Ensayo y aplicación de técnicas geoespaciales para la estimación del riesgo sísmico en un edificio de acero
Authors:   , Romero Jarén Rocío 
Published: February 2025

The current doctoral thesis focuses on innovating seismic risk assessments methods in buildings of special importance through the use of geospatial techniques. The main objective is to generate damage scenarios at a local scale for a building of special importance, ultimately aiming to enhance the definition of the vulnerability of these buildings by applying automation in the phase of geometric modelling from point clouds.

The manuscript is divided into three main blocks. The first details the introduction to the research topic and an exhaustive analysis of the state of the art. The second block includes the methodology, research development, and results obtained. This block constitutes the most extensive and substantial part of the research. It is divided into four chapters. The first chapter, Chapter 3 of the thesis, on one hand, presents the developed algorithm, ABM-indoor, as a tool for automating the modelling of buildings from point clouds. On the other hand, includes the methodology to be followed for seismic risk assessments in buildings of special importance based on the calibration of the building model. The following three chapters constitute the application of all the concepts presented in Chapter 3. Chapter 4 presents the application of ABM-indoor to two different indoor scenarios: a parking lot and an office. Chapter 5 includes the application for seismic risk assessment in a manually modelled building of special importance. Finally, Chapter 6 presents the combination of the two previous applications: the use of ABM-indoor for defining the geometric model of a building of special importance (the same building used in Chapter 4) and seismic risk estimation for that building based on the calibrated model. Lastly, the third block of the thesis contains the general conclusions of the study and future lines of research.

The application of the proposed methodology in this doctoral thesis has provided very positive results that validate the research. On one hand, ABM-indoor is an algorithm capable of automatically segmenting and modelling organized and unorganized point clouds from the interior and exterior of buildings. This algorithm has proven to be efficient and accurate in modelling buildings, providing detailed 3D models that are essential for conducting seismic risk assessments. On the other hand, the proposed methodology for seismic risk estimation based on the calibrated building model suggests that this approach could be extrapolated to larger-scale studies, encompassing a greater number of buildings, such as an entire city.

RESUMEN

La presente tesis doctoral se centra en innovar en los métodos de estimación del riesgo sísmico en edificaciones de importancia especial mediante el uso de técnicas geoespaciales. El objetivo principal es generar escenarios de daño a escala local, para un edificio de importancia especial, con el fin último de mejorar la definición de la vulnerabilidad de estos edificios mediante la aplicación de automatismos en la fase de modelización geométrica a partir de nubes de puntos.

La estructura de la tesis se divide en tres bloques principales. El primero abarca una introducción detallada al tema de investigación y un análisis exhaustivo del estado del arte. El segundo bloque incluye la metodología, desarrollo de la investigación y resultados obtenidos. Este bloque constituye la parte más extensa y sustancial de la tesis doctoral. Está dividido en cuatro capítulos. El primer capítulo, Capítulo 3 de la memoria, por un lado, presenta el algoritmo desarrollado, ABM-indoor, como herramienta para la automatización de la modelización de edificios a partir de nubes de puntos. Por otro lado, define la metodología a seguir para la estimación del riesgo sísmico en edificios de importancia especial a partir de la calibración del modelo del edificio. Los tres capítulos siguientes constituyen la aplicación de todo lo expuesto en el Capítulo 3. El Capítulo 4 presenta la aplicación de ABM-indoor a dos escenarios interiores distintos: un aparcamiento y una oficina. El Capítulo 5 incluye la aplicación para la estimación de riesgo sísmico en un edificio de importancia especial modelado de forma manual. Por último, el Capítulo 6 presenta la combinación de las dos aplicaciones anteriores: uso de ABM-indoor para la definición del modelo geométrico de un edificio de importancia especial (mismo edificio que se ha usado en el Capítulo 4) y estimación del riesgo sísmico para ese edificio a partir del modelo calibrado. Por último, el tercer bloque de la memoria contiene las conclusiones generales del estudio y las futuras líneas de investigación.

La aplicación de la metodología propuesta en la presente tesis doctoral ha proporcionado resultados muy positivos que validan la investigación. Por un lado, ABM-indoor es un algoritmo capaz de segmentar y modelar automáticamente nubes de puntos organizadas y no organizadas del interior y exterior de edificios. Este algoritmo ha demostrado ser eficiente y preciso en la modelización de edificaciones, proporcionando modelos 3D detallados que son fundamentales para realizar análisis de riesgo sísmico. Por otro lado, la metodología propuesta para la estimación del riesgo sísmico a partir del modelo calibrado del edificio sugiere que este enfoque podría extrapolarse a estudios a mayor escala, abarcando un mayor número de edificios, como una ciudad entera.