Evaluación basada en prestaciones según el PEER/FEMA-P-58-1
Los terremotos acontecidos en los 90 en Japón y Estados Unidos pusieron de manifiesto que las metodologías sismorresistentes basadas en dotar de resistencia lateral eran capaces de evitar colapsos, pero los cuantiosos daños produjeron importantes disfunciones en los edificios y dispararon los costes de reparación. Desde entonces se han impuesto las metodologías basadas en prestaciones, cuyo objetivo es predecir y cuantificar explícitamente el comportamiento de todos los sistemas del edificio en varios escenarios de riesgo sísmico.
Presentación del Dr. Leandro Morillas en el Máster en Ingeniería sísmica de la ETSII-UPM
En su ponencia, presentada el pasado 4 de noviembre en el Máster en Ingeniería sísmica: dinámica de suelos y estructuras, el Dr. Leandro Morillas de la Universidad de Granada expuso los resultados de su investigación sobre el diseño basado en prestaciones. Su caso de estudio sigue una de las metodologías de evaluación de prestaciones más sólidas de la actualidad: el FEMA-P-58-1. Se incide en los fundamentos y aspectos clave de la metodología para modelar los sistemas de los edificios, evaluar la probabilidad de alcanzar ciertos niveles de daños o costes de reparación, y desarrollar curvas de fragilidad.
El precedente del FEMA-P-58-1 es el método de las tensiones admisibles (ASD Allowable stress design), que es muy intuitivo, pero solo tiene un objetivo (no es multi-objetivo) y no considera que la resistencia no es todo ni que pueden aparecer otros fenómenos durante la vida útil del material: fisuración, vibraciones, deformaciones, fatiga, fluencia, reología, creep.
Por otra parte, el método de los estados límite es un paradigma de la seguridad estructural (LSD Limit State Design – LRFD Load and Resistance factor design). Sus bases científicas fueron sentadas por Streletzki, 1947. Su estudio estadístico del factor de seguridad estructural se introdujo en el código ruso en 1955 y sigue vigente. La filosofía de los Estados Límite se basa en un concepto estadístico de la seguridad y la probabilidad de fallo. Es decir, en la aplicación de métodos estadísticos a las variaciones de las acciones y las propiedades de los materiales.
Los daños sísmicos en elementos no estructurales constituyen un imprevisto del proyecto SR basado en resistencia. Los elementos no estructurales (ENE) son todo excepto: pilares, vigas, forjados. Algunos ENE son: Cerramientos, tabiquería, techos, ventanas, ventanas, ordenadores, equipamiento de oficina, estanterías, archivos, calefacción, ventilación, climatización, cuadros eléctricos, tuberías, luminarias, rociadores de incendios, contenidos, cubiertas, ornamentación, muros cortina, fachadas ventiladas, petos, chimeneas, ascensores, paneles solares, servidores informáticos, máquinas de vending. Hay una dicotomía en el tratamiento que damos a los ENE. La importancia de los daños en estos elementos radica en su coste. Asimismo, los daños sísmicos en los ENE pueden impedir la evacuación, el uso del edificio y disparar los costes de reparación. Además, los ENE interactúan entre ellos.
Daños sísmicos en ENE. Fuente: Morillas (2019)
El FEMA P-58-1 es una metodología para evaluar las probables prestaciones sísmicas de edificios teniendo en cuenta su emplazamiento y características estructurales, no estructurales y su ocupación.
Metodología FEMA-P-58-1. Fuente: Morillas (2019)
La metodología tiene una base probabilista que permite conservar las incertidumbres del problema. A través de un análisis en cascada, es posible cuantificar a partir de la respuesta estructural: (i) los niveles de daño en los sistemas del edificio, (ii) los tiempos y costes de reparación, (iii) otros impactos sociales, medioambientales, etc. Una de las conclusiones del estudio es que son necesarios avances en el desarrollo de curvas de fragilidad para variedad de sistemas tecnológicos de los edificios.
Referencias
Morillas, L. (2019). Evaluación basada en prestaciones según el PEER/FEMA-P-58-1 [Diapositivas de PowerPoint].