Seismic vulnerability evaluation of regular reinforced concrete buildings in Brazil through the development of fragility curves

Autor: Rodrigues, Isabela Durci, 1994
Přispěvatelé: Siqueira, Gustavo Henrique, 1980, Vieira Junior, Luiz Carlos Marcos, 1982, Vizotto, Isaias, Beck, André Teófilo, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Gustavo Henrique Siqueira, Luiz Carlos Marcos Vieira Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Este trabalho tem como objetivo avaliar os danos que um evento sísmico pode causar em estru- turas brasileiras regulares de concreto armado, através da elaboração de curvas de fragilidade analíticas. Por muitos anos, o Brasil, em razão de sua localização geográfica no interior de uma placa tectônica, teve suas edificações construídas sem levar em consideração as recomendações estruturais relativas a eventos sísmicos. A norma brasileira de sismos, ABNT NBR 15421 (2006), é recente e apresenta divergências quando comparada às normas internacionais sobre o assunto. Além disso, estudos recentes mostram que o território brasileiro registrou eventos sísmicos de grau de magnitude consideráveis. Caso fenômenos dessa natureza ocorram em regiões urbanas com elevada densidade demográfica, pode-se gerar danos estruturais catastróficos, uma vez que a maior parte das construções não atende às prescrições normativas específicas para tais ações. Assim, a fim de avaliar a vulnerabilidade dos sistemas estruturais regulares construídos em concreto armado submetidos um evento sísmico, o trabalho visa quantificar a probabilidade de que se atinja um Estado Limite de Dano, dada uma intensidade de medida (IM) do evento sísmico em edificações representativas brasileiras com a utilização de ferramentas estatísticas. São consideradas edificações regulares e escolhidos eventos sísmicos representativos do cenário brasileiro e, após uma análise não linear dessas estruturas, são construídas curvas de fragilidade para diferentes níveis de dano. Com esses resultados, pode-se avaliar como as estruturas se comportariam caso sujeitas a um evento extremo. A região escolhida para o desenvolvimento do estudo é a cidade de Natal, no Rio Grande de Norte, devido a atividade sísmica existente no estado. A geometria estrutural analisada foi definida e modelada em Elementos Finitos utilizando o software OpenSees (MCKENNA et al., 2006), para edificações com diferentes números de pavimentos. Análises determinísticas não lineares estáticas (Pushover) e dinâmicas (Análise Dinâmica Incremental) são realizadas para determinar a demanda e capacidade do modelo estrutural com base nos acelerogramas representativos da região do estudo. As incertezas do modelo estrutural e dos sinais são consideradas, a fim de realizar análises probabilísticas para se obter a curva de fragilidade para cada um dos Estados Limites de Dano estabelecidos. Esse desenvolvimento é parte da metodologia para o projeto baseado em desempenho de estruturas sujeitas a sismos, em inglês Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) para o dimen- sionamento baseado em diferentes cenários de perda. Os resultados indicam que é possível que eventos sísmicos que venham a ocorrer na região de Natal, no Rio Grande do Norte, causem danos Leves e Moderados nas edificações com uma probabilidade de ocorrência próximo a 100%, considerando os valores de aceleração espectral propostos por Petersen et al. (2018) para diferentes períodos de retorno. As edificações de 8 e 10 pavimentos apresentam maiores probabilidades de atingirem os danos Extenso e Completo do que edificações de 6 pavimentos Abstract: This work aims to evaluate the damage that a seismic event can cause to regular Brazilian reinforced concrete structures, through the development of analytical fragility curves. For many years Brazil, due its geographical location inside a tectonic plate, built up structures with no design recommendations regarding seismicity events. Brazilian seismic standard, ABNT NBR 15421 (2006), is recent and has some differences when compared with international standards in the subject. Furthermore, recent studies show that Brazilian territory has registered seismic events with representative magnitude. If such events happens in urban areas with high demographic density, the structural damage might be catastrophic, since most buildings don¿t have specific standard design prescriptions for this kind of actions. In order to assess the vulnerability of regular reinforced concrete structures subject to seismic event, this work aims to quantify the probability of reaching a Damage Limit State given an intensity measure of the earthquake (IM) in Brazilian standard buildings with statistical tools. Ordinary buildings are considered and seismic events that represent Brazilian scenario are chosen, and, after a nonlinear analysis of these structures, fragility curves are developed for different levels of damage of its components. With these results, it is possible to assess how structures designed and built in a specific Brazilian region would behave if they were exposed to a seismic event. The city chosen for this study is the city of Natal, on the state of Rio Grande do Norte, because of the seismic activity on the state. A structural design representative of the buildings in the area is chosen, and it is modelled with the Finite Element Method using OpenSees (MCKENNA et al., 2006). Deterministic non-linear static (Pushover) and dynamic (Incremental Dynamic) analysis are developed to know the demand and capacity of the structural model, based on earthquake¿s records that represent the area of study. Then, the uncertainties of the model and from the earthquake are considered, and a probabilistic analysis is done to calculate the fragility curve for each one of the established Damage Limit States. This methodology is part of the Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) for the design based on different loss scenarios. The results indicate that seismic event that may happen in Natal can cause sligth and moderate damage on structures with a probability of 100%, considering the spectral acceleration values proposed by Petersen et al. (2018) for different return periods. Buildings with 8 and 10 storeys have higher probability of having Extensive and Complete damage than 6 storey buildings Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestra em Engenharia Civil FAPESP 2018/23304-9 ; e 2019/18368-0 CAPES 05-P-04770-2018
Databáze: OpenAIRE
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