1. anexos 1. instrucciones para rellenar los …
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9. ANEXOS
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1. Anexos 1.
INSTRUCCIONES PARA RELLENAR LOS FORMULARIOS PARA EL ANÁLISIS
DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE EDIFICACIONES ESENCIALES Y
ESPECIALES
El Análisis de la Vulnerabilidad sísmico de edificaciones esenciales y especiales, se realizará
de acuerdo a un método simplificado que hace uso de los espectros de capacidad y matrices de
probabilidad de daño que fue propuesto en el año 2007 por la Universidad Politécnica de
Cataluña (UPC) a partir de las aportaciones del proyecto Risk-UE y por encargo del Instituto
Geológico de Cataluña (IGC), el cual fue desarrollado para que profesionales de la
construcción evalúen a las construcciones existentes.
Por medio de este documento se pretende brindar soporte para el correcto llenado de los
formularios generados para el análisis de la vulnerabilidad sísmica, donde el formulario 1
contiene los datos básicos de la edificación, mientras que el formulario 2 contiene la
información estructural del centro evaluado. Los formularios propuestos han sido realizados
de forma que su llenado es muy sencillo, pero cabe recalcar que contienen aspectos técnicos
relacionados con análisis estructural y arquitectura, por lo cual se aconseja que participe
personal calificado para la recogida de datos en campo. Los dos formularios contienen la
información más relevante y necesaria para lograr un correcto análisis de vulnerabilidad
sísmica de las edificaciones consideradas en este informe. El Formulario 1, en principio,
permite conocer los datos de contacto del responsable que realice la evaluación en campo y
también los datos básicos de la edificación como su localización y tipo de ocupación. El
Formulario 2 contendrá información sobre la construcción, restauración y características
estructurales de la edificación. Así entonces, estas instrucciones son una ayuda para rellenar
ambos formularios, por lo tanto, contienen información sobre las propiedades relevantes para
el análisis de la vulnerabilidad sísmica. Se presenta a continuación una descripción de los
formularios propuestos seguido de las instrucciones para rellenar cada campo.
9. ANEXOS
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INSTRUCCIONES - FORMULARIO 1
DATOS BÁSICOS DE LA EDIFICACIÓN
Por medio del formulario 1, seremos capaces de identificar de una manera rápida y concisa las
características generales de la edificación que evaluemos, como lo es su ubicación, datos de
contacto del edificio y el tipo de ocupación que desempeña; no sin antes mencionar que en el
formulario también constaran los datos de contacto de la persona que realiza la evaluación para
posibles consultas posteriores a la evaluación.
A continuación, se presenta las instrucciones detalladas para llenar el formulario 1:
Fecha de Evaluación: se indicará la fecha en la que se visitó la edificación (día-mes-año).
DATOS DEL PROFESIONAL
Nombre del Evaluador: es importante colocar el nombre y apellido del profesional encargado
de la evaluación.
Teléfono de contacto: número de contacto telefónico convencional o celular del profesional
encargado de la evaluación.
e-mail: correo electrónico del profesional encargado.
DATOS DE LA EDIFICACIÓN
Nombre del centro: es muy común que edificios tengan un nombre, siendo su denominación
oficial, el cual irá registrado en este campo.
Dirección: es importante localizar de la manera más exacta posible a la edificación en estudio.
Por lo menos se indica, la Calle principal, y calle secundaria. Si es posible se tomará: número
de la edificación, municipio al que pertenece, código postal y número telefónico de atención al
público.
TIPOLOGÍA DE LA EDIFICACIÓN
Primero se deberá identificar si es un centro que pertenece al sector público o privado, para
luego marcar el tipo de ocupación que ofrece la edificación, donde tenemos dos clasificaciones
que son las edificaciones esenciales y edificaciones especiales.
Edificaciones Esenciales: son aquellas edificaciones que luego de ocurrido un terremoto no
podrán parar sus actividades, siendo consideradas vitales para la atención de la emergencia
sísmica. Dentro de las edificaciones esenciales se encuentran los siguientes sistemas:
Sistemas de Salud: hospitales, clínicas, centros de salud, ambulatorios, es decir, centros que
ofrezcan atención médica.
Sistema Educativo: escuelas, universidades, institutos, guarderías, es decir, toda institución o
establecimiento destinada a la educación y enseñanza.
Edificaciones gubernamentales o municipios de importancia: gobernaciones, tribunales,
ministerios.
9. ANEXOS
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Respuesta a la Emergencia: estaciones de bomberos, estaciones de policía, fuerzas armadas,
es decir, las instituciones que presten sus servicios para la protección y ayuda a la comunidad.
Dentro de este grupo también se incluyen las construcciones destinadas a espectáculos públicos
en las que se prevea una ocupación masiva de gente, como lo son los estadios, coliseos, lugares
que, en caso de ocurrido el sismo, sirvan de acogida y albergue a personas afectadas por el
siniestro.
Edificaciones Especiales: estas edificaciones son aquellas que nos aportan servicios a la
comunidad, pero en el caso de que ocurra un sismo, su funcionamiento no es esencial o
indispensable. Es decir, son construcciones que fomentan al crecimiento de la ciudad y algunas
de ellas aportan un valor cultural al lugar. Dentro de las edificaciones esenciales se encuentran
los siguientes sistemas:
Sistema de Comunicación: estaciones de radio, estaciones de televisión, centrales telefónicas,
estaciones de prensa o cualquier medio que brinde información a la sociedad.
Sistema de Movilidad: estación de transporte público (estaciones de bus, metro, ferrocarril,
tranvía), aeropuerto, puerto marítimo o cualquier tipo de sistema público necesario para la
movilidad de la población.
Sistema de Servicios Básicos: central eléctrica, central de agua, central de gas, toda obra de
infraestructura que brinde servicios que permitan a la comunidad tener una vida saludable y
una vivienda digna.
Monumentos Históricos: se refiere a lugares, construcciones y objetos de propiedad municipal
o particular que por su calidad e interés histórico o artístico o por su antigüedad, se han
declarados como tales, aportando de esta manera un valor histórico a la ciudad.
Esquema de la edificación en planta: se deberá realizar un dibujo esquemático del edificio
evaluado. En el esquema en planta se deberá indicar la ubicación, lo más exacta posible del
ducto o ductos de gradas y ascensores (este último, en el caso de edificios). Estos esquemas
serán de gran ayuda ya que se podrá determinar posibles irregularidades. Al realizar este
esquema, el evaluador podrá identificar muchos aspectos que tenga la construcción. Las
mínimas dimensiones que deberán estar indicadas en el esquema en planta son longitud y ancho
y si se puede realizar un esquema en altura de la estructura, se deberá colocar la altura de
entrepiso.
Fotografía de la Edificación: en este apartado se colocará una fotografía representativa para
una mejor identificación de la edificación evaluada, procurando que se pueda observar en su
totalidad.
9. ANEXOS
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INSTRUCCIONES - FORMULARIO 2
DATOS DE LA ESTRUCTURA DE LA EDIFICACIÓN
El formulario 2 nos permitirá caracterizar a la edificación desde un punto estructural, para
determinar cuan vulnerable es frente a un evento sísmico. Esta evaluación, supone que el
profesional a cargo será capaz de determinar el sistema estructural de la edificación en estudio,
por lo que se prevé que la persona responsable de la evaluación tenga un conocimiento alto del
tema, pues el formulario contiene información técnica.
Si por algún motivo, no se puede determinar la tipología de la estructura, el evaluador deberá
eliminar aquellos sistemas estructurales que sean imposibles para la estructura en estudio y
calificar las posibles opciones que quedan. A continuación, se presenta las instrucciones
detalladas para llenar el formulario 2:
Nombre del centro: es muy común que edificios tengan un nombre, siendo su denominación
oficial, el cual irá registrado en este campo. Este apartado coincidirá con el formulario 1.
Numero de edificios: será necesario identificar si el centro cuenta con varios edificios para su
funcionamiento o solamente con uno, colocando el numero en esta casilla.
Número del edificio evaluado: se pide anotar el número que tenga el edificio evaluado dentro
del módulo al que pertenece.
Área de Construcción (m2): superficie total de construcción del edificio evaluado.
Número de Plantas: primeramente, se identificará el número total de las plantas que
compongan el edificio y se deberá identificar cuantas pertenecen a bajo-rasante y cuantas
sobre-rasante.
Altura de la Edificación: será necesario identificar a qué tipo de altura pertenece la edificación,
donde se tiene 3 clasificaciones a describir, baja, mediana y gran altura.
Baja altura= menor a 4 pisos.
Mediana altura= 4 a 7 pisos.
Gran altura= mayor a 7 pisos.
Tipo de Suelo: para el llenado de esta casilla será necesaria la aportación y evaluación de un
ingeniero geotécnico para identificar el tipo de suelo donde se encuentra emplazada la
edificación.
CONSTRUCCIÓN Y REFORMA ESTRUCTURAL
En esta sección se considera la información acerca de la construcción y la posible reforma
realizada a la edificación.
Año de construcción: en caso de que se pueda obtener con exactitud esta información se debe
anotar el año en el cual fue construido el edificio.
9. ANEXOS
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Periodo de construcción: en el caso en el que no se conozca el año de construcción, se podrá
marcar un periodo tentativo en el cual se construyó el edificio, donde se observaran varias
opciones.
Año de Intervención: en el caso de que el edificio haya sido sometido a una reforma, se deberá
especificar el año en la que fue realizada.
Tipo de Reforma: se consideran 2 tipos posibles de reforma, integral refiriéndose a que se
realizó una reforma completa de la edificación y parcial si se realizó reformas en lugares
específicos de la edificación, donde se deberá marcar si esta reforma fue para algún tipo de
reparación o simplemente para redistribuir espacios para una mejor funcionabilidad.
TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL
Cualquier estructura puede estar sometida a diferentes tipos de acciones, directas o indirectas,
permanentes o variables, horizontales y verticales, repartidas y puntuales, que serán trasmitidas a
los cimientos de la estructura. En esta sección será necesario identificar qué tipo de estructura
pertenece al edificio que se está evaluando, lo cual se realizara de acuerdo a la matriz de tipos
estructurales de los edificios típicos de Europa que se estableció en el marco del proyecto Risk UE.
Donde las tipologías constructivas se definieron principalmente por medio de la combinación de
propiedades estructurales y geométricas, considerando el material constructivo, el sistema
resistente a cargas verticales y horizontales y el tipo de forjado como propiedades estructurales,
mientras que el número de pisos y la altura del edificio son propiedades geométricas. Se deberá
tener en cuenta que un error en la identificación de la tipología estructural, puede significar un
desajuste en todo el estudio al ser este uno de los puntos principales para analizar la vulnerabilidad.
DAÑOS EN EL EDIFICIO
En esta sección se deberán identificar los daños observados por el evaluador en el edificio,
donde se contemplan las siguientes posibilidades, mismas que deberán ser calificadas con poco,
moderado y severo según como se considere.
Irregularidad Vertical: A continuación, se presentan irregularidades en elevación que servirán
de guía para un correcto llenado del formulario.
Ubicación: si la edificación se encuentra en una colina empinada, tal que a lo largo de la
pendiente exista al menos un piso de altura.
Figura 1-1. Irregularidad Vertical-Ubicación
Columna corta: si la edificación presenta columnas cortas, cuando se identifiquen pilares o
secciones de pilares, cuya altura sea inferior al 30% de la altura de la planta o piso.
9. ANEXOS
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Ejes verticales discontinuos o muros soportados por columnas: la estructura de la edificación
es irregular cuando existen desplazamientos en el alineamiento de elementos verticales y estos
desplazamientos son más grandes que la dimensión horizontal del elemento.
Figura 1-2. Irregularidad Vertical-Ejes verticales discontinuos
Adiciones: la estructura de la edificación es irregular cuando existen adiciones, fuera del diseño
original, de un piso o más.
Figura 1-3. Irregularidad Vertical-Adiciones
Irregularidad en Planta: A continuación, se presentan irregularidades en planta que servirán
de guía para un correcto llenado del formulario.
Forma: la estructura de la edificación es irregular cuando su configuración en planta presenta
las formas L, T, I, U, o forma de cruz, sin juntas de construcción.
Figura 1-4. Irregularidad en Planta-Forma
Discontinuidades en el sistema de piso: la estructura de la edificación es irregular cuando el
sistema de piso tiene discontinuidades apreciables o variaciones significativas en su rigidez,
causadas por aberturas, entrantes o huecos con áreas mayores al 50% del área total.
9. ANEXOS
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Figura 1-5. Irregularidad en Planta- Discontinuidades en el sistema
Adiciones: la estructura de la edificación es irregular cuando existen adiciones, fuera del diseño
original, sin su respectiva junta de construcción.
Para seleccionar correctamente una opción de los formularios se deben tener en cuenta las
siguientes consideraciones: “Poco” si la planta es rectangular o cuadrada donde la distribución
de masas y rigideces es homogénea, “Moderado” en el caso que la planta del edificio tenga
entrantes o salidas de una longitud inferior al 20% de la longitud máxima y “Severo” en
cualquier otro caso, tomando en cuenta las discontinuidades en el sistema de piso antes
mencionado.
Asentamientos Diferenciales: se considera la pérdida de capacidad resistente del edificio por
causa de deformaciones del terreno o por causa del deterioro de elementos estructurales.
Marque el recuadro si se observan hundimientos discontinuos en dos o más secciones del
edificio.
Posibilidad de Golpeteo: Existirá posibilidad de golpeteo si la separación entre dos edificios
contiguos sea inferior al producto DxN, en dónde D vale 3 cm y N es el número de plantas del
edificio más bajo. En caso de edificios de igual altura, N es el número de plantas de cualquiera
de los dos edificios.
Otros: también se considera la opción ‘otros’ en el caso de que ninguno de los daños expuestos
en el formulario encaje, por lo tanto, esta casilla servirá para que el ingeniero encargado aclare
que daño se presenta en la edificación.
Observaciones: Esta última parte del formulario 1 y 2, es para registrar observaciones que el
evaluador desee hacer con respecto a la construcción, uso, condición, circunstancias inusuales
que presente la edificación o algún detalle importante que se crea necesario mencionar.
A A
C
C
D B B
E D
(a
)
(b
)
a) CxD> 0.5AxB
b) [CxD+CxE]> 0.5AxB
c)
9. ANEXOS
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2. Anexo 2.
Plano de zapatas de cimentación.
9. ANEXOS
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3. Anexo 3.
Plano de la distribución de columnas y aceros.
9. ANEXOS
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4. Anexo 4.
Detalle de forjados.
9. ANEXOS
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9. ANEXOS
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5. Anexo 5.
Detalle de vigas y acero.
9. ANEXOS
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9. ANEXOS
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9. ANEXOS
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6. Anexo 6.
Métodos experimentales de evaluación
Radar interferométrico de apertura real (rar)
La mayoría de ocasiones que se presentan terremotos de magnitudes superiores, la mayoría de
los edificios y demás estructuras se ven afectadas gravemente en sus funciones estructurales
como operativas. Terremotos tan fuertes que provocan daños significativamente graves que
ponen en riesgo las inspecciones que impliquen acceder al interior de los edificios y la posterior
evaluación de expertos. Este tipo de circunstancias hace importante y aconsejable disponer de
medios y técnicas de detección no invasiva y remota como alternativa para inspeccionar e
informar, con seguridad, sobre el estado estructural y las condiciones funcionales de los
edificios y estructuras afectadas.
El monitoreo de los movimientos libres de los edificios y estructuras afectadas por vibraciones
ambientales se ha convertido en una herramienta útil para que los ingenieros evalúen las
condiciones operativas de una estructura, permitiendo un seguimiento continuo con el objetivo
de controlar la evolución de sus condiciones funcionales y de seguridad. El principio básico es
obtener las propiedades dinámicas de una estructura sometida a ruido ambiental (Farrar, C. R.,
Doebling, S. W., & Nix, D. A., 2001). Las variables cinemáticas monitoreadas permiten
obtener información modal completa del comportamiento vibratorio de la estructura y, por lo
tanto, inferir sus condiciones funcionales. Los parámetros modales, principalmente frecuencias
y formas modales, son funciones de las propiedades mecánicas de la estructura evaluada
(distribución de masa, matriz de rigidez y amortiguación). En consecuencia, se espera que los
cambios en las propiedades mecánicas debido a cargas externas, en este caso por un terremoto,
causen cambios medibles en la respuesta modal que, a su vez, se puede relacionar con
diferentes estados de daño (Vidal, F., Navarro, M., & Enomoto, T. , 2014).
Por lo tanto, el daño estructural debe entenderse como un cambio de las propiedades mecánicas
de un edificio, que afectan negativamente en el desempeño futuro ante un evento sismo. Donde,
la definición de daño se asignará a los cambios que afecten las propiedades materiales,
mecánicas y/o geométricas que son modificaciones en las condiciones de contorno y
conectividad estructural interna. Aplicar esta definición no será factible sin la comparación
entre la condición real del edificio (después del terremoto) y la configuración básica que se
supone representa el estado inicial del edificio sin daños (antes del terremoto). En este estudio,
se supone que estos estados iniciales provienen de un modelo numérico preciso. El modelo
numérico se ejecuta con los códigos constructivos contemporáneos a la fecha de construcción
de la edificación y su documentación disponible (proyectos y planos).
Interferometría radar
El uso del radar interferométrico de apertura real (Real Aperture Radar - RAR) para la
monitorización de las características dinámicas de estructuras civiles sometidas a vibraciones
por ruido ambiental, se ha investigado desde los años noventa (Bartoli, G., Facchini, L.,
Pieraccini, M., Fratini, M. , & Atzeni, C. , 2008). Los métodos basados en RAR se consolidaron
en la siguiente década (Pieraccini, M., Luzi, G., Mecatti , D., Noferini, L., & Atzeni, C., 2003)
(Pieraccini, Fratini, Parrini, Pinelli, G., & Atzeni, C., 2005) (Gentile, C. & Bernardini, G.,
2010), de modo que actualmente varios sistemas comerciales se ofrecen en el mercado (Coppi,
9. ANEXOS
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F., Gentile, C., & Ricci, P. A., 2010). Se han publicado varios artículos sobre el monitoreo de
edificios (Luzi, G., Monserrat, O., & Crosetto, M., The Potential of Coherent Radar to Support
the Monitoring of the Health State of Buildings. , 2012) (Negulescu, et al., 2013) (Gonzalez-
Drigo, et al., 2019) y torres (Atzeni, C., Bicci, D. D., Fratini, M., & Pieraccini, M., 2010) (Luzi,
G., Crosetto, M., & Cuevas-Gonzáles, M. , 2014).
El Radar, Radio Detection and Ranging, es un sistema que usa ondas electromagnéticas para
detectar y ubicar objetos estáticos o móviles, formaciones meteorológicas o el propio terreno.
En este estudio, el equipo radar utilizado transmite señales de microondas y recibe ecos de los
diferentes elementos dentro del campo de visión de su antena (Field Of View - FOV). Una
observación de radar utiliza el tiempo transcurrido entre la transmisión y la recepción de una
onda electromagnética emitida por la antena para generar una señal, habitualmente denominada
perfil de alcances (range profile), compuesta por picos de diferentes amplitudes, que permiten
identificar las zonas reflectoras más destacadas de la estructura observada. Por tanto, la salida
básica de una medición de radar es una señal donde los picos de amplitud ubicados a diferentes
distancias corresponden a la intensidad de los ecos de diferentes partes de la estructura
observada.
La interferometría es un método de medición, que permite recuperar la variación de la
trayectoria de propagación de las señales de onda en el orden de fracción de la longitud de onda
operativa. En el caso del equipo de radar utilizado para este estudio, teniendo en cuenta las
señales de microondas y, en particular, las longitudes de onda de unos pocos centímetros
(bandas de X a Ku, es decir, frecuencias electromagnéticas operativas de 8 GHz a 18 GHz), se
pueden detectar variaciones submilimétricas del rango utilizando técnicas interferométricas.
La interferometría de radar es una técnica que se basa en el estudio del patrón de interferencia
de fase de las ondas que permite detectar vibraciones, es decir, variaciones de desplazamiento
a lo largo del tiempo, con una precisión de hasta decenas de micras en el mejor de los casos, si
el sensor de radar, que funciona como un detector coherente, proporciona la fase diferencial de
la señal recibida, es decir, la fase interferométrica. Esta metodología permite recuperar
simultáneamente y de forma remota la historia de desplazamientos de diferentes partes de la
estructura monitoreada. Todo esto sin la necesidad de instalar algún elemento artificial
adicional sobre el edificio o estructura objetivo.
En el caso del equipo utilizado en este trabajo de investigación, la resolución del alcance,
dictada por el ancho de banda del radar del transceptor de microondas, es de 0.5 m.
Considerando casos de estudio en los que el radar ilumina un objeto extendido como un edificio
o un puente, la resolución del alcance determina la capacidad de muestrear partes
inequívocamente diferentes de la estructura monitoreada como elementos separados. Se
obtiene un muestreo regular de la estructura monitoreada mediante la adquisición de un perfil
de alcances (range profile) y la unidad (intervalo) espacial elemental de medida
correspondiente se denomina radar bin (Rbin). Se trata de una unidad de volumen de muestreo,
de objetivos (targets) situados a diferentes distancias del radar. La intersección entre estas
unidades elementales de ángulo sólido y la superficie de la estructura monitoreada, contra la
cual las ondas transmitidas se retrodispersan, determina la capacidad de muestrear la estructura
monitoreada.
Un perfil de alcances (range profile) es el gráfico de la amplitud de la señal de radar recibida
en función de la distancia, que puede expresarse en radar bins o distancia equivalente
9. ANEXOS
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multiplicando el rango del Rbin y la resolución del alcance (distancia = Nbinx0.5 m en la
campaña experimental reportada). Los picos sobresalientes indican partes más reflectantes de
la estructura, i.e. son ecos del radar que contienen una elevada razón señal/ruido.
Estos extremos en el perfil de alcances se corresponden con elementos contenidos en el área
iluminada por el radar que retro dispersan muy bien la energía incidente del radar. Elementos
lisos y desprovistos de una rugosidad mínima dispersarán la energía del radar por simple
reflexión de las ondas incidentes. En cambio, elementos o zonas con irregularidades
geométricas, como pueden ser balcones, volados y aperturas para ventanas en las fachadas,
entre otros, suelen ser geometrías que devuelven al sensor del RAR una parte importante de la
energía incidente.
No obstante, es posible obtener la historia individual de desplazamientos de elementos o partes
del edificio objetivo considerados de forma separada. Para ello se requieren tres pasos
principales que se describen a continuación: i) El primero es recopilar un perfil de alcances
(range profile), muestreado en intervalos espaciales regulares. Para obtener este perfil, el radar
envía una señal alineada con su línea de visión (Line Of Sight - LOS) y recibe la energía
retrodispersada de diferentes partes de la estructura, lo que permite recopilar un perfil de
amplitudes. ii) En segundo lugar, cuando la intensidad del eco del radar proveniente de
diferentes partes de la estructura muestreada asegura una adecuada relación señal/ruido (Signal
to Noise Ratio - SNR), entonces la parte correspondiente de la estructura puede asociarse con
la fase interferométrica del eco. iii) Finalmente, se recupera una historia de desplazamientos
transformando las variaciones temporales de la fase interferométrica de un radar bin específico
utilizando la siguiente ecuación:
( ) ( )4
LOSd t t
[1]
Donde (t) es la diferencia entre las fases medidas en dos adquisiciones de radar
consecutivas y la longitud de onda de la onda transmitida.
Figura 6-1. Rada interferométrico
La recuperación de los desplazamientos dLOS a partir de la medición de la fase diferencial de la
señal de radar recibida, con una precisión sub milimétrica, es posible porque un radar coherente
proporciona también el valor de fase de la señal reflejada. Esto permite, a través de la
interferometría, evaluar las variaciones de distancia en términos de fracciones de longitud de
9. ANEXOS
119
onda del radar. Cuando el desplazamiento varía dentro del rango ± /4, el cambio de fase se
relaciona linealmente con la variación de la distancia dLOS(t) ocurrida entre dos adquisiciones
de radar sucesivas como se indica en la ecuación (7). Considerando que en este estudio /4 es
mayor que 4mm y los desplazamientos esperados de la estructura están en el rango de
milímetros a decenas de micras, esta hipótesis o aproximación sobre la linealidad generalmente
funciona (Xing C., Z. Q. Yu., X. Zhou, & P. Wang. , 2014). Para un radar Ku, con una longitud
de onda =1.74 cm (frecuencia de operación = 17.2 GHz), una variación de fase de 1º, que
generalmente se puede lograr con un sensor de última generación, corresponde a un
desplazamiento de aproximadamente 20 micras: el desplazamiento esperado. La precisión en
las mejores condiciones de medición (SNR alta) es del orden de decenas de micras. Una de las
principales limitaciones de esta técnica es que, considerando un desplazamiento vectorial
tridimensional , la técnica propuesta solo puede estimar la proyección de en la
dirección de la LOS; Si es perpendicular a la LOS, el radar no puede observar el vector
de desplazamiento .
En relación con la precisión de la medición, tiene relación con la SNR, que en una primera
aproximación se puede estimar a través de la relación entre la energía del eco del radar del Rbin
seleccionado y el ruido instrumental (térmico). La SNR de la adquisición depende
principalmente de la potencia transmitida, el ruido térmico del receptor, la distancia, los
factores geométricos (forma y orientación del objetivo) y las características dieléctricas del
objetivo. La alta precisión, la detección remota, la portabilidad y autonomía y la repetitividad
son ventajas destacadas de la tecnología basada en estos sensores con respecto a sensores
acelerométricos convencionales. Adicionalmente, el uso de sensores de contacto a veces
requiere configuraciones complicadas y costosas. La principal limitación de esta técnica
interferométrica es que, como ya se ha detallado, respecto del desplazamiento vectorial real del
edificio objetivo, sólo es posible estimar la componente de desplazamiento alineada con la línea
de visión (Line Of Sight - LOS) del radar.
Equipo radar RAR utilizado
El Centro Tecnológico de Telecomunicaciones de Cataluña (CTTC) dispone de un dispositivo
radar comercial con capacidad interferométrica: el IBIS-S fabricado y comercializado por IDS
(Ingegneria dei Sistemi SpA). El dispositivo RAR cuenta con un módulo sensor, una unidad
(ordenador) de control, una fuente de alimentación que provee, aproximadamente, 5 horas de
autonomía y un software de procesamiento de datos. El módulo sensor transmite una señal
electromagnética a una frecuencia central de 17.2GHz (banda Ku) con un ancho de banda
máximo de 300MHz, de acuerdo a una resolución de alcance de 0.5m. La resolución de alcance
se entiende como la distancia mínima necesaria que debe existir entre dos objetivos para
poderlos separar, es decir, para poderlos ver como dos Rbin diferentes. El radar cuenta con un
trípode sobre el cual se lo coloca, donde está equipado con una cabeza giratoria para poder
ajustar la orientación del sensor hacia la estructuraque se quiera analizar. Las principales
características de este sensor se resumen en la siguiente tabla.
)(td
)(td
)(td
)(td
9. ANEXOS
120
Tabla 6-1. Parámetros del radar
Parameter Value and units
Operating frequency 17.2 GHz (Ku band)
Maximum operational distance (1) 500 m
Maximum range resolution 0.5 m
Maximum sampling rate 200 Hz
Nominal displacement accuracy 2. 10-5 m
Weight / Battery autonomy 12 kg / 5 hours
(1) At sampling frequency 40Hz
La tasa de adquisición máxima (Maximum sampling/acquisition rate) es de 200Hz y disminuirá
a medida que aumente la distancia máxima de operación. Los detalles sobre el equipo de radar
se pueden encontrar en (Van Overschee, P. & De Moor, B. , 1996). La ubicación y dimensión
de los radares bin dependen de las características de las antenas de transmisión y recepción
FOV y de la resolución del alcance. Las antenas que se utilizaron en este trabajo son dos
cuernos piramidales con una alta ganancia (Ganancia = 23.5dB) para mejorar la SNR de la
medición del radar. En general, los radar bin correspondientes a los picos de señal más altos
son seleccionados para analizar sus series temporales de desplazamiento. Entre las principales
ventajas de este dispositivo y la técnica de interferometría con microondas está la capacidad de
medir desplazamientos directos con amplitudes de hasta decenas de micras. Además, el equipo
es fácil de instalar y muy es rápido y puede utilizarse de día o en la noche, sin importan las
condiciones climáticas.
Monitorización RAR del instituto de Santa Eugenia
Las mediciones y el resumen de resultados que se presentan en esta sección forman parte de
una campaña de reconocimiento realizada con un radar interferométrico RAR en la ciudad de
Girona (Cataluña). Se monitorizó con un RAR las respuestas cinemáticas en desplazamientos
de uno de los edificios que pertenecen al instituto, sometido únicamente a la acción de ruido
ambiental, con el objetivo de estimar, con la mejor precisión posible, sus frecuencias de
vibración.
En este estudio se recuperan las mediciones realizadas sobre el bloque “A”, que es uno de los
edificios que conforman el instituto Santa Eugenia de Girona. Este edificio se sitúa entre las
calles Enrique Marqués, en el Norte; Montnegre, al Oeste y María Castaño, en el Sur. En la
figura siguiente se puede ver fotografías de diferentes vistas del bloque “A”. Las principales
características del bloque “A” del instituto de Santa Eugenia y su localización geográfica se
describen en la tabla siguiente. A modo de ejemplo sobre las monitorizaciones RAR realizadas,
los parámetros geométricos utilizados para la medición del bloque “A” del Instituto Santa
Eugenia se han recogido en la tabla 4-3.
9. ANEXOS
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Figura 6-2. Fotografías del bloque ‘A’ del Instituto Santa Eugenia ubicado en Girona-
Cataluña. a) Fachada orientada hacia Sur; b) Fachada orientada hacia el Norte; c) Fachada
orientada hacia el Este; d) Fachada orientada hacia el Oeste.
Tabla 6-2. Características constructivas y arquitectónicas del Instituto Santa Eugenia y
localización geográfica
Características Detalle
Tipología (estructura) Estructura de hormigón armado
Forjados Forjados unidireccionales
Cerramientos Muro de fábrica de ladrillo cerámico hueco
Niveles 3 plantas + bajos
Altura niveles 3.24 niveles
Altura total 12.96 m
Localización Latitud 41.970647
Localización Longitud 2.804089
Altitud emplazamiento 12.96 m
En la figura siguiente se describen estos parámetros y se esquematiza la geometría básica de
una medición con radar RAR.
a b
c d
9. ANEXOS
122
Figura 6-3. Esquema de medición
Los parámetros: h es la altura del equipo RAR montado sobre su trípode; Ro es la distancia
RAR-edificio; d es la distancia medida sobre la LOS entre el equipo RAR y la zona iluminada
por el RAR (range); α es el ángulo de elevación.
Tabla 6-3. Parámetros utilizados en la medición
Descripción Parámetro: Valores y unidades
Angulo de orientación del RAR α = 35º
Altura equipo RAR (trípode y sensores) h = 1.22 m
Distancia horizontal RAR-Edificio R0 = 7.86 m
Distancia sobre la LOS d = 11.46 m
Resultados de la monitorización RAR
A continuación, se describe los resultados de las mediciones realizadas a través del radar
interferométrico disponible en CTTC en el marco del proyecto POCRISC. Se observó el
edificio desde seis posiciones diferentes para detectar sus principales frecuencias de vibración.
Los resultados obtenidos se basan en un procesamiento básico, es decir, en el historial de
desplazamientos registrados en cada radar, que corresponden a diferentes partes del edificio
observado.
En la figura siguiente se puede identificar uno de los perfiles del edificio medido por los
radares. Los radares con mayor precisión son los correspondientes a la SNR más alta
(intensidad del eco de radar recibido). Las señales de amplitud de desplazamiento recuperadas
de las mediciones de fase interferométrica, tienen una duración de aproximadamente 30
minutos y se han muestreado a aproximadamente 100 Hz (95,69 Hz). La resolución de alcance
nominal del radar es de 0,5 m; para estimar el rango inclinado, que se proyecta en la estructura,
es necesario multiplicar la resolución en rango por un factor relacionado con la inclinación de
la superficie iluminada con respecto a la línea de visión del radar; a medida que aumenta la
altura de la ubicación del radar, la resolución real empeora.
Se han adquirido diferentes posiciones para caracterizar el desplazamiento a lo largo de tres
direcciones diferentes; además, debido a la alta rigidez del edificio y al pequeño valor de la
amplitud de la vibración, se dedicó un tiempo a buscar una elevación eficaz (35 ̊), capaz de
proporcionar la SNR más alta, por lo cual se obtuvo una posición óptima después de algunas
9. ANEXOS
123
pruebas realizadas con diferentes geometrías (principalmente cambiando el ángulo de
elevación y la distancia).
Figura 6-4. Resultados del caso de estudio
Luego de realizar el cálculo de PSD con el modo Welch no se evidencio picos para los
contenedores seleccionados, siendo necesario un análisis más profundo, donde se enfocó en
cuatro contenedores (# 20, # 23, # 24, # 25), para luego aplicar un filtrado, con el cual algunos
picos se pudieron evidenciar donde se esperaba la frecuencia de vibración del edificio. Estos
resultados se muestran en la figura siguiente y se comparan con una medición realizada a través
de acelerómetros.
Figura 6-5. Frecuencia de vibración del edificio
Aunque se detectan algunos picos en el rango donde se esperan los resultados de los
acelerómetros, también se observa que existe mucho ruido, lo cual exigirá un análisis más
profundo. Los valores de los períodos obtenidos a través de la figura se resumen en la tabla
siguiente donde podemos considerar que los tres valores detectados por los acelerómetros
también son medidos por el radar.
9. ANEXOS
124
Tabla 6-4. Periodos de vibración del edificio
9. ANEXOS
125
7. Anexo 7.
Escala macrosísmica MSK-64
Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los
gráficos de distribución binomial ajustados, para la Clase C.
Intensidad VII
Figura 7-1. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito
óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad VIII
Figura 7-2. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito
óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
126
Intensidad IX
Figura 7-3. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito
óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad X
Figura 7-4. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito
óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
127
Intensidad XI
Figura 7-5. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito
óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad XII
Figura 7-6. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito
óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Fuente: Software de programación ‘Matlab’
9. ANEXOS
128
8. Anexo 8.
Escala macro-sísmica EMS-98
Caso2
Tabla 8-1. Matrices de Daño observado. Vulnerabilidad clase C. Escala EMS-98
Tipo C INTENSIDAD (EMS-98)
Grados de Daño V VI VII VIII IX X XI XII
Nulo (0)
Leve (1) 0.05
Moderado (2) 0.05 0.15
Severo (3) 0.05 0.15
Grave (4) 0.05 0.15 0.55
Destrucción (5) 0.05 0.15 0.55
Tabla 8-2. Matrices de daño con ajuste binomial
Tipo C
Grados de Daño VI VII VIII IX X XI XII
Nulo (0) 0.9558 0.6627 0.3963 0.1370 0.0285 0.0005 0.0000
Leve (1) 0.0434 0.2842 0.4030 0.3344 0.1479 0.0090 0.0007
Moderado (2) 0.0008 0.0488 0.1639 0.3265 0.3067 0.0641 0.0116
Severo (3) 0.0000 0.0042 0.0333 0.1594 0.3179 0.2285 0.0904
Grave (4) 0.0000 0.0002 0.0034 0.0389 0.1648 0.4074 0.3512
Destruccion (5) 0.0000 0.0000 0.0001 0.0038 0.0342 0.2906 0.5460
Daño medio 0.045 0.395 0.845 1.64 2.545 3.905 4.43
INTENSIDAD (EMS-98)
Caso 2-Matriz de daño (Ajuste lineal)
Tipo C
Grados de Daño VI VII VIII IX X XI XII
Nulo (0) 0.9558 0.6627 0.4083 0.1412 0.0313 0.0012 0.0000
Leve (1) 0.0434 0.2842 0.4005 0.3383 0.1563 0.0174 0.0007
Moderado (2) 0.0008 0.0488 0.1571 0.3243 0.3125 0.0980 0.0116
Severo (3) 0.0000 0.0042 0.0308 0.1554 0.3125 0.2759 0.0904
Grave (4) 0.0000 0.0002 0.0030 0.0372 0.1563 0.3886 0.3512
Destruccion (5) 0.0000 0.0000 0.0001 0.0036 0.0313 0.2189 0.5460
Daño medio 0.045 0.395 0.82 1.62 2.5 3.69 4.43
INTENSIDAD (EMS-98)
Caso 2-Matriz de daño (Ajuste cuadratico)
9. ANEXOS
129
Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los
gráficos de distribución binomial ajustados, para la Clase C y las diferentes intensidades.
Intensidad VI
Figura 8-1. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad VII
Figura 8-2. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
130
Intensidad VIII
Figura 8-3. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad IX
Figura 8-4. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
131
Intensidad X
Figura 8-5. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad XI
Figura 8-6. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
132
Intensidad XII
Figura 8-7. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Fuente: Software de programación ‘Matlab’
9. ANEXOS
133
Caso 3
Tabla 8-3. Matrices de Daño observado. Vulnerabilidad clase C. Escala EMS-98
Tipo C INTENSIDAD (EMS-98)
Grados de Daño V VI VII VIII IX X XI XII
Nulo (0)
Leve (1) 0.1
Moderado (2) 0.1 0.35
Severo (3) 0.1 0.35
Grave (4) 0.1 0.35 0.85
Destrucción (5) 0.1 0.35 0.85
Tabla 8-4. Matrices de daño con ajuste binomial
Tipo C
Grados de Daño VI VII VIII IX X XI XII
Nulo (0) 0.8993 0.5277 0.1633 0.0355 0.0045 0.0000 0.0000
Leve (1) 0.0965 0.3598 0.3567 0.1686 0.0441 0.0000 0.0000
Moderado (2) 0.0041 0.0981 0.3116 0.3202 0.1712 0.0000 0.0003
Severo (3) 0.0001 0.0134 0.1361 0.3040 0.3323 0.0000 0.0098
Grave (4) 0.0000 0.0009 0.0297 0.1443 0.3226 0.0099 0.1443
Destruccion (5) 0.0000 0.0000 0.0026 0.0274 0.1252 0.9900 0.8455
Daño medio 0.105 0.6 1.52 2.435 3.3 4.99 4.835
INTENSIDAD (EMS-98)
Caso 3-Matriz de daño (Ajuste lineal)
Tipo C
Grados de Daño VI VII VIII IX X XI XII
Nulo (0) 0.8993 0.5277 0.1681 0.0373 0.0045 0.0003 0.0000
Leve (1) 0.0965 0.3598 0.3602 0.1735 0.0441 0.0058 0.0000
Moderado (2) 0.0041 0.0981 0.3087 0.3229 0.1712 0.0481 0.0003
Severo (3) 0.0001 0.0134 0.1323 0.3005 0.3323 0.1984 0.0098
Grave (4) 0.0000 0.0009 0.0284 0.1398 0.3226 0.4094 0.1443
Destruccion (5) 0.0000 0.0000 0.0024 0.0260 0.1252 0.3380 0.8455
Daño medio 0.105 0.6 1.5 2.41 3.3 4.025 4.835
INTENSIDAD (EMS-98)
Caso 3-Matriz de daño (Ajuste cuadratico)
9. ANEXOS
134
Intensidad VI
Figura 8-8. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad VII
Figura 8-9. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
135
Intensidad VIII
Figura 8-10. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad IX
Figura 8-11. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
136
Intensidad X
Figura 8-12. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Intensidad XI
Figura 8-13. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
9. ANEXOS
137
Intensidad XII
Figura 8-14. Trazado del error lineal y cuadrático para encontrar la probabilidad de éxito óptima y los gráficos de distribución binomial ajustados.
Fuente: Software de programación ‘Matlab’
9. ANEXOS
138
9. Anexo 9.
Espectro de Respuesta y Espectro de Demanda del modelo numérico
Intensidad VI
Figura 9-1. Espectro de respuesta en formatos Sa-T y Sa-Sd (abajo) para una intensidad VI
Intensidad VII
Figura 9-2. Espectro de respuesta en formatos Sa-T y Sa-Sd (abajo) para una intensidad VII
9. ANEXOS
139
Intensidad VIII
Figura 9-3. Espectro de respuesta en formatos Sa-T y Sa-Sd (abajo) para una intensidad VIII
Intensidad X
Figura 9-4. Espectro de respuesta en formatos Sa-T y Sa-Sd (abajo) para una intensidad X
9. ANEXOS
140
Intensidad XI
Figura 9-5. Espectro de respuesta en formatos Sa-T y Sa-Sd (abajo) para una intensidad XI
Intensidad XII
Figura 9-6. Espectro de respuesta en formatos Sa-T y Sa-Sd (abajo) para una intensidad XII
9. ANEXOS
141
10. Anexo 10.
Punto de Desempeño
Dirección ‘X’
Intensidad 6 – ‘x’
Desplazamiento ( Sdp )
Aceleración ( Sap )
cm g
0.183 0.171
Figura 10-1. Determinación del punto de desempeño, Int. VI, dirección ´X´
Intensidad 7 – ‘x’
Desplazamiento ( Sdp )
Aceleración ( Sap )
cm g
0.393 0.3465
Figura 10-2. Determinación del punto de desempeño, Int. VII, dirección ´X´
9. ANEXOS
142
Intensidad 8 – ‘x’
Desplazamiento ( Sdp )
Aceleración ( Sap )
cm g
0.790 0.688
Figura 10-3. Determinación del punto de desempeño, Int. VIII, dirección ´X´
Dirección ‘Y’
Intensidad 6 – ‘y’
Desplazamiento ( Sdp )
Aceleración ( Sap )
cm g
0.128 0.171
Figura 10-4. Determinación del punto de desempeño, Int. VI, dirección ´Y´
9. ANEXOS
143
Intensidad 7 – ‘y’
Desplazamiento ( Sdp )
Aceleración ( Sap )
cm g
0.279 0.346
Figura 10-5. Determinación del punto de desempeño, Int. VII, dirección ´Y´
Intensidad 8 – ‘y’
Desplazamiento ( Sdp )
Aceleración ( Sap )
cm g
0.622 0.688
Figura 10-6. Determinación del punto de desempeño, Int. VIII, dirección ´Y´
Intensidad 10 – ‘y’
Desplazamiento ( Sdp )
Aceleración ( Sap )
cm g
2.728 0.434
Figura 10-7. Determinación del punto de desempeño, Int. X, dirección ´Y´