APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Over time, many structures have been unexpectedly affected, causing significant human and material losses. This is due to factorslike the planet dynamism, massive and incorrect soil occupation, the non-existence and/or non-compliance with regulations, among the most relevant, which is a reason for frequent seismic catastrophes. Consequently, failures occur in buildings and structures that have not been foreseen in their design and construction. They produce the malfunctioning of buildings of vital importance, causing bad attention to the catastrophe consequences.This research aims to contribute to a safer and more resilient society, providing knowledge and tools to assess the seismic vulnerability of existing buildings, with particular emphasis on essential and special buildings. The work has been structured in three parts. In the first part, two vulnerability assessment forms are generated based on information about the building's basics and structural characteristics; an instruction manual accompanies the forms allowing their homogeneous and adequate use. The second part is devoted to the existing vulnerability and expected damage assessment methods, including simplified methods in which the building is defined by vulnerability classes or indexes and the seismic action in terms of the macroseismic intensity (MSK-64, MM and EMS-98, Risk-UE level 1). Also, more advanced methods in which the seismic action and the building are defined in spectral terms (Hazus and Risk-UE level 2). The detailed analysis of a school as a case study constitutes the third part. The ETABS software was used to model the structure and to realize the static modal and nonlinear analyzes of the building. In which detailed information has been used on the situation, geometric, structural, and constructive characteristics of block A of the Santa Eugenia Institute of GironaThe versatility of the Risk-EU level method has allowed estimating the vulnerability index corresponding to the probability damage matrices found with the tested methods, which has made it possible to evaluate its suitability for this type of study. Significant differences are obtained between vulnerability indexes, but all of them are within the expected range that the Risk-UE level 1 method proposes for reinforced concrete porticoed buildings (0.442 and 0.8). The obtained results expose that the issue of estimating the seismic vulnerability of abuilding is not trivial, and the results can vary significantly according to the chosen method. For the essential building type, it is advisable to apply more precise studies and methods, such as the capacity spectrum-based method. With this method, an average index of 0.605 has been obtained. Also, the vulnerability index method, due to the richness of its modifiers, which allows incorporating all the available information into the analysis, can be a useful method.

Se evalúa el comportamiento sísmico esperado de un edificio mixto, con una sección de hormigón armado y otra sección de estructura metálica. El edificio es un inmueble situado en el municipio costero GAD-M-Manta de Ecuador, de uso comercial y residencial. El edificio sufrió daños durante el terremoto ocurrido el 16 de abril de 2016. Se efectuará una análisis estructural y sísmico detallado, orientado principalmente a evaluación del daño esperado, en caso de terremoto.

Análisis de sensibilidad de los parámetros mecánicos en los periodos de vibrar de estructuras y se estudiará su variación con el daño.

En els darrers anys, la combinació de diferents mètodes geofísics ha estat molt utilitzada per a la caracterització del subsòl d'una manera no agressiva i oferint informació estructural i sobre la composició del subsòl amb bons resultats. Malgrat els bons resultats que s'obtenen amb la inversió independent de cada mètode, els models finals de cada inversió presenten discrepàncies perquè cada paràmetre físic veu el subsòl d'una manera diferent. Per aquest motiu, es considera interessant fer un treball sobre l'estat actual de la integració conjunta de les dades i desenvolupar-ho. Per tant, l'objectiu principal d'aquest estudi és crear un flux de treball utilitzant dades reals enregistrades al Delta de l'Ebre (perfil La Granadella), procedents dels mètodes geofísics, elèctric i sísmic, per realitzar un tractament conjunt d'aquestes dades. Aquest procés ha de facilitar la interpretació final creant un model únic que s'ajusti a la informació observada d'ambdós mètodes. En primer lloc, s'ha profunditzat en els principis de mesura i configuració dels mètodes de tomografia elèctrica i de sísmica de refracció, així com també els factors pels quals estan influenciats. En segon lloc, s'ha analitzat la metodologia que utilitzen els programaris informàtics SEISRES (Nath S. K., et al., 2000) i SUBROUTINES (Hamdan A., 2012) per realitzar la inversió conjunta i obtenir un únic model final. A més, s'han hagut d'adaptar els fitxers (formats) de tomografia elèctrica i de sísmica de refracció per poder treballar amb ells. A continuació s'explica breument la metodologia de cada programari: o SEISRES és un programa implementat en codi Visual C++ per a un entorn de Microsoft Windows '95, que respon més a un esquema d'inversió seqüencial que simultània. Aquest programa permet l'estimació de la inversió dels raigs sísmics generant un model inicial de capes i la posterior construcció quasi-2D del model elèctric a partir d'aquest últim. o SUBROUTINES és un programa amb codi Matlab per a Microsoft Windows, on la inversió si que és simultània utilitzant l'algorisme de gradients creuats per invertir conjuntament la resistivitat elèctrica i les primeres arribades de la tomografia sísmica. Posteriorment, s'han processat les dades d'elèctrica i de sísmica del perfil de La Granadella de manera que s'han invertit de forma independent i conjunta per poder comparar els resultats i buscar les similituds geomètriques en els models (fronteres entre litologies). La metodologia aplicada ha estat la següent: a) Els resultats obtinguts amb la inversió independent mostren una discrepància entre el model elèctric i el sísmic, ja que el model elèctric ens mostra la presència de dues capes i el model sísmic de tres capes. b) Quan invertim seqüencialment amb el programari SEISRES, els resultats obtinguts mostren la presència de tres capes ben diferenciades en ambdós models, tant l'elèctric com el sísmic, inclús les fronteres són bastants coincidents entre elles. La primera capa conductiva coincideix amb la capa més superficial de baixa velocitat amb un gruix de 2 metres i seguidament apareix una segona capa resistent amb velocitat superior propera als 1500 m/s amb un gruix variable. La forma d'aquesta frontera és similar en els dos models. Finalment, es detecta una capa conductiva més profunda que semblaria que s'associa amb una capa de velocitat elevada (3000 m/s). Malgrat la bona correlació d'aquesta frontera en ambdós models, la interpretació d'aquesta darrera capa és complexa ja que pels valors de velocitat podrien associar-se a un material com la grava, mentre que el resultat del comportament elèctric seria incoherent, ja que la grava hauria d'aportar un valor més resistiu, tal com ho indica la inversió individual de l'elèctrica. c) Quan s'inverteixen les dades conjuntament amb el programari SUBROUTINES, els resultats obtinguts mostren també la presència de tres capes on les fronteres entre les diferents capes que detecta la tomografia elèctrica són iguals que les fronteres que detecta la sísmica de refracció fins a la fondària de 20 m. Es detecta una primera capa de 2 metres de gruix, una segona capa entre els 2 metres i els 12 metres i, finalment, una tercera capa que arriba fins a la màxima fondària del model. Per tant, s'obté un model geofísic únic que permet una millor interpretació geològica final del subsòl. Finalment, s'han analitzat els avantatges i els inconvenients de cada programari. S'ha observat que SEISRES és un programari aparatós i que requereix molt de temps per a preparar els fitxers abans de realitzar la inversió seqüencial. No obstant, quan estan tots els arxius preparats el temps computacional posterior és molt reduït i la inversió seqüencial s'obté de manera molt ràpida. Pel que fa al programari SUBROUTINES, l'entrada de dades és molt senzilla però requereix d'un coneixement apropiat dels paràmetres que intervenen en el procés de la inversió conjunta i el temps que utilitza per a fer la inversió conjunta és extremadament gran. Del desenvolupament del treball es pot concloure que encara falta molt de treball i molta informació per poder millorar la inversió conjunta avui dia. Els esforços que cal posar en aquesta línia crec que valen la pena, ja que ajudarien a resoldre incerteses que apareixen moltes vegades en els models geofísics i que es tradueixen en no poder donar una resposta clara sobre la seva interpretació.

Earthquakes have always been for humanity an unexpected and terrible event, which cannot be explained and anticipated. Interest in these phenomena is born of the fact that Italy is always affected by these events, and over time have left deep wounds. Being able to understand how these kinds of events arise and understand their behavior over time is of great interest in this course of study. This final master's work starts from the idea of gathering and analyzing in an objective way different studies, investigations and observations on seismic events and their effects, from the Sequenza sismica Italia centrale 2016-2017 (INGV, 2017). The seismic sequence includes several earthquakes with magnitude, Mw, greater than 5 that occurred in central Italy between August 2016 and January 2017, leaving about 40,000 homeless and causing more than 300 deaths. The most significant seismic events are the first of a sequence, Mw 6.0, from August 24 at 01:36 UTC near the town of Accumoli, and the Mw 6.5, from October 30 at 06:40 UTC, 6 km North of Norcia, which is the largest earthquake recorded in Italy since 1980 (Mw 6.9 Irpinia). These events will be reviewed in their geological and geophysical context, analyzing first the historical seismicity of the region, then the causes of the recent earthquakes and the consequences they have had in the territory. In this context, the characteristics of seismic action, coseismic effects and responsible seismic sources will be discussed. An analysis of an acceleration register is included in order to define the signal required for the seismic evaluation of a building and the definition of interesting parameters from an engineering point of view. In addition, we will analyze the distributions of damages occurred in buildings by making a brief comparison of the effects observed with those mapped on other earthquakes. On the other hand, with the evaluation of a building the aim is to better assess the effects that these events produce in the typical constructions of the territory. The analysis is done by modeling the structure in the TREMURI program to determine the capacity curve, then, following the work Pujades et al. (2015) defines the damage index, fragility curves and expected damage state matrices by subjecting the building to the earthquake signal of the Mw 6.0 earthquake of August 24, 2016. At the end, present and comment the conclusions reached. Including observations regarding the results and the applied methodology, its advantages and disadvantages. Finally, future lines of research are included that would help complement and improve the study carried out so far.

Injectar fluids a l'interior de l'escorça terrestre pot modificar l'estat d'esforços dominant i conseqüentment generar activitat sísmica. Aquest treball estudia la seqüència sísmica de 2013 en l'àrea al voltant del magatzem de gas subterrani Castor al nord-est d'Espanya; l'objectiu és avaluar la problemàtica en relació a la sismicitat antropogènica. Es van realitzar localitzacions d'un grup de 50 terratrèmols que s'interpreten en conjunt amb els 45 de major magnitud, així com el càlcul dels mecanismes focals pels 8 més grans; els aspectes sismològics es van completar a partir de l'estudi de la distribució magnitudfreqüència. La part final de l'estudi es concentra en la transferència d'esforç estàtic per terratrèmols propers com a mecanisme físic desestabilitzant, que es quantifica a partir de canvis d'esforç de Coulomb. Els resultats mostren que relacionar terratrèmols i falles a partir de les localitzacions és difícil, però les solucions dels mecanismes focals indiquen que tant falles amb orientació NE-SW a NNE-SSW com NW-SE podrien haver generat els terratrèmols. La sismicitat podria ser més profunda que la base del reservori. La distribució magnitud-freqüència suggereix una primera fase de la seqüència amb valors del paràmetre b al voltant de 1.5, més alts que el que s'espera per terratrèmols tectònics, però inferiors que els valors normalment trobats per projectes que generen sismicitat induïda; posteriorment, el valor de b cau fins a valors normals en el context de terratrèmols tectònics (al voltant de 1.0), tot i que la linealitat de la relació és discutible. Els valors obtinguts a partir de la transferència d'esforç estàtic degut als 8 terratrèmols de major magnitud és consistent amb l'activació d'una falla d'orientació NE-SW que cabussa cap a l'est, i no hauria d'haver modificat de manera rellevant els períodes de retorn de terratrèmols característics en la zona. La qüestió en referència a l'origen de la sismicitat no es pot discutir de manera rigorosa sense un model que permeti quantificar les injeccions de gas i la difusió del fluid a través de la xarxa de fractures presents, així com altres mecanismes que poden desencadenar terratrèmols.

La realització d'aquest treball se centra en l'estudi de la problemàtica observada en el terme municipal de Riells del Fai on certs habitatges han estat afectats per patologies que podrien tenir la seva causa en el moviment del subsòl. L'objectiu del treball ha estat caracteritzar el subsòl en les zones afectades per inestabilitats del terreny mitjançant l'ús de tècniques geofísiques i establir una correlació entre els resultats obtinguts i les patologies observades. Per assolir els objectius anteriors s'ha seguit una metodologia basada en la combinació i integració de dues tècniques geofísiques complementàries entre elles: tomografia sísmica de refracció i tomografia elèctrica. En primer terme, s'ha aprofundit en els principis de mesura i configuració d'aquestes tècniques, així com també en les seves aplicacions i factors pels quals estan influenciats. L'estudi s'ha dividit en: -Treball de camp, el qual ha inclòs cinc perfils de tomografia sísmica de refracció i cinc perfils de tomografia elèctrica que han estat disposats en les mateixes localitzacions. -Treball de gabinet, el qual ha estat dividit en una primera part on s'ha dut a terme el processat i tractament de dades i, una segona part on s'ha procedit a l'anàlisi i interpretació dels resultats obtinguts. A través de la correlació de les dades extretes amb les tècniques geofísiques i la informació litològica i geotècnica provinent de sondejos s'ha pogut caracteritzat quatre unitats litològiques molt marcades: § Qt1: Sòl format per llims sorrencs i graves i argiles llimoses. - Valors de resistivitat (Ohm.m): 10 < ρ < 200 - Valors de Vp (m/s): Vp < 1500 § Tm3: Conglomerat calcari amb matriu argilosa. - Valors de resistivitat (Ohm.m): 10 < ρ < 200 - Valors de Vp (m/s): Vp < 1500 - Valors RQD (%): RQD < 10% § Tm2: Argil·lita i argiles intercalades amb gres de gra fi, gres molt fi i estratificat i gresos de mida de gra fi amb intercalacions d'argiles i argil·lites. - Valors de resistivitat (Ohm.m): 10< ρ <400 - Valors de Vp (m/s): 1500 < Vp < 2250 - Valors RQD (%): 10 < RQD < 90% § Tm1: Calcàries bretxoides fracturades amb abundant contingut d'argila entre bretxes. - Valors de resistivitat (Ohm.m): 200< ρ <500 - Valors de Vp (m/s): 1500 < Vp < 3500 - Valors RQD (%): 10 < RQD < 70% Com a resultat d'aquest estudi s'ha pogut concloure que la susceptibilitat del terreny de Riells de Fai a patir moviments ve determina per la presència d'argiles expansives, mentre que la perillositat ve relacionada pel seu grau expansivitat. De les quatre unitats geològiques caracteritzades la unitat Tm2 és aquella que presenta aquest tipus d'argiles. Per altra banda, el fet de que no totes les zones amb presència d'argiles expansives pateixin les patologies observades al llarg del treball, junt amb el fet que de s'obtinguin valors de resistivitat elèctrica baixos (presència de fluids en els porus) en la unitat Tm2, ens fa pensar que les inestabilitats del terreny són fruit de la presència d'argiles expansives exposades a aportacions d'aigua.

In this work the expected seismic damage in a reinforced masonry structure typical of the Dominican Republic is evaluated by applying nonlinear static analysis in order to determine the capacity spectrum, the performance point and fragility curves. The damage model of the RISKUE project and the new one recently proposed parametric are applied and the obtained results are compared. The structure under analysis is a three stories family housing building located in the Dominican Republic, which was built in 2007 and uses reinforced masonry load-bearing walls and rigid concrete slabs. The seismic action considered has been the elastic response spectrum provided in the seismic regulations of the Dominican Republic. The software used is the Seismostruct_v7 Program. The main results show that the structure withstands well the applied stresses; however, the expected damage reaches high probabilities for Moderate and Severe damage states. These probabilities vary depending on the method used. The probabilities are higher when the new damage model is used. These differences may be attributed to the different criteria used for the damage states' thresholds that, in the Risk-EU model, are based on the bilinear capacity spectrum and, in the new damage model, are based on damage pointers consistent with the Park and Ang damage index. Further studies, both empirical and computational, should help to discern which of the two models best represents the behavior of real structure, though, our impression is that the Risk-EU model might underestimate the expected damage. Finally, the parametric model to fit the capacity spectrum has been also applied in this thesis, and the five parameters that fully define the capacity curve have been obtained. However, it has been observed, that quick changes in stiffness, probably due to partial, fragile and sudden breaks, are not well captured; so it is recommended to apply more sophisticated piecewise models.

La República Dominicana se halla en un borde de subducción. Se propone analizar un edificio residencial de cuatro niveles de muros de carga de hormigón armado como estructura típica de la zona. Se obtendrá la curva de fragilidad y la curva de capacidad, con el fin de representar el funcionamiento de la estructura y la probabilidad de que su respuesta exceda un determinado estado límite, en función de un parámetro de intensidad del suelo. El interés de esta tesina es conocer si esta tipología estructural es adecuada para la zona.

La ocurrencia de un sismo puede provocar daños considerables,dependiendo de su intensidad y de las características propias de cada edificio.Es importante realizar estudios previos del riesgo sísmico en la zona para intentar mitigar estos daños.La determinación del riesgo sísmico se va a realizar de forma probabilista, ya que los parámetros empleados en el cálculo del daño tienen incertidumbres.El método elegido es el propuesto en la tesis de Aguilar, que se aplicará a un distrito de Barcelona.Se empleará un SIG para analizar la información,y para presentar los resultados.

Esta investigación trata el efecto de direccionalidad de los terremotos en la amenaza y el daño. Para la amenaza, se han determinado las nuevas medidas de intensidad independientes de la orientación del sensor GMRotIpp y GMRotDpp propuestas por Boore et. al. (2006), la zona de estudio es la Ciudad de México. Estas medidas están basadas en el cálculo de la media geométrica de la respuesta espectral horizontal para todas las orientaciones posibles del sensor, los resultados se comparan con los espectros de código, la media cuadrática, la media geométrica sin rotar y con los obtenidos por otros autores. Para el daño, se han realizado múltiples análisis dinámicos no lineales variando el ángulo de entrada del terremoto, la estructura analizada es un edificio de acero de 8 niveles, se ha utilizado como indicador de daño el índice de daño de Park y Ang, también se ha observado la variación del desplazamiento en el techo con la direccionalidad. Posiblemente el daño esperado es más sensible a los efectos de direccionalidad que la amenaza.

En esta investigación se han comparado las nuevas medidas de intensidad del movimiento del suelo, propuestas por Boore et al. (Boore et al. 2006), para una base de datos de acelerogramas de Costa Rica, Nicaragua y El Sal-vador. Estas medidas están basadas en una serie de registros de aceleración ortogonales horizontales, rotados por todos los ángulos posibles, de tal manera que se proponen nuevas medidas que son independientes de la orientación de los sensores, asumiendo únicamente la ortogonalidad del sensor. Estas nuevas medidas son: GMRotDpp y GMRotIpp, donde “pp” representa el percentil, comúnmente “50” y D e I indican que es dependiente o independiente del periodo. Para determinar GMRotDpp, es necesario definir el ángulo de rotación requerido para obtener el valor del percentil (pp) deseado, tomando todas las medias geométricas del conjunto de ángulos de rotación no redundantes, esto para cada uno de los periodos considerados, no pudiendo definir un solo ángulo válido para todos los periodos, por lo cual se dice que es dependiente del periodo. Por su parte la otra nueva medida GMRotIpp , requiere el cálculo de GMRotDpp, y define un único ángulo para el cual la medida se aproxima con el menor error posible al valor dependiente del periodo, siendo esta medida independiente del periodo. Estas dos medidas fueron comparadas entre sí, encontrando una relación que permite determinar qué medida es la más adecuada para cada caso de estudio. Al mismo tiempo fueron comparadas con la máxima respuesta espectral esperada definida por la media cuadrática y se obtuvieron relaciones que fueron comparadas con otras obtenidas por diferentes autores.

L'objectiu principal en aquest tesina és la validació i verificació de la metodologia per a l'avaluació de la seguretat i del risc sísmic dels edificis d'especial importància proposada per Valcárcel (2013) en la seva tesi doctoral. En aquest sentit, es presenta una reavaluació de la seguretat sísmica del conjunt d'edificis de la Val d'Aran i de la Província de Girona avaluats per Valcárcel (2013) i una avaluació de la Seguretat i del Risc Sísmic d'un conjunt de centres educatius de la ciutat de Barcelona. Paral·lelament i com a segon objectiu principal, i en relació al desenvolupament del programa ASSEE.cat, es presenta una proposta de millora de l'explotació i presentació dels resultats del programa.

El NE de la Península Ibèrica és una zona de sismicitat moderada. L'activitat sísmica es concentra principalment a la Zona Axial dels Pirineus i a l'àrea mediterrània, tant a les Serralades Costaneres, com a la plataforma continental.El coneixement de la sismicitat d'una regió tectònica és primordial per poder dur a terme els estudis que determinen la capacitat de produir danys de futurs terratrèmols. Així mateix, molts dels treballs d'investigació geofísica o geològica que es realitzen requereixen un bon coneixement de la sismicitat. Actualment, l'Institut Geològic de Catalunya (IGC) disposa d'un conjunt d'estacions sísmiques situades arreu de Catalunya que configura la Xarxa Sísmica de Catalunya. L'enregistrament i anàlisi dels sismes permeten per-ne una catalogació i la realització de treballs d'investigació.El principal objectiu d'aquest treball és analitzar l'activitat sísmica del NE de la Península Ibèrica en relació a les incerteses de les localitzacions hipocentrals. La metodologia seguida ha consistit en obtenir un catàleg sísmic homogeni del període 2000-2010, localitzant tots els seus sismes amb un sol programa de localització hipocentral, HYPOCENTER. S'han analitzat els paràmetres que defineixen la qualitat de les localitzacions hipocentrals, incroporant-ne un de nou. S'han adoptat criteris que determinen la qualitat de les localitzacions. Per mostrar la incertesa dels sismes en les diferents zones del NE de la Península Ibèrica, els epicentres del catàleg sísmic, segons la seva qualitat de localització hipocentral, s'han representat en mapes.Les localitzacions hipocentrals de més bona qualitat es troben a la Zona Axial dels Pirineus, i algunes a les Serralades Costaneres. La plataforma continental, la Zona de Transferència i les zones exteriors a la Xarxa Sísmica de Catalunya són regions on les localitzacions hipocentrals presenten major incertesa.

Aquest projecte tenia com un dels objectius principals proporcionar la generació automàtica de mapes de moviment del sòl en resposta ràpida.Per a aquesta finalitat s'ha utilitzat el software ShakeMap (USGS; v3.5) adaptat a les condicions regionals de l'àrea dels Pirineus, que permet la generació automàtica dels mapes del moviment del sòl davant d'un sisme.