Simulación Montecarlo Aplicado al Análisis Estocástico de Vulnerabilidad Sísmica de Estructuras: Aplicación a Puentes

Abstract

Dentro de la tendencia de nuevos reglamentos de diseño sismo-resistente, la segunda generación del método de diseño por desempeño requiere técnicas robustas para la obtención de respuesta estructural, cuantificación del daño y el análisis de confiabilidad. En ese contexto, se presenta una metodología de evaluación de vulnerabilidad sísmica para etapa de diseño de nuevas estructuras o el análisis de intervenciones en edificaciones existentes, a través de funciones de fragilidad obtenidas por simulación Monte Carlo. La técnica para construir una función de vulnerabilidad permite evaluar los costos de daño directo y los relacionados a la pérdida de funcionalidad. El caso de un puente de hormigón es planteado como ejemplo ilustrativo. Se modela estocásticamente la solicitación sísmica, luego se desarrollan funciones de fragilidad para componentes más vulnerables y se estiman los costos de reparación para cada estado de daño. Los resultados de múltiples análisis dinámicos no lineales se vinculan con los costos y plazos de ejecución para obtener una función de vulnerabilidad probabilística que representa el costo de reparación según un factor de daño en función de la intensidad de perturbación. Para la simulación de acelerogramas se utiliza una técnica novedosa y se propone una variante para situaciones en las que sólo el espectro de diseño del sitio está disponible para caracterizar la demanda sísmica. La implementación de la metodología permite identificar los componentes del puente que poseen mayor contribución a los daños totales, permitiendo al proyectista modificar componentes, el diseño o considerar la introducción de aisladores sísmicos y/o dispositivos de disipación de energía. La incorporación de estos sistemas de protección reduce el grado de incertidumbre con el que puede pronosticarse el daño y el comportamiento inelástico. El contexto de este trabajo es especialmente útil para la cuantificación de consecuencias entre alternativas con y sin los mencionados sistemas reductores de vibración.