Determinación del grado de daño de estructuras típicas de mampostería de la colonia Roma de la Ciudad de México

Abstract

Se revisaron diferentes metodologías usadas para evaluar la vulnerabilidad sísmica de estructuras, así como los grados de daño, indicando las propuestas de diferentes autores sobre el tema. Se presentan las estructuras típicas, grados de daño y clases de vulnerabilidad de la Colonia Roma, información que se obtuvo de un estudio de caracterización realizado a la misma colonia. Con la finalidad de establecer parámetros particulares que relacionen los grados de daño con la intensidad sísmica, para las estructuras de mampostería de la Colonia Roma, se estudiaron dos estructuras de mampostería, una de dos niveles y otra de tres, ambas clasificadas como clase B de acuerdo a la Escala Europea. Se estudiaron varios modelos de las estructuras, seleccionados considerando tanto muros de mampostería confinada como sin confinar, para lo cual se realizaron diferentes modelos de elementos finitos, utilizando el programa SAP2000, hasta llegar a resultados satisfactorios que representen adecuadamente los desplazamientos, esfuerzos y distorsiones de muros de mampostería, los cuales se compararon con resultados de muros probados experimentalmente. Las estructuras seleccionadas se analizaron tridimensionalmente y se obtuvieron resultados lineales para diferentes niveles de carga lateral; de aquí se identifican los muros más representativos, es decir los que absorben una cantidad considerable de cortante basal para analizarlos individualmente. Posteriormente se realizaron análisis individuales a los muros seleccionados y se obtienen las curvas de resistencia de los muros (Esfuerzo Cortante y Carga Lateral), en función de desplazamientos y distorsiones, tomando en cuenta diferentes resistencias a cortante de la mampostería. Después de haber definido el estado de daño de los muros para diferentes condiciones de carga lateral y resistencias a cortante de la mampostería, se asignó, el grado de daño de acuerdo a la Escala Macrosísmica Europea. Se estudiaron además dos muros de mampostería confinada, de los cuales se obtuvieron también curvas de resistencia con las mismas consideraciones que los muros sin confinar, así como la asignación del grado de daño de acuerdo a la escala antes mencionada. Para estos, se realiza una comparación entre los límites de distorsión calculados con diversas escalas de estados límites. Finalmente, se establecen las correlaciones entre los grados de daño y aceleraciones máximas del suelo para los muros más críticos de las casas y para los dos muros de mampostería confinada analizados, en donde se tendría que la mayoría de las casas del grupo B de la Colonia Roma se encontrarían en un Grado de Daño 2 para el sismo de 1985, el cual cuenta con una aceleración del suelo de 0.16g a 0.20g, y entre los Grados de Daño 3 y 4 para un sismo esperado de 0.23g

Many methodologies to evaluate the seismic vulnerability of structures were revised. Damage degrees, proposals from several authors were investigated. Typical structures, damage degrees and vulnerability classes for the Colonia Roma are presented. That information was obtained in a extensive study made previously in this urban sector. In order to define particular parameters that connect damage degrees with the seismic intensity of masonry structures of the Colonia Roma, two unconfined masonry structures were studied. The first structure consists of two floors, while another one has three levels. Both structures were classified as B class according with the Macrosismic European Scale. Several models of confined and unconfined masonry walls were studied in order to define the best model that represents the observed wall behavior. Many finite element models were proved; the analyses have been performed through SAP2000 program. Stress and displacements relationships from analytical models were compared with experimental results from confined masonry walls. Due to the asymmetry of the selected structures, analyses of the whole buildings were performed. The lateral strengths of the whole structures are calculated for the two principal directions, according to the Mexican regulations. From these analyses, two unconfined masonry walls have been chosen to represent the response occurring in each building. Next, the in-plane response is studied for the selected walls, assumed as isolated. Incremental lateral loads are applied to each wall in order to simulate pushover analysis, finally lateral capacity curves (strength vs. drift) are obtained, and damage degrees are associated in these capacity curves. Additionally, two confined masonry walls were studied, according with the procedure above mentioned and used in the unconfined walls. Lateral capacity curves are obtained, and damage degrees are associated in these capacity curves. In this case, comparisons area made between the drift limits of the confined masonry walls, and others limit states scales defined in other studies. Finally, some correlations were established between the damage degree and the peak ground accelerations, in the studied walls from the selected buildings, and in the confined masonry walls analyzed. Assuming that during the September 1985 earthquake, the peak ground acceleration in the Colonia Roma was located between 0.16 and 0.20g an important sector of building classified as B group would reach damage type 2. And assuming an expected peak acceleration of 0.23g from an earthquake with great magnitude, the same building group would reach damage 3 and 4.