Evaluación del desempeño sísmico, mediante análisis estático no lineal Pushover del edificio de Ingeniería Agroindustrial de la UNACH, 2023.

Abstract

La investigación aborda la necesidad de evaluar la capacidad estructural del edificio de Ingeniería Agroindustrial de la UNACH ante eventos sísmicos. El objetivo principal de este estudio fue evaluar el nivel de desempeño sísmico del edificio aplicando los métodos de la norma ATC-40 y la norma FEMA 356. La metodología empleada incluyó un enfoque cuantitativo con un nivel descriptivo. Se analizó el edificio y sus seis módulos mediante el análisis estático no lineal, utilizando las normativas ATC-40 y FEMA 356. Se determinó la resistencia a compresión de vigas, columnas, losas y placas de concreto armado mediante ensayos de esclerometría, siendo superior a f’c 21 MPa. La edificación fue modelada en ETABS v.18 y se aplicaron los espectros de demanda de ambas normas. Los resultados mostraron que, los módulos 5 y 6 correspondientes a las escaleras destacaron con un desempeño sísmico excelente en ambas direcciones en ambos enfoques normativos. Sin embargo, el módulo 1 mostró menor nivel de desempeño en la dirección Y bajo sismos extremos. El análisis comparativo reveló que, si bien las normas ofrecen resultados similares en la mayoría de los módulos, FEMA 356 tiende a ser más conservadora en la evaluación de sismos ocasionales y extremos. Se ha concluido que, el edificio de Ingeniería Agroindustrial de la UNACH cumple con los objetivos de desempeño en los módulos 2, 3, 4, 5 y 6, pero el módulo 1 presenta riesgo de colapso para sismos extremos.ÍNDICE DE CONTENIDOS RESUMEN ................................................................................................................... xix ABSTRACT ................................................................................................................... xx CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ............................................................................... 21 1.1. Planteamiento del problema............................................................................... 21 1.2. Formulación del problema ................................................................................. 25 1.3. Justificación ......................................................................................................... 26 1.3.1. Justificación científica ........................................................................................ 26 1.3.2. Justificación técnica práctica .............................................................................. 28 1.4. Delimitación de la investigación ......................................................................... 29 1.5. Objetivos .............................................................................................................. 30 1.5.1. Objetivo general .................................................................................................. 30 1.5.2. Objetivos específicos .......................................................................................... 31 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO .......................................................................... 32 2.1. Antecedentes ........................................................................................................ 32 2.1.1. Antecedentes internacionales .............................................................................. 32 2.1.2. Antecedentes nacionales ..................................................................................... 35 2.1.3. Antecedentes regionales ..................................................................................... 37 2.2. Bases teórico – científicas ................................................................................... 39 2.2.1. Análisis estático no lineal Pushover ................................................................... 39 2.2.2. No linealidad de los materiales ........................................................................... 47 2.2.3. Modelos esfuerzo – deformación de los materiales ............................................ 48 2.2.4. Norma ATC-40 en el análisis no lineal .............................................................. 52 2.2.5. Norma FEMA 356 en el análisis no lineal .......................................................... 57 2.3. Marco conceptual ................................................................................................ 65 2.3.1. Análisis sísmico .................................................................................................. 65 2.3.2. Análisis estático no lineal “Pushover” ................................................................ 69 2.3.3. Demanda sísmica ................................................................................................ 72 2.3.4. Capacidad sísmica .............................................................................................. 74 vi 2.3.5. Punto de desempeño ........................................................................................... 76 2.3.6. Desempeño sísmico ............................................................................................ 77 2.3.7. Niveles de desempeño ........................................................................................ 79 2.3.8. Objetivos de desempeño ..................................................................................... 84 2.3.9. Rótulas plásticas y fallas estructurales ............................................................... 85 2.4. Hipótesis ............................................................................................................... 87 2.5. Operacionalización de variables ........................................................................ 87 2.5.1. Variable independiente: Análisis estático no lineal “Pushover” ........................ 87 2.5.2. Variable dependiente: Desempeño sísmico ........................................................ 87 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO ......................................................... 90 3.1. Tipo y nivel de investigación .............................................................................. 90 3.2. Diseño de investigación ....................................................................................... 91 3.3. Métodos de investigación .................................................................................... 92 3.4. Población, muestreo y muestra .......................................................................... 93 3.4.1. Población ............................................................................................................ 93 3.4.2. Muestreo ............................................................................................................. 93 3.4.3. Muestra ............................................................................................................... 94 3.5. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ............................................. 96 3.5.1. Técnicas .............................................................................................................. 97 3.5.2. Instrumentos ....................................................................................................... 98 3.6. Técnicas de procesamiento y análisis de datos ................................................. 99 3.6.1. Proceso de obtención de los datos ...................................................................... 99 3.6.2. Procesamiento de datos ..................................................................................... 159 3.6.3. Análisis de datos ............................................................................................... 160 3.7. Aspectos éticos ................................................................................................... 160 CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................... 162 4.1. Descripción de resultados ................................................................................. 162 4.1.1. Diferencias y similitudes entre las normativas ATC-40 o FEMA 356 ............. 162 4.1.2. Nivel de desempeño sísmico utilizando la norma ATC-40 en el edificio de Ingeniería Agroindustrial .............................................................................................. 173 vii 4.1.3. Nivel de desempeño sísmico utilizando la norma FEMA 356 en el edificio de Ingeniería Agroindustrial .............................................................................................. 188 4.1.4. Comparación del nivel de desempeño del edificio de Ingeniería Agroindustrial al utilizar la norma ATC-40 o FEMA 356 ....................................................................... 204 4.2. Contrastación de hipótesis ................................................................................ 220 4.3. Discusión de resultados ..................................................................................... 225 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................. 232 5.1. Conclusiones ...................................................................................................... 232 5.2. Recomendaciones y/o sugerencias ................................................................... 233 CAPÍTULO VI. REFERENCIAS .............................................................................. 234 CAPÍTULO VII. ANEXOS ........................................................................................ 243 Anexo A. Matriz de consistencia .................................................................................. 243 Anexo B. Panel fotográfico .......................................................................................... 244 Anexo C. Estudio de mecánica de suelos ..................................................................... 257 Anexo D. Estudio de esclerometría .............................................................................. 274 Anexo E. Metrado de cargas......................................................................................... 290 Anexo F. Análisis estático y dinámico ......................................................................... 297 Anexo G. Definición de rótulas plásticas para análisis Pushover ................................ 356 Anexo H. Análisis pushover: Punto de desempeño ...................................................... 360 Anexo I. Análisis pushover: Rótulas plásticas ............................................................. 402 Anexo J. Planos de la edificación ................................................................................. 42