Thesis:

Evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificios con muros de sección Y de hormigón armado en Chile

Chile, located along the Pacific Ring of Fire, exhibits one of the highest levels of seismic activity worldwide, with major earthquakes such as Valdivia (Mw 9.5, 1960), Valparaíso (Mw 8.0, 1985), and Maule (Mw 8.8, 2010), the latter of which revealed critical vulnerabilities in reinforced concrete wall buildings. Although the national seismic code has been strengthened following these events, its provisions remain largely qualitative regarding expected performance levels and lack quantitative criteria defining acceptable collapse risk thresholds. In this context, several studies have advanced the characterization of the seismic vulnerability of Chilean buildings; however, most have focused on specific case studies without systematically addressing the multiple design variables relevant to a comprehensive assessment of structural risk. This study evaluates the seismic vulnerability of medium- and high-rise residential buildings in Chile, characterized by reinforced concrete walls with Y-shaped sections. Seventeen archetypes were modeled in OpenSees, varying height, stiffness, site class, seismic zone, and design era (pre- and post-2010). The structural response was analyzed through nonlinear static and dynamic analyses, which formed the basis for a Multiple Stripe Analysis (MSA) using Chilean ground motion records. From this approach, collapse fragility curves were derived using maximum likelihood estimation, and seismic risk metrics such as the mean annual collapse rate (λc) and the 50-year collapse probability (Pc(50)) were computed. Results indicate that the 50-year collapse probability increases with building height, reaching critical levels for 25-story buildings, while 10- and 15-story archetypes exhibit the most favorable performance. Regarding site conditions, a reduction in vulnerability was observed from Site Class A and B to Site Class C. Additionally, buildings located in Seismic Zone III show higher collapse probabilities than those in Zone II. Finally, post-2010 designs present a lower probability of collapse compared to pre-2010 designs, although the differences remain modest.

Chile, ubicado en el Cinturón de Fuego del Pacífico, presenta uno de los niveles más altos de actividad sísmica a nivel mundial, con grandes terremotos como Valdivia (Mw 9.5, 1960), Valparaíso (Mw 8.0, 1985) y Maule (Mw 8.8, 2010), este último revelando vulnerabilidades críticas en edificios con muros de hormigón armado. Si bien el código sísmico nacional se ha reforzado tras estos eventos, sus disposiciones siguen siendo en gran medida cualitativas con respecto a los niveles de desempeño esperados y carecen de criterios cuantitativos que definan umbrales aceptables de riesgo de colapso. En este contexto, varios estudios han avanzado en la caracterización de la vulnerabilidad sísmica de los edificios chilenos; sin embargo, la mayoría se ha centrado en estudios de caso específicos sin abordar sistemáticamente las múltiples variables de diseño relevantes para una evaluación integral del riesgo estructural. Este estudio evalúa la vulnerabilidad sísmica de edificios residenciales de mediana y gran altura en Chile, caracterizados por muros de hormigón armado con secciones en forma de Y. Se modelaron diecisiete arquetipos en OpenSees, variando la altura, rigidez, clase de sitio, zona sísmica y época de diseño (antes y después de 2010). La respuesta estructural se analizó mediante análisis estáticos y dinámicos no lineales, que sirvieron de base para un Análisis de Franjas Múltiples (MSA) utilizando registros de movimiento del suelo chilenos. A partir de este enfoque, se derivaron curvas de fragilidad de colapso mediante estimación de máxima verosimilitud, y se calcularon métricas de riesgo sísmico como la tasa media anual de colapso (λc) y la probabilidad de colapso a 50 años (Pc(50)). Los resultados indican que la probabilidad de colapso a 50 años aumenta con la altura del edificio, alcanzando niveles críticos para edificios de 25 pisos, mientras que los arquetipos de 10 y 15 pisos exhiben el desempeño más favorable. Con respecto a las condiciones del sitio, se observó una reducción en la vulnerabilidad de la Clase de Sitio A y B a la Clase de Sitio C. Además, los edificios ubicados en la Zona Sísmica III muestran mayores probabilidades de colapso que los de la Zona II. Finalmente, los diseños posteriores a 2010 presentan una menor probabilidad de colapso en comparación con los diseños anteriores a 2010, aunque las diferencias siguen siendo modestas.