Comparación del análisis sísmico dinámico modal espectral y tiempo – historia para sismos máximos y frecuentes del país, caso: I.E. N° 10386 Cuyumalca, Chota.

Abstract

La investigación tuvo como objetivo comparar el análisis sísmico dinámico modal espectral y tiempo – historia para sismos máximos y frecuentes del país, caso: I.E. N° 10386 Cuyumalca, Chota. Se empleó un enfoque cuantitativo, de tipo aplicado y nivel explicativo, con diseño cuasi experimental, analizando los dos módulos del pabellón N° 2 de la institución educativa I.E. N° 10386 Cuyumalca. Para el análisis modal espectral, se utilizó el espectro de diseño basado en la norma E.030, mientras que en el análisis tiempo-historia se procesaron registros de sismos ocurridos en Loreto, Amazonas y Cajamarca. Los resultados indican que, el Módulo 1 no cumple con los criterios de cortante dinámico, alcanzando solo el 51.50% y 70.70% de la cortante estática en X e Y respectivamente, así mismo, tampoco cumple con las derivas normadas, especialmente en la dirección Y, con una deriva máxima 0.99%; mientras que, el Módulo 2, aunque cumple con la cortante dinámica (90.40% y 84.00%), excede las derivas permitidas en ambas direcciones. Por otro lado, el análisis tiempo-historia reveló deformaciones más significativas, con derivas superiores al 0.7% para ambos módulos, alcanzando hasta un 4.30% en el Módulo 2 durante el sismo de Loreto. Este método también mostró mayores valores de momentos volcantes y desplazamientos, lo que sugiere que captura de manera más precisa los efectos no lineales y acumulación de daños. Por tanto, se concluye que el análisis tiempo-historia es más conservador y proporciona una evaluación más detallada de la demanda sísmica.ÍNDICE DE CONTENIDOS RESUMEN ................................................................................................................... xix ABSTRACT ................................................................................................................... xx CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ............................................................................... 21 1.1. Planteamiento del problema............................................................................... 21 1.2. Formulación del problema ................................................................................. 26 1.3. Justificación ......................................................................................................... 26 1.4. Delimitación de la investigación ......................................................................... 28 1.5. Objetivos .............................................................................................................. 29 1.5.1. Objetivo general .................................................................................................. 29 1.5.2. Objetivos específicos .......................................................................................... 29 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO .......................................................................... 30 2.1. Antecedentes ........................................................................................................ 30 2.1.1. Antecedentes internacionales .............................................................................. 30 2.1.2. Antecedentes nacionales ..................................................................................... 35 2.1.3. Antecedentes regionales ..................................................................................... 39 2.2. Bases teórico – científicas ................................................................................... 40 2.2.1. Peligro sísmico .................................................................................................... 40 2.2.2. Registros sísmicos .............................................................................................. 43 2.2.3. Métodos de análisis sísmico ............................................................................... 45 2.3. Marco conceptual ................................................................................................ 48 2.3.1. Evento sísmico .................................................................................................... 48 2.3.2. Sismos máximos y sismos frecuentes ................................................................. 50 2.3.3. Representación de los movimientos sísmicos ..................................................... 51 2.3.4. Parámetros sísmicos de la norma E.030 ............................................................. 52 2.3.5. Análisis de cargas ............................................................................................... 55 2.3.6. Análisis estático lineal con la norma E.030 ........................................................ 57 2.3.7. Análisis dinámico lineal: modal espectral .......................................................... 58 2.3.8. Análisis tiempo – historia ................................................................................... 61 2.3.9. Requisitos de rigidez y ductilidad normados ...................................................... 64 2.4. Hipótesis ............................................................................................................... 65 2.5. Operacionalización de variables ........................................................................ 65 2.5.1. Variable independiente: Sismos máximos y frecuentes del país ........................ 65 2.5.2. Variable dependiente: Análisis sísmico dinámico modal espectral y tiempo – historia ............................................................................................................................ 66 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO ......................................................... 68 3.1. Tipo y nivel de investigación .............................................................................. 68 3.2. Diseño de investigación ....................................................................................... 69 3.3. Métodos de investigación .................................................................................... 71 3.4. Población, muestra y muestreo .......................................................................... 72 3.4.1. Población ............................................................................................................ 72 3.4.2. Muestreo ............................................................................................................. 72 3.4.3. Muestra ............................................................................................................... 73 3.5. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ............................................. 76 3.5.1. Técnicas .............................................................................................................. 76 3.5.2. Instrumentos ....................................................................................................... 77 3.6. Técnicas de procesamiento y análisis de datos ................................................. 78 3.6.1. Proceso de recolección, procesamiento y análisis de datos ................................ 78 3.6.2. Procesamiento de datos ....................................................................................... 96 3.6.3. Análisis de datos ................................................................................................. 96 3.7. Aspectos éticos ..................................................................................................... 97 CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ...................................................... 98 4.1. Descripción de resultados ................................................................................... 98 4.1.1. Espectros sísmicos para análisis modal espectral y tiempo – historia ................ 98 4.1.2. Análisis sísmico dinámico modal espectral ...................................................... 102 4.1.3. Análisis sísmico dinámico tiempo – historia .................................................... 111 4.1.4. Comparación del análisis dinámico .................................................................. 138 4.2. Contrastación de hipótesis ................................................................................ 143 4.3. Discusión de resultados ..................................................................................... 160 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................. 171 5.1. Conclusiones ...................................................................................................... 171 5.2. Recomendaciones y/o sugerencias ................................................................... 172 CAPÍTULO VI. REFERENCIAS .............................................................................. 174 CAPÍTULO VII. ANEXOS ........................................................................................ 183 Anexo A. Matriz de consistencia .................................................................................. 183 Anexo B. Ficha de datos de la institución educativa .................................................... 184 Anexo C. Panel fotográfico .......................................................................................... 186 Anexo D. Resultado de ensayos de mecánica de suelos............................................... 190 Anexo E. Resultado de ensayos de esclerometría ........................................................ 200 Anexo F. Planos ............................................................................................................ 20