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Metodología de evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica de centros educativos rurales

dc.contributor.advisorBonett Díaz, Ricardo León
dc.contributor.advisorBlandon Uribe, Carlos Andrés
dc.contributor.authorGutiérrez Piedrahita, Cristian Camilo
dc.coverage.spatialLat: 06 15 00 N degrees minutes Lat: 6.2500 decimal degrees Long: 075 36 00 W degrees minutes Long: -75.6000 decimal degreeseng
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dc.date2023-09-29
dc.date.accessioned2024-03-04T13:53:33Z
dc.date.available2024-03-04T13:53:33Z
dc.identifier.otherT 0467 2023
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11407/8283
dc.descriptionEl rezago económico que se vive en países en vías de desarrollo se ve marcadamente presente en sus zonas rurales. Una de las múltiples dimensiones afectadas por este comportamiento se ve reflejada en la calidad del diseño y construcción de las estructuras, en general las mismas no cuentan con las capacidades mínimas para salvaguardar la vida de las personas e incluso edificaciones con niveles altos de importancia, tales como los Centros Educativos Rurales (CERs), presentan características similares. La vulnerabilidad implícita asociada a eventos naturales como los sismos se ve particularmente agravada ante esta situación, pues de los centros educativos depende en gran medida el futuro de un país. Teniendo en cuenta lo anterior, en el presente estudio se desarrolló una metodología que permite evaluar la vulnerabilidad sísmica de Centros Educativos Rurales a partir del cálculo de un índice global basado en información que puede ser recopilada a través de un aplicativo móvil. La metodología puede ser aplicada de forma masiva a todos los Centros Educativos de una región o de un país para generar un primer diagnóstico que permita establecer esquemas de priorización e intervención para la reducción incremental del riesgo sísmico. Inicialmente se desarrolló un formulario para el levantamiento de información in situ que fue posteriormente empleado en campo en el municipio de Jericó, Antioquia, Colombia. Se eligió este municipio como prueba piloto para validar el formulario debido a que cuenta con un historial significativo de eventos sísmicos, permitiendo calibrar el instrumento de recolección de información en una zona que se ha visto afectada en el pasado por estos eventos. El proceso de validación se realizó en ocho diferentes CERs para la realización de ajustes y posterior generación de una versión digital del formulario que fue implementada en un aplicativo móvil o App. A partir de la información recopilada por medio de la App se identificaron diversas características particulares de las edificaciones de estas zonas, entre ellas el reconocimiento de la mampostería simple como la tipología estructural más utilizada, caracterizada por la ausencia de elementos estructurales verticales y horizontales que aporten en la resistencia de la edificación ante un evento sísmico. A partir de esta identificación se investigó el mecanismo de falla más común en las edificaciones de mampostería simple, el cual corresponde a la falla fuera del plano. Con base en esta información se adaptó la metodología propuesta por Giordano et al., (2020) que estudió esta tipología de falla mediante la implementación del método de superposición de la capacidad del muro más vulnerable de la estructura con la demanda sísmica del sitio expresada en términos de un espectro de diseño. Para determinar la capacidad del muro más vulnerable se utiliza un modelo simplificado de no linealidad concentrada en la base por medio del uso de una rótula plástica y a partir del diagrama momento-curvatura se obtiene la capacidad del muro. Este modelo propuesto por Giordano et al., (2020), se utilizó para identificar los principales parámetros que influyen en el comportamiento fuera del plano de la mampostería y que, por lo tanto, influyen significativamente sobre la vulnerabilidad de la estructura ante la ausencia de daños en la misma. Una vez estudiada la composición de la estructura y la importancia o el peso de los diferentes parámetros sobre su vulnerabilidad sísmica, se definió un total de diez parámetros a partir de los cuales se calculó el índice de vulnerabilidad. La combinación de estos parámetros se hizo a través de la definición de pesos o factores de importancia que fueron definidos a partir del juicio de expertos utilizando el Proceso de Análisis Jerárquico propuesto por Saaty, (1987). Finalmente se comparó lo propuesto en este estudio con el resultado de realizar estas mismas evaluaciones bajo el enfoque de otros autores y bajo el juicio de expertos que permitieron conocer la validez de esta propuesta. Los resultados obtenidos, mostrados más adelante, permiten concluir que esta metodología es útil para la toma de decisiones en cuanto a la priorización de las intervenciones que deben ser llevadas a cabo en los diferentes CERs de cara a la disminución gradual de su vulnerabilidad sísmica.spa
dc.descriptionThe economic lag experienced in developing countries is prominently evident in their rural areas. One of the many dimensions affected by this situation is reflected in the quality of design and construction of structures, where generally they lack the minimum capacities to safeguard people's lives. Even buildings of high importance, such as Rural Educational Centers (CERs for its acronym in Spanish), exhibit similar characteristics. The inherent vulnerability associated with seismic events is particularly aggravated by this situation, as the future of a country depends significantly on educational centers. Taking the above into account, the present study developed a methodology that allows for the assessment of seismic vulnerability in Rural Educational Centers by calculating a global index based on information that can be collected through a mobile application. The methodology can be applied extensively to all educational centers in a region or a country to generate an initial diagnosis that enables the establishment of prioritization and intervention schemes for the incremental reduction of seismic risk. Initially, a form was developed for on-site data collection, which was subsequently used in the municipality of Jericó, Antioquia, Colombia. This municipality was chosen as a pilot test site to validate the form because it has a significant history of seismic events, allowing for the calibration of the information collection instrument in an area that has been affected by such events in the past. The validation process was conducted in eight different Rural Educational Centers to adjust and subsequently generate a digital version of the form, which was implemented in a mobile application or app. Based on the information collected through the app, various characteristics of the buildings in these areas were identified. One of them was the prevalence of simple masonry as the most used structural typology, characterized by the absence of vertical and horizontal structural elements that contribute to the building's resistance during a seismic event. With this identification, the most common failure mechanism in simple masonry buildings, known as out-of-plane failure, was investigated. Based on this information, the methodology proposed by Giordano et al., (2020), which studied this type of failure by implementing the method of superimposing the capacity of the most vulnerable wall of the structure with the seismic demand of the site expressed in terms of a design spectrum, was adapted. To determine the capacity of the most vulnerable wall, a simplified model of concentrated nonlinearity at the base was used, employing a plastic hinge, and the wall's capacity was obtained from the moment-curvature diagram. This model proposed by Giordano et al., (2020) was used to identify the main parameters that influence out-of-plane behavior of masonry and, therefore, the parameters that significantly affect the vulnerability of the structure in the absence of damage. After studying the structure's composition and the importance or weight of different parameters on its seismic vulnerability, a total of ten parameters were defined from which the vulnerability index was calculated. The combination of these parameters was done by assigning weights or importance factors, which were defined based on expert judgment using the Analytic Hierarchy Process proposed by Saaty, (1987). Finally, what was proposed in this study was compared with the results obtained from conducting the same evaluations under the approach of other authors and expert judgment, which helped determine the validity of this proposal. The results obtained, presented later, lead to the conclusion that this methodology is useful for decision-making regarding the prioritization of interventions that need to be carried out in different CERs to gradually reduce their seismic vulnerability.eng
dc.format.extentp. 1-151
dc.format.mediumElectrónico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad de Medellínspa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0*
dc.subjectVulnerabilidad sísmicaspa
dc.subjectPriorización de intervencionesspa
dc.subjectFalla fuera del planospa
dc.subjectMamposteríaspa
dc.subjectEscuelas ruralesspa
dc.subjectInspección visual rápidaspa
dc.subjectColombiaspa
dc.subjectSeismic vulnerabilityeng
dc.subjectPrioritization of interventionseng
dc.subjectOut-of-plane failureeng
dc.subjectMasonryeng
dc.subjectRural schoolseng
dc.subjectRapid visual inspectioneng
dc.subjectRapid Visual Screeningeng
dc.subjectRVSeng
dc.subjectColombiaeng
dc.titleMetodología de evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica de centros educativos ruralesspa
dc.rights.accessrightsinfo:eurepo/semantics/openAccess
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Civilspa
dc.subject.lembAmenaza sismicaspa
dc.subject.lembMamposteríaspa
dc.subject.lembPredicción sísmicaspa
dc.subject.lembPrevencion y protección frente a los sismosspa
dc.subject.lembRiesgo sísmicospa
dc.subject.lembVulnerabilidad sísmicaspa
dc.relation.citationstartpage1
dc.relation.citationendpage151
dc.audienceComunidad Universidad de Medellínspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríasspa
dc.publisher.placeMedellínspa
dc.type.hasversionpublishedVersion
dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
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dc.rights.creativecommonsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International*
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis de Maestría
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/masterThesis
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad de Medellínspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad de Medellínspa
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Civilspa
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad de Medellínspa


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