Grupo # 3: Daños Producidos por Vientos Huracanados

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Luis Morales Marín
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1 Grupo # 3: Daños Producidos por Vientos Huracanados Investigadores: Dr. Luis A. Godoy, PI Dr. Raúl E. Zapata Dr. Arsenio Cáceres Ing. Héctor D. López

2 Herramientas tradicionales Las compañías de seguros contratan servicio de empresas especializadas (RMS), a las que entregan individualmente sus datos para formar una base de datos y reciben información procesada de esa base. Los modelos usan investigaciones post-desastre y datos de reclamaciones a compañías de seguros para desarrollar curvas de vulnerabilidad usando regresión. No identifican mecanismos de falla y que aspectos hay que observar para evaluar el costo de una póliza individual. Usan clasificaciones de construcciones basadas en vulnerabilidad a fuego.

Los modelos usan investigaciones post-desastre y datos de reclamaciones a compañías de seguros para desarrollar curvas de vulnerabilidad

3 Objetivos del Grupo # 3 Desarrollar una metodología para estimar daños ocasionados para los tipos de estructuras seleccionados, bajo escenarios de huracanes de distinta intensidad, condiciones de exposición y las prácticas de diseño y construcción típicas de Puerto Rico. Proveer herramientas para estimar daños por viento en estructuras.

distinta intensidad, condiciones de exposición y las prácticas de diseño y

4 Alcance El estudio comprende algunos tipos de estructuras de interés para la industria del seguro: edificios multipisos (condominios) edificaciones industriales. El estudio no incluye daños al contenido de una propiedad.

edificios multipisos (condominios) edificaciones

5 Actividades de investigación 1. Caracterización de acciones debidas a huracanes en Puerto Rico. 2. Selección de tipos estructurales considerados e identificación de sus características de interés en construcciones típicas de Puerto Rico. 3. Modelado de acción de viento sobre estructuras consideradas. 4. Identificación de mecanismos de daños y falla en los tipos estructurales considerados. 5. Calibración de modelos.

construcciones típicas de Puerto Rico. 3. Modelado de acción de viento sobre estructuras consideradas. 4.

6 Caracterización de acciones No Nombre Fecha de Entrada a Puerto Rico Velocidad de Categoría Lugar de Día Mes Año Vientos (mph) Entrada Salida 1 SIN NOMBRE 5 Septiembre I Ponce Mayagüez 2 SIN NOMBRE 29 Octubre III Fajardo Mayagüez 3 SIN NOMBRE (San Felipe) 13 Septiembre III Humacao Mayagüez 4 SIN NOMBRE (San Roque) 17 Agosto III Maunabo Isabela 5 SIN NOMBRE (San Gil) 1 Septiembre II Guayanilla Mayagüez 6 SIN NOMBRE (San Ciriaco) 8 Agosto IV Guayama Aguadilla 7 SIN NOMBRE (San Hipólito) 22 Agosto I Naguabo Rincón 8 SIN NOMBRE (San Liborio) 24 Julio I Cabo Rojo Cabo Rojo 9 SIN NOMBRE (San Felipe II) 13 Septiembre V Patillas Isabela 10 SIN NOMBRE (San Nicolás) 10 Septiembre II Fajardo Aguadilla 11 SIN NOMBRE (San Ciprian) 27 Septiembre II Naguabo Mayagüez 12 BETSY (Santa Clara) 12 Agosto I Patillas Arecibo 13 HUGO 18 Septiembre III Vieques Fajardo 14 HORTENSE 10 Septiembre I Guanica Cabo Rojo 15 GEORGES 22 Septiembre II Yabucoa Cabo Rojo

Gil) 1 Septiembre 1896 100 II Guayanilla Mayagüez 6 SIN NOMBRE (San Ciriaco) 8 Agosto 1899 140 IV Guayama Aguadilla 7 SIN NOMBRE (San Hipólito) 22 Agosto 1916 80 I Naguabo Rincón 8 SIN NOMBRE (San

7 Trayectorias

8 Periodos de retorno

9 Variación de códigos en PR 150 Pres iones de viento Grafica Comparativa Reglamento /AS CE mph expb 145 mph expc Alturaz [ft] mph expd Reglam Pres ion q [ps f]

mph expb 145 mph expc Alturaz [ft] 100 145 mph expd

10 Estimación de cargas de viento

11 Edificios Industriales Estructuras de baja altura y sistema principal de resistencia en acero estructural. Pocas aberturas en su envoltura (fachada y cubierta) y grandes áreas expuestas. Los elementos no estructurales (láminas, elementos de apoyo intermedio y conexiones) empleados como fachada y cubierta, son las partes mas vulnerables bajo la acción de vientos intensos.

Los elementos no estructurales (láminas, elementos de apoyo intermedio y conexiones)

12 Condominios Multipisos Estructuras rígidas (sistema principal de resistencia construido con muros de corte en hormigón). Altamente resistentes a la acción de cargas laterales de viento. Presentan en sus fachadas, grandes porcentajes de aberturas (ventanas y puertas) expuestas directamente a las fuertes presiones de vientos huracanados y a impactos de escombros arrastrados por el viento (misiles).

Presentan en sus fachadas, grandes porcentajes de aberturas (ventanas y puertas) expuestas

13 Base de datos propia Desarrollo de una base de datos con información técnica de edificios industriales y edificios mutipisos. Fuentes: Planos disponibles en ARPE Información disponible en aseguradoras Inspección mediante fotografías Frecuencia Frecuencia 90.0% 80.0% 70.0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% Steel deck con losa de concreto Steel deck con capa aislante Tipo de Cubierta Losa de concreto Panel metalico No Especificado/No disponible Norma de Diseno a Viento ASCE 7-95 UBC-97 ASCE 7-98 PR Building Code 99 No Especificado/No disponible

0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.

14 Identificación de fachadas D B DORAL BANK Edificio Uso Pisos Fachada Area Ventana b h n Area Total %Ventanas (m 2 ) Tipo (m) (m) (m 2 ) (m 2 ) DORALBANK Oficina

50 3 1 1.5 4 6.00 1 690.00 4 1 0.5 18 9.00 5 1 3.5 7 24.50 244.00 0.35 6 1 1.8 7 12.60 7 1 2.

15 Planos disponibles en ARPE Ejemplo: Detalles de las conexiones entre los elementos del sistema principal de resistencia que se tuvieron en cuenta para modelar las conexiones entre los elementos del modelo (conexiones rígidas).

resistencia que se tuvieron en cuenta para modelar las

16 Análisis de Sistema Principal Revisión de capacidad de elementos realizado con ETABS Carga de Viento Modelo AL1. Modelo regular (forma cuadrada) Máximo Indice de Sobresfuerzo para DL+LL+W sin factorizar en un elemento = Esfuerzo Actuante/Capacidad = 0.20

Modelo regular (forma cuadrada) Máximo Indice de Sobresfuerzo

17 Elementos fachada y cubierta

18 Fachadas y Cubierta V (mph) Velocidades de Viento de Pandeo - Cerramiento Lateral Datos presentados para todas las Configuraciones Huracan Categoria V (v> 155mph) Huracan Categoria IV (13 0 <v < 15 5 mph) Huracan Categoria III ( 110<v< 130mph) Huracan Categoria II (90<v<110mph) Huracan Categoria I (v< 90mph) Longitud no Soportada (m) Exp B_B Exp C_B Exp D_B Exp B_B1 Exp C_B1 Exp D_B1 Exp B_F Exp C_F Exp D_F Exp B_F1 Exp C_F1 Exp D_F1 Exp B_A Exp C_A Exp D_A Exp B_A1 Exp C_A1 Exp D_A1

Huracan Categoria IV (13 0 <v < 15 5 mph) Huracan Categoria III ( 110<v< 130mph) Huracan Categoria II (90<v<110mph) Huracan Categoria I (v<

19 Edificio residencial, Mayagüez

20 Características construcción Componente analizado: ventaneria Dimensiones de la estructura: max. dim. hor : 126 ft min. dim. hor : 52 ft altura: 143 ft ventanas : cantidad : b : in h : in material : vidrio espesor : 1/4 in soporte :???

21 Condiciones particulares Detalles observados : Ventanas sin soporte adecuado Ventanas con vidrios en mal estado

22 Características viento Parámetros de clasificación : - estructura cerrada - Categoría de rugosidad de la superficie B - Categoría de exposición B

23 Daños detectados Tormenta Tropical Jeanne, Septiembre 16 de 2004 Ventana escaleras pisos 9-10 Dimensiones: B = 16 in H = 23 in e = ¼ in

24 Daños detectados Ventana apartamentos piso 12 Dimensiones: B = 32 in H = 52 in e = ¼ in

25 Ventanas Estimación de daño en ventanas de acuerdo con la especificación ASTM E-1300.

26 Escenario de falla Determinación de los posibles Ventanas piso 12 Escenario 1 Bordes soportados = 1 Velocidad de viento = 45 mph

27 Escenario de falla Determinación de los posibles escenarios de falla Ventanas piso 12 Escenario 2 Bordes soportados = 2 Velocidad de viento = 77 mph

28 Condominio Area Metropolitana Huracán Georges, Septiembre 21 de 1998, Categoría III mph. Daños en ventanas Pisos 15 al 20

29 Escenario de falla Determinación de los posibles escenarios de falla Ventanas Pisos 15 a 20 Escenario 3 Bordes Soportados: 3 Velocidad de Viento: 101mph

30 Escenario de falla Determinación de los posibles escenarios de falla Ventanas Pisos 15 a 20 Escenario 4 Bordes Soportados: 4 Velocidad de Viento: 143mph

31 Vulnerabilidad E s cenario de Falla AS CE 7-02 Curva de Daño Ventanas Para Diferentes Grados de Exposicion Velocidad del Viento=120mph Espesor Vidrio Ventanas=19mm Lados Soportados= Daño B C D Velocidad del Viento (mph)

32 Actividades a realizar Recolección de información post-desastre y datos de reclamaciones a compañías de seguros. Calibrar modelos con datos de reclamaciones. Desarrollar curvas de vulnerabilidad usando análisis estructural. Probabilidad de ocurrencia de huracanes en Puerto Rico.

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