ESTIMACIÓN DE LA SENSIBILIDAD DE LA CONFIABILIDAD DE SISTEMAS ESTRUCTURALES NO LINEALES BAJO EXCITACIÓN ESTOCÁSTICA

Abstract

Esta tesis explora la posibilidad de utilizar métodos de simulación avanzados para el análisis de sensibilidad de la confiabilidad de sistemas estructurales no lineales sujetos a excitaciones estoc ásticas. Se presenta un estimador de la sensibilidad de la confiabilidad en términos de derivadas parciales respecto a parámetros de las distribuciones probabil??sticas de parámetros inciertos del sistema estructural, los cuales pueden ser: dimensiones de los elementos, propiedades de los materiales, parámetros de los dispositivos de disipación de energ?á, entre otros. Este trabajo busca obtener información de uso práctico referente a la influencia que cada parámetro incierto analizado tiene sobre el desempeo y confiabilidad del sistema estructural. La confiabilidad es definida en términos de la probabilidad de primera excursión, que mide la probabilidad de que dentro de un intervalo de tiempo espec??fico algunas respuestas estructurales excedan en magnitud niveles umbrales preestablecidos. Los sistemas estructurales son representados mediante modelos de elementos finitos, los cuales son solicitados mediante excitaciones s??smicas obtenidas a partir de modelos estocásticos que simulan la aceleración del suelo ante un evento s??smico. Las respuestas estructurales son obtenidas mediante algoritmos que resuelven la ecuación de movimiento asociada a este tipo de problemas que incluyen una no linealidad en el sistema estructural. El análisis de sensibilidad de la confiabilidad propuesto consiste en un simple post-procesamiento de la información obtenida a partir de un análisis de confiabilidad hecho mediante una metodolog?á de simulación avanzada denominada Subset Simulation. Los resultados obtenidos mediante el método propuesto pueden ser utilizados para evaluar el efecto de parámetros inciertos en un análisis de confiabilidad, en análisis y diseo óptimo basado en criterios de confiabilidad, en toma de decisiones basada en riesgo, entre otros. La información de la sensibilidad de la confiabilidad obtenida por el enfoque propuesto proporciona información valiosa sobre el desempeo y confiabilidad de los sistemas estructurales. Finalmente, se presentan tres ejemplos de aplicación. En los dos primeros ejemplos se valida el método propuesto comparando los resultados con una estimación de la sensibilidad de la confiabilidad obtenida directamente a través de simulación Monte Carlo. En el segundo ejemplo, además, se comparan las sensibilidades obtenidas bajo solicitaciones que presentan o no componentes de pulsos de baja frecuencia. En el tercer ejemplo se aplica la técnica propuesta en un modelo estructural más complejo. En este último caso se obtiene la sensibilidad respecto a diferentes tipos de respuesta estructural. Adicionalmente, para cada uno de los ejemplos de aplicación se proporciona información sobre la tendencia de los estimadores de sensibilidad propuestos al variar los niveles de respuesta umbrales.