ACTUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN – Acciones – Permanentes: determinación directa – Climáticas: Qk en función del periodo de uso Periodo de retorno para Qk 2 años 5 años 10 años 50 años Gumbel Probability Plot 6 5 4 3 -log(-log(F)) Periodo de uso < 3 días < 3 meses < 1 año > 1 año 2 1 0 -1 -2 -3 30 40 50 60 70 X 80 90 100 110 – Variables de uso: en función del uso Evaluación por fases ACTUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN – Resistencia – Materiales: ensayos representativos – Dimensiones secciones: mediciones – Mecanismos de deterioro: mediciones – Comportamiento estructural – Deformaciones: mediciones – Tensiones: mediciones Calidad del análisis no puede ser mejor que la calidad de la información Evaluación por fases ANALIZAR MÁS PARA INTERVENIR MENOS Lógico, pero ... Dos accidentes para convencer de la necesidad de realizar sondeos EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS Motivación Evaluación vs. dimensionado Fiabilidad estructural Evaluación cuantitativa Propuesta p de normalización Observaciones finales f(X) X – – – – – – Representación probabilista ALEATORIEDAD DE VARIABLES BÁSICAS – Variables que intervienen en análisis son aleatorias no se pueden fijar de manera determinista – Ejemplo: variabilidad del límite elástico del acero – Muestra de n resultados experimentales estadística – Probabilidad de que variable X sea inferior / igual a determinado valor, x Función de Distribución: FX(x) – Intensidad de probabilidad corresp. a valor x FDP: fX(x) FDP F Función ió ajustada j d Datos experimentales FfY(fy) 1.0 ffY(fy) fy Di ib ió Distribución fy Representación probabilista FUENTES DE INCERTIDUMBRE RELEVANTES – Variabilidad natural (por ejemplo: límite elástico) – Errores de estimación debidos a datos estadísticos incompletos – Imperfecciones de los modelos Falta de conocimientos sobre ciertos fenómenos Modelos simplificados – Errores humanos Representación probabilista CONSECUENCIAS DE LAS INCERTIDUMBRES – Parámetros que intervienen en un análisis estructural son variables en el espacio y el tiempo – Seguridad estructural no es determinista – Seguridad se mide en términos de fiabilidad – Fiabilidad se determina mediante métodos probabilistas teniendo en cuenta incertidumbres fR,E (r,e) R* R seguro Punto de dimens dimens. fallo 0 E* E Representación probabilista EL PROBLEMA G = R – E – Seguridad estructural expresada en términos de variables básicas a través de la Función de EL – Seguridad se define mediante el requisito G R E 0 – Probabilidad de fallo Pf PE R PE x PR x Probabilidad de que ExyRx R para todos los posibles Ex E E Representación probabilista EL PROBLEMA G = R – E – Para distribuciones de probabilidad continuas de R y E: fR(r), (r) fE(e) R Pf fE x FR x dx FR(x) E fE(x) R, E x dx – Objetivo: calcular volumen de zona de fallo para densidad de probabilidad de 0 G=R–E fR,E (r e) R E (r,e) R* R seguro g Punto de dimens. fallo E* E Representación probabilista EL PROBLEMA G = R – E – Índice de fiabilidad R R R–E>0 Punto de dimensionado R* R–E<0 E E E* R E R 2 E 2 Pf Representación probabilista VERIFICACIONES – Casos generales: evaluación de integrales que expresan Pf, utilizando técnicas FORM / SORM o de simulación Pf PgX 1, X 2 , ..., X n 0 – Estructura segura si Pf Pf ,adm d fR,E (r e) R E (r,e) R* req Análisis de riesgo Seminario 6 R seguro g Punto de dimens. fallo 0 E* E Representación mediante el método de los coeficientes parciales RAZÓN DE SER DE LOS MÉTODOS PROBABILISTAS IMPLÍCITOS – Métodos probabilistas son poco adecuados para la práctica diaria – Falta de información para caracterizar estadísticamente las variables – Aplicación de métodos probabilistas resulta laboriosa – Presiones: plazos, presupuesto Normas estructurales basadas en método de coeficientes parciales: método probabilista implícito Representación mediante el método de los coeficientes parciales FORMATO DE VERIFICACIÓN DEL PROBLEMA G = R – E – Valores de cálculo de las variables E d E Ek Rd f(E), f(R) Rk R Ed Rd R – Estructura segura si Ed R d E Ek E E, R Rk R mE mR Ek Rk Representación mediante el método de los coeficientes parciales RELACIÓN ENTRE ENFOQUES IMPLÍCITO Y EXPLÍCITO – Vínculo entre los métodos: punto de dimensionado X d X Xk X * fR,E (r,e) R* implícito explícito R fallo 0 f(X) E* sX X* Xd = X·Xk mX Xk X seguro P t de Punto d dimens. di E X* valor de la variable básica en el punto de dimensionado Xk valor característico de X X coeficiente parcial Representación mediante el método de los coeficientes parciales RELACIÓN ENTRE ENFOQUES IMPLÍCITO Y EXPLÍCITO – Punto de dimensionado es el punto de fallo más probable – Valor de la variable Xi en este punto depende de – – – – – Función de distribución Parámetros de la variable Xi Índice de fiabilidad Factor de sensibilidad i Ejemplos f(X) – Distribución N x i* i 1 i Vi sX X* Xd = X·Xk – Distribución LN x i* i exp i Vi X mX Xk EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS Motivación Evaluación vs. dimensionado Fiabilidad estructural Evaluación cuantitativa Propuesta p de normalización Observaciones finales f(X) X – – – – – – Ejemplo OBRA CON CAMBIO DE USO Edificio de viviendas kN qnom = 2 m2 Normativa original Pf,adm,original Edificio de oficinas kN qnom = 3 m2 Normativa actual Pf,adm,actual = Pf,adm,original Evaluación Ejemplo VIGA DE FORJADO A sobrecarga qnom cargas perman. gp,nom peso propio losa gfl,nom peso propio viga iga gc,nom = 15.0 kN/m = 5.0 kN/m = 15.0 kN/m = 4.1 4 1 kN/m A 8.00 cargas sin conexión de esfuerzos rasantes forjado A-A 0.52 fc,nom = 25 N/mm2 0.03 As = 1885 mm2 fy,nom = 500 N/mm2 0.30 Procedimiento por fases INICIO MODELOS ACTUALIZADOS ·Adquisición Ad i i ió d datos t ·Ajuste modelos VALIDACIÓN DE INFORMACIÓN ·Inspección visual ANÁLISIS DETERMINISTA ·E,R: modelos a priori ·Normas en vigor ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R:modelos actualiz. ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R: modelos a priori apriorinorma Ed Rd ? ? no si actnorma no ? INTERVENCIÓN no si si MANTENIMIENTO Análisis determinista INICIO MODELOS ACTUALIZADOS ·Adquisición datos ·Ajuste modelos VALIDACIÓN DE INFORMACIÓN ·Inspección visual ANÁLISIS DETERMINISTA ·E,R: modelos a priori ·Normas en vigor Ed Rd ? si ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R: modelos actualiz. ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R: modelos a priori no apriorinorma ? si actnorma no ? INTERVENCIÓN no si MANTENIMIENTO Efectos de las acciones – Edificio de oficinas – Geometría validada – G, Q, E según EN Resistencia – Geometría validada – fc,nom, fy,nom disponibles – R según EN Análisis determinista MECANISMO DE ROTURA CRÍTICO Ed R d rdet E d E Enom con Rd Ed Rd y R nom R 1 fiabilidad verificada 1 fiabilidad sin verificar rdet,min = 0.82 Análisis probabilista con modelos a priori INICIO MODELOS ACTUALIZADOS ·Adquisición Ad i i ió d datos t ·Ajuste modelos VALIDACIÓN DE INFORMACIÓN ·Inspección visual ANÁLISIS DETERMINISTA ·E,R: modelos a priori ·Normas en vigor apriorinorma Ed Rd ? si ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R:modelos actualiz. ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R: modelos a priori ? no si actnorma no ? INTERVENCIÓN no si MANTENIMIENTO Análisis probabilista con modelos a priori FUNCIÓN DE ESTADO LÍMITE sobrecarga cargas permanentes peso propio p p p forjado j peso propio viga q gp gfl gc 8.00 A f 2 R ,M A s fy d 0,5 s y E,M Mc Mfl Mp Mq 0 b c fc f(X) X Variables caracterizadas por: Tipo; X; X (modelos apriorísticos) Tipo X X Análisis probabilista con modelos a priori ANÁLISIS DE FIABILIDAD – Índice de fiabilidad con modelos apriorísticos apriori 3.51 fR,E (r,e) R* R fallo 0 E* seguro Punto de dimens. E ¿Admisible? Problema: comparación del índice de fiabilidad con valor admisible absoluto resulta imposible Análisis probabilista con modelos a priori PROBABILIDAD DE FALLO ADMISIBLE – Dimensionado estricto de 23010 elementos de HA Por definición, pf asociadas son admisibles p f ,max 61500 ¿Qué es admisible? Axioma p f ,min – 1,0E-02 Number of beams: 450 Floor beams Reinforced concrete 1,0E-02 Axial compression forces 1,0E-04 pf = 2,2E-07 pf= 6,9E-07 vpf = 308,2% pf,max = 8,9E-06 pf,min = 2,6E-09 1,0E-04 pf 1,0E-06 pf Bending moments pf = 1,2E-05 1,0E-08 pf= 1,7E-05 vpf = 145,8% pf,max = 9,8E-05 pf,min = 1,2E-06 vpf = 60,1% pf,max = 9,4E-05 pf,min = 4,3E-06 vpf = 120,4% pf,max = 1,3E-04 pf,min = 2,7E-06 Compression struts pf = 3,9E-05 pf= 2,4E-05 1,0E-06 1,0E-08 Columns Reinforced concrete Tension ties pf = 2,2E-05 pf= 2,7E-05 Number of columns: 22320 1,0E-10 1,0E-10 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Análisis probabilista con modelos a priori BASE Y PROCESO DE VERIFICACIÓN – Axioma Aplicación correcta de la normativa en vigor conduce a una estructura fiable en el marco de esta normativa – Cuatro pasos para la verificación – Dimensionado estricto según normativa en vigor: Rd = Ed – Indice de fiabilidad norma (= req) – Indice de fiabilidad apriori de la estructura actual – Verificación apriori norma Análisis probabilista con modelos a priori RESULTADOS – Fiabilidad no queda verificada apriori 3.51 norma 4.05 – Índice relacionado con el punto de fallo más probable (punto de dimensionado) X * X *X X – Factores de sensibilidad dominantes d* 0.712 – Canto útil de la sección * M 0.587 – Efectos de la sobrecarga q * fc 0.084 Comparación: hormigón Actualización para d y q Análisis probabilista con modelos actualizados INICIO MODELOS ACTUALIZADOS ·Adquisición Ad i i ió d datos t ·Ajuste modelos VALIDACIÓN DE INFORMACIÓN ·Inspección visual ANÁLISIS DETERMINISTA ·E,R: modelos a priori ·Normas en vigor apriorinorma Ed Rd ? si ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R:modelos actualiz. ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R: modelos a priori ? no si actnorma no ? INTERVENCIÓN no si MANTENIMIENTO Modelos actualizados ACTUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN – Definición de un programa de ensayos y mediciones – Selección de los parámetros a actualizar – Selección de probetas – Condiciones de ensayos – Número de ensayos – Método de evaluación – Ejemplo: actualización para – Canto útil de la sección, d – Sobrecarga, q q [kN/m2] q q A [m2] Análisis probabilista con modelos actualizados PASOS NECESARIOS Y RESULTADOS – Axioma: aplicación correcta de la normativa en vigor conduce a una estructura fiable – Pasos para la verificación – Dimensionado según normativa en vigor: Rd = Ed – Índice de fiabilidad norma = 4.05 – Índice de fiabilidad de la estructura existente usando modelos actualizados act = 5.16 – Fiabilidad queda verificada 5.16 1.27 1 rprob act norma 4.05 rdet 0.82 Ejemplo CONCLUSIONES – Transformación viviendas oficinas sin intervención en la estructura – Coste C t evaluación l ió << reducción d ió del d l coste t de d la l intervención – En caso de que fiabilidad no quede verificada procedimiento por fases contribuye a priorizar intervención – Práctica diaria: análisis probabilista Método de los coeficientes parciales para verificación R E,act Enom,act nom,act R ,act Método de los coeficientes parciales con modelos actualizados INFLUENCIA DE LA ACTUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN EN UN ANÁLISIS PROBABILISTA – Función de Densidad de Probabilidad actualizada de la variable X f(X) Información actualizada Información previa X – – FDP actualizada se introduce directamente en los cálculos probabilistas Pf,act Análisis de riesgo Verificación Pf ,act Pf ,adm Seminario 6 Método de los coeficientes parciales con modelos actualizados INFLUENCIA DE LA ACTUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN EN UN ANÁLISIS CON COEFICIENTES PARCIALES – Valor nominal actualizado de la variable X Información actualizada f(X) Información previa Xnom,act – X Xk Valor actualizado del coeficiente parcial X,act No se puede deducir directamente con métodos deterministas Método de los coeficientes parciales con modelos actualizados ACTUALIZACIÓN DE LOS COEFICIENTES PARCIALES – Vínculo entre el método probabilista y el método de los coeficientes parciales: punto de dimensionado fR,E (r,e) R* X ,act X nom,act X Pf ,adm * determinista, Xd,act probabilista E* Xnom,act X*(Pf,adm) Xd,act X seguro Punto de dimens. fallo 0 f(X) ( ) Información actualizada R E X*(Pf,adm) valor de X en punto de dimensionado para Pf,adm Xnom,act valor nominal act. de X X,act coeficiente parcial act. Método de los coeficientes parciales con modelos actualizados APLICACIÓN – Estructura fiable, si E,act Enom,act R nom,act R ,act Método de los coeficientes parciales con modelos actualizados EJEMPLO Efectos de las acciones X,act X,EN Viga Gc Forjado Gfl 1.10 1.35 1.11 1.35 Perman. Sobrec. Gp Q 1.05 1.35 1.17 1.50 Resistencia Armad. s Hormig. c 1.125 1.15 1.00 1.50 ACTUALIZACIÓN DEL ÍNDICE DETERMINISTA R nom,act R ,act 1.14 1.0 rdet,act E,act Enom,act Ejemplo RESUMEN DE LOS RESULTADOS – Beneficios potenciales de una evaluación por fases INICIO MODELOS ACTUALIZADOS ·Adquisición datos ·Ajuste modelos VALIDACIÓN DE INFORMACIÓN ·Inspección visual ANÁLISIS DETERMINISTA ·E,R: modelos a priori ·Normas en vigor ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R: modelos a priori Ed Rd ? apriorinorma ? no si rdet 0.82 rprobb 0.87 ANÁLISIS PROBABILISTA ·Estructura: simplific. ·E,R: modelos actualiz. rprob ,act 1.27 actnorma no si ? rdet,act 1.14 INTERVENCIÓN no si MANTENIMIENTO Evaluación cuantitativa por fases PROCEDIMIENTO PRÁCTICO MOTIVO Motivo 1ª Fase H I P O T E S I S •. Recopilación info. Inspección Preliminar •. Inspección prel. prel • Normas de constr. NO (Conclusión ine equívoca) Verific. ¿ok? NO 2ª Fase • Datos actualizados • Análisis determin. NO Verific. ¿ok? SI NO 3ª Fase • Datos actualiz. • Anális probabil. SI Verific. ¿ok? NO SI Medidas técnico - administrativas • Inspección y mantenimiento • Aumento medidas de control • Limitación de cargas • Medidas téc.-admin. • Refuerzo / rehabilit. • Sustitución Evaluación cuantitativa por fases OBRA CON CAMBIO DE USO Edificio de viviendas kN qnom = 2 m2 Normativa original Pf,adm,original Edificio de oficinas kN qnom = 3 m2 Normativa actual Pf,adm,actual = Pf,adm,original Evaluación Evaluación cuantitativa por fases OBRA CON CAMBIO DE USO rdet = 0.82 (100%) MOTIVO Motivo 1ª Fase H I P O T E S I S •. Recopilación info. info Inspección Preliminar •. Inspección prel. • Normas de constr. NO (Conclusión inequívoca) Verific. ¿ok? NO 2ª Fase • Datos actualizados • Análisis determin. NO Verific. ¿ok? SI NO 3ª Fase • Datos actualiz. • Anális probabil. SI Verific. ¿ok? NO SI Medidas técnico - administrativas • Inspección y mantenimiento • Aumento medidas de control • Limitación de cargas • Medidas téc.-admin. • Refuerzo / rehabilit. • Sustitución rdet,act = 1.14 (139%) rprob,act = 1.27 (155%) EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS Motivación Evaluación vs. dimensionado Fiabilidad estructural Evaluación cuantitativa Propuesta p de normalización Observaciones finales f(X) X – – – – – – Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados SITUACIÓN MOTIVO Motivo H I P O T E S I S •. Recopilación info. Inspección Preliminar •. Inspección prel. • Normas de constr. NO (Conclusión inequív voca) Verific. ¿ok? NO 2ª Fase • Datos actualizados • Análisis determin. NO Verific. ¿ok? SI NO 3ª Fase • Datos actualiz. • Anális probabil. SI Verific. ¿ok? NO E,act Enom,act SI Medidas técnico - administrativas • Inspección y mantenimiento • Aumento medidas de control • Limitación de cargas f(X) X 1ª Fase 1 • Medidas téc.-admin. • Refuerzo / rehabilit. • Sustitución R nom,act R ,act Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados INFORMACIÓN DISPONIBLE – Formato de coeficientes parciales para evaluación Ed,actt Sd,actt E g, j,actt Gk , j,actt "" q,1,actt Q k ,1,actt ""... ... j1 R d,act – 1 Rd,act X R i k ,i,act ; a d,act m,i,act Coeficientes parciales tienen en cuenta las incertidumbres asociadas con f ,i Variación estadística del valor de la acción Sd Modelos para determinar las acciones y sus efectos m,i Variación estadística de las propiedades del material Rd Parte aleatoria del factor de conversión de la propiedad Modelo de resistencia y dimensiones geométricas Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados INFORMACIÓN DISPONIBLE – Modelos probabilistas a priori Gumbel Probability Plot 6 5 4 R Requisitos i it que cumplen l – Representación de realidad física – Consistencia con JCSS – Representación del estado de incertidumbre asociado a las f(X) reglas de las normas – Aptitud para aplicaciones prácticas X i Tipo Xi ; Xi -log(-log(F))) 3 – 2 1 0 -1 -2 -3 30 40 50 60 70 X 80 90 100 110 X XFORM Xd = X·Xk X Xk X Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados INFORMACIÓN DISPONIBLE – Coeficientes parciales actualizados – Ejemplo: resistencia del hormigón 2.50 2.00 1.50 c 1 00 1.00 0.50 V ariable dominante No Dominante 0.00 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Vc Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados HIPÓTESIS – Fiabilidad de estructura existente debe evaluarse – Evaluación con el método de los coeficientes parciales con modelos apriorísticos no fiable – Programa de adquisición de datos ha sido decidido, planificado y realizado ¿ Qué datos actualizar ? Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados PLANIFICACIÓN DE LA ADQUISICIÓN DE DATOS – Factor i describe la sensibilidad de Pf (escenario; EL) con respecto a la variación de Xi Ayuda para la planificación del programa de adquisición de datos Ejemplo: momentos en vigas de cubierta de HA 1.0 1 Vigas de cubierta Hormigón armado Momentos flectores 0.8 Xrm 0.6 0.4 fc 0.4 0.2 As 0.2 0 b1 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 Mc Mp -0.4 Xem -0.6 Mq2 -0.8 1 Xrm Vigas de cubierta Hormigón armado Momentos flectores 0.6 d 0 Regresión polinomial 0.8 fys fys d fc As b1 0.0 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Mc 1 Mp -0.4 Xem -0.6 Mq2 -0.8 Número de vigas: 240 -1 Número de vigas: 240 -1.0 Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados HIPÓTESIS Muestra de n resultados para actualizar variable X EJEMPLO – Variable actualizada: límite elástico armadura, fys M+ M- Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados PROCEDIMIENTO 1. Evaluación estadística de los resultados de la adquisición de datos FDP: fX(x) f(fys) Muestra fys 2. f(fys) Combinación de los resultados de la muestra con la información previa (modelos probabilistas apriorísticos) Muestra Información actualizada Información previa fys Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados PROCEDIMIENTO 3. Descripción de la Función de Distribución de Probabilidad actualizada por sus parámetros: Tipo; X,act X t; X,act X t; xk,act k t f(fys) Tipo: LN Información actualizada fys,act fys,k,act fys,act 4. fys CoV de la función de las variables actualizadas cuyas incertidumbres se tienen en cuenta a través del coeficiente parcial a actualizar Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados EJEMPLO – Coeficiente parcial para la resistencia del acero tiene en cuenta – Incertidumbres relativas al límite elástico, elástico fys – Incertidumbres relativas al área de la sección, As – fys y As entran en la FEL como producto Resistencia a tracción de la armadura Fys fys A s – Sólo fys ha sido actualizado – CoV actualizado de la fuerza de tracción 2 2 VAs VFys,act Vfys ,act Vfys,act fys,act fys,act Valor apriorístico VAs 0.02 Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados PROCEDIMIENTO 5. Determinación del coeficiente parcial actualizado, considerando la variable actualizada dominante o no dominante (desconocido a priori) s 1.4 1.2 s,act,δ 1.0 s,act,ν 0.8 Variable dominante Variable no dominante 0.6 0 0.05 VFys,act 0.1 0.15 0.2 VFys Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados PROCEDIMIENTO 6. Verificación de la seguridad con el método de los coeficientes parciales para evaluación: xik,act; Xi,act Variable dominante desconocida a priori Prueba y error s 1.4 1.2 s,act,δ 10 1.0 s,act,ν 0.8 Variable dominante Variable no dominante 0.6 0 0.05 VFys,act 0.1 0.15 0.2 VFys Evaluación con el método de los coeficientes parciales actualizados EJEMPLO – Elemento de HA: verificación resistencia a flexión – Sólo fys ha sido actualizado – Variable dominante: Fys – Verificación seguridad estructural: MEd,act MRd,act MRd,act 2 A s fys,k ,act c 1 A s fys,k ,act 1 d 0.5 Rd,M s,act , s,act, c fck b EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS Motivación Evaluación vs. dimensionado Fiabilidad estructural Evaluación cuantitativa Propuesta p de normalización Observaciones finales f(X) X – – – – – – EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS CONCLUSIONES – Evaluación en comparación con dimensionado: cambio del estado de la información – Evaluar más para intervenir menos: procedimiento por fases – Coste evaluación << reducción del coste de la intervención – Beneficios importantes EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS CONCLUSIONES – Estimación influencia del cambio de información sobre X: requiere un análisis probabilista – Métodos probabilistas: no aptos para práctica diaria Método de los coeficientes parciales para evaluación R E,act Enom,act nom,act R ,act Puente arco sobre el río Segura en Elche de la Sierra Motivo de la evaluación: cambio de uso nuevo e ste te existente Puente sobre el río Tera en Micereces Motivo de la evaluación: cambio de uso nuevo existente Mejora y ampliación del estadio de Chapín Motivo de la evaluación: cambio de uso Hotel Centro Deportivo Puente de Hierro en Zamora Motivos de la evaluación: daños visibles y cambio de uso Catedral de La Laguna Motivo de la evaluación: daños visibles Puente sobre el río Ebro en Frías Motivos de la evaluación: incidente y cambio de uso 1.5 7.0 m 1.5 Colapso de la cimbra sobre el río Verde en Almuñécar Motivos de la evaluación: establecimiento mecanismo / causas del fallo y determinación de la fiabilidad estructural Ampliación de la pasarela sobre la M30 en la calle Ángel Gordillo Motivo de la evaluación: cambio de uso
