Vulnerabilidad y daño sísmico de edificios porticados de hormigón armado, irregulares en planta, en Barquisimeto, Venezuela

In this research, the seismic response, the vulnerability and the expected damage in rein-forced concrete residential buildings, with irregular plants, are analyzed. This irregularity is mainly due to inbound and outbound areas at the corners and also to discontinuous diaphragms caused by this irregular geometry. Moreover, the influence that symmetries on several plants may have on the seismic performance is also studied. It is worth noting that these buildings and configurations are typical of the metropolitan area of Barquisimeto in Venezuela, where seismic hazard is important. Besides, buildings were projected according to the seismic code of the country. Thus, a specific evaluation method is proposed. The method is based on classical static and dynamic analyses, but it also takes into account the three-dimensionality of the problem. The static study includes the analysis of initial stiffness, capacity curves and global and relative displacements. The results of the static analysis are then checked with the ones coming from the incremental dynamic analysis. For the dynamic analyses three recorded and three artificial accelerograms are used. Those six accelerograms where selected in such a way that they are compatible with the geological and geotechnical characteristics of the area and also their response spectra are compatible with the design spectrum provided in the seismic code for high seismic hazard zones. In order to take into account the three-dimensionality of the problem, accelerograms are applied to the two X and Y axes ac-cording to suitable combinations, thus obtaining the IDA envelope curve, the displacements as functions of the peak ground acceleration and the torsion and rotation of the vertical resistant axes. A fair good correlation between the results of the static and dynamic analyses is obtained. On the other hand, a fragility analysis and the assessment of expected damage is performed by means of the well-known method proposed in the framework of the Risk-UE project and also by means of a recently proposed new fragility model and new damage index based on the capacity curve. The obtained results are as follow: i) the torsional moments in resistant axes nearby to the inbound areas are greater than the ones in distant resistant axes; (ii) in buildings with internal gaps, torsion increases in asymmetric structures and it decreases in models with symmetry in plant; (iii) expected damage is greater in irregular buildings; for these buildings and for the likely seismic actions in the area, damage states between Severe and Collapse damage states are expected; however, the expected damage states for regular buildings are significantly lower. Finally, an important conclusion of this work is that it is worthwhile to review the irregularity conditions in the seismic code, since buildings with an allowable design irregularity show an unsatisfactory seismic behavior.En este trabajo se analiza la respuesta sísmica, la vulnerabilidad y el daño esperado en edificios residenciales de hormigón armado con irregularidad estructural en planta. Esta irregularidad se debe principalmente a entrantes o salientes en las esquinas y, también, a diafragmas discontinuos causados por esta geometría irregular. Además, también se estudia la influencia de plantas simétricas en el comportamiento sísmico de la estructura. Esta clase de edificaciones y de configuraciones son típicas de la zona metropolitana de Barquisimeto en Venezuela, donde la peligrosidad sísmica es importante. Vale la pena mencionar que los edificios fueron proyectados de acuerdo a la norma sismorresistente del país. Así, se propone un método específico de evaluación, basado en los análisis estático y dinámico clásicos, pero teniendo en cuenta la tridimensionalidad del problema. El estudio estático, incluye el análisis de la rigidez inicial, de curvas de capacidad, así como de desplazamientos globales y relativos. Los resultados del análisis estático se contrastan con los del análisis dinámico incremental, para el que se usan tres acelerogramas registrados y tres artificiales. Los seis acelerogramas se han seleccionado de forma que son compatibles con las características geológicas y geotécnicas de la zona de estudio y, al mismo tiempo, sus espectros de respuesta son compatibles con el espectro de diseño de la norma para una zona de peligrosidad sísmica alta. Para el análisis de la tridimensionalidad del problema las acciones sísmicas se aplican de acuerdo a combinaciones adecuadas según los dos ejes X e Y, promediando los resultados para obtener la curva envolvente IDA, los desplazamientos en función de la aceleración pico, la torsión y la rotación de los ejes resistentes verticales, hallándose una buena correlación entre los resultados del análisis estático y los del dinámico. Por otra parte, el análisis de fragilidad y evaluación del daño esperado se realiza mediante la conocida propuesta del proyecto Risk-UE y mediante una propuesta novedosa de modelo de fragilidad y de índice de daño basada en la curva de capacidad. Los principales resultados obtenidos indican lo siguiente: i) los momentos torsionales en ejes resistentes adyacentes a las áreas entrantes son mayores que en ejes resistentes lejanos; ii) en edificios con aberturas internas, la torsión aumenta en estructuras asimétricas y disminuye en modelos con simetría en planta; iii) el daño esperado es mayor en edificios irregulares; para estos edificios y para las acciones sísmicas esperadas en la zona son esperables estados de daño entre Severo y Colapso, siendo significativamente menores los esperados para edificios regulares. Finalmente, una conclusión importante de este trabajo es la conveniencia de revisar la consideración de la irregularidad en la norma sísmica del país, dado que, edificios con una irregularidad de diseño permitida, muestran una respuesta sísmica insatisfactoria.Postprint (published version

Seismic performance evaluation of steel structures that use butterfly-type energy dissipation devices in composite section diaphragms

ilustraciones, diagramasEn este proyecto se analizan los beneficios del comportamiento sísmico en estructuras de acero conectando los sistemas de resistencia a la fuerza lateral vertical con los diafragmas a través de disipadores de energía en forma de mariposa. Para ello, se llevaron a cabo análisis sobre diferentes configuraciones estructurales, comparando la simulación de elementos finitos con estructuras diseñadas con sistemas convencionales de resistencia a la fuerza lateral ("pórticos arriostrados concéntricamente" como arriostramiento X, arriostramiento en V y arriostramiento en V invertido) de acuerdo con la ASCE7 -16. Con el fin de ampliar el conocimiento para los ingenieros estructurales e investigadores del comportamiento sísmico de las estructuras de acero que utilizan elementos de disipación de energía en sus diafragmas, se generará un ejemplo de aplicación para servir como guía de análisis no lineal y además, mostrar los beneficios con respecto a la reducción del cortante basal, derivas, aceleraciones en los diafragmas y tensiones en los elementos estructurales que podrían conducir a una reducción del peso de la estructura y, en consecuencia, tener beneficios económicos. (Texto tomado de la fuente)The main objective of this project is to explore the benefits of the seismic behavior on steel structures by connecting the vertical lateral force resistance systems with the diaphragms through butterfly shaped energy dissipators. For this, studies on different structural configurations, will be carried out, comparing finite element simulation against structures designed with conventional lateral force resistance systems (“Special Concentrically braced frames” such as X bracing, V bracing and inverted V bracing) according to the ASCE7-16. In order to extend the knowledge to structural engineers and researchers of the seismic behavior of the steel structures using energy dissipation elements in their diaphragms, an application example will be generated to serve as an analysis guide and to show the benefits regarding the reduction of the basal shear, drifts, accelerations in the diaphragms, and stresses in the structural elements which would potentially lead to a reduction of the weight of the structure and consequently to have economic benefits.MaestríaMagíster en Ingeniería - EstructurasEstructuras de Acero- Comportamiento No-Lineal-Control EstructuralÁrea Curricular de Ingeniería Civi

Analisis de la vulnerabilidad sismica en edificaciones con muros desacoplados al implementar disipadores SLB, Huancayo 2020

En la presente tesis se ha planteado como problema general: ¿Cuáles son los resultados de la vulnerabilidad sísmica en edificaciones con muros desacoplados al implementar disipadores SLB, Huancayo 2020?. El objetivo general es: Analizar los resultados de la vulnerabilidad sísmica en edificaciones con muros desacoplados al implementar disipadores SLB, Huancayo 2020. El método de la investigación es científico, de tipo de investigación aplicada, de nivel descriptivo y un diseño de investigación no experimental. La vulnerabilidad sísmica disminuye en edificaciones con muros desacoplados al implementar disipadores SLB, Huancayo 2020. Como resultado se identificó que la edificación sin dispositivos SLB presenta una vulnerabilidad media con un IV=21.59, en el parámetro de organización del sistema resistente, la calidad del sistema resistente y distancia máxima entre columnas obtuvo una mejor calificación, pues fue construido luego del año 1997. Al realizar un análisis detallado con el programa ETABS se identifico que en la estructura patrón las derivas en el eje Y-Y no cumplen con las solicitaciones y se planteó la implementación de disipadores SLB en este eje. Al implementar dispositivos SLB se identificó que el total de niveles cumplen con los límites de distorsión máxima de 0.007 en concreto armado (E.030 Diseño sismorresistente) mostrando Der. máx. X-X= 0.0063 en el 5to piso, Der. máx. Y-Y= 0.0057 en el 4to piso. Mostrando que el uso de dispositivos SLB reducen la vulnerabilidad de la edificación. Se sugiere a las autoridades de la MPH evaluar el índice de vulnerabilidad estructural en edificaciones de más de 7 niveles que son empleados como viviendas multifamiliares y centros de comercio, así evitar futuras pérdidas, de esta forma promover este tipo de investigación

Análisis sísmico comparativo de estructuras de albañilería confinada y armada – Villa María del Triunfo – 2021

En la actual investigación para llevar a cabo y cumplir con el objetivo principal, primero se elaboraron los estudios preliminares, estos estudios corresponden a la la obtención de los planos estructurales y estudio de mecánica de suelo. Posterior a ello se estableció la configuración estructural del edificio, determinando que se usaran losas aligeradas en una dirección y muros portantes según el tipo de albañilería a usar, se verificaron y cumplieron los requisitos mínimos establecidos por la Norma E.070; además en esta etapa del proyecto se verificó las irregularidades estructurales, determinando que existe irregularidad en planta (discontinuidad del diafragma). Con ello se estableció el valor del Coeficiente de Reducción de Fuerzas Sísmicas (R=3). Luego se efectuó el análisis símico del edificio, se desarrollaron análisis del tipo estático y dinámico, verificando de esta manera que con la estructuración preliminar planteada se cumplen con los criterios de desplazamientos y derivas máximas establecidos por la Norma E.030, así mismo se escaló la cortante dinámica a un 90% de la cortante estática, puesto que este parámetro es una obligación que nos indica la norma. En el análisis sísmico de los dos sistemas de albañilería se comprobó que la albañilería armada, presenta un mejor comportamiento sísmico respecto a la albañilería confinada

Peralte mínimo de losa aligerada en el análisis de vulnerabilidad sísmica de una vivienda multifamiliar, San Martín de Porres, Lima - 2018

El proyecto de investigación tiene como objetivo determinar el peralte mínimo de la losa aligerada para analizar su vulnerabilidad sísmica de una vivienda multifamiliar ubicado en la Urb. Pro MZ "Y" LT 10 Calle N°06 - Santa María Reyna, San Martin de Porres, Lima, con la finalidad de ver la influencia sobre la vulnerabilidad en el espesor de la losa mediante análisis no lineales “Pushover”. Además, se da a conocer la vulnerabilidad sísmica de toda la vivienda multifamiliar dado por los aspectos geométricos, aspectos constructivos y los aspectos estructurales, mediante el método de índice de vulnerabilidad, propuesto por Benedetti y Petrini, donde se consideró los 10 parámetros para la evaluación de la vivienda multifamiliar. Se calcula el peralte mínimo de la losa aligerada para verificar si efectivamente la vivienda multifamiliar está trabajando con espesor minino. Asimismo, la muestra probabilística fue de una vivienda multifamiliar y la población es todas las viviendas del distrito de San Martin de Porres que presenten en sus entrepisos el peralte mínimo de su diseño y su construcción. También, los instrumentos se utilizaron mediante fichas de observación, y fotografías de la vivienda a analizar, con la finalidad de recolectar información en el lugar del estudio. El nivel de investigación fue explicativo, el método fue cuantitativo, el diseño fue no experimental y por último el tipo de investigación fue aplicada. Se logró determinar que el peralte mínimo de la losa aligera de la vivienda multifamiliar, tiene una vulnerabilidad baja a pesar de no tener un buen aspecto geométrico, esto se debe a que la estructura si tiene un buen diseño en el aspecto estructural y un buen manejo en el aspecto constructivo. A la vez, se comparó dos espesores donde se obtiene los resultados del modelamiento para ambos espesores donde se observa que si tiene bastantes variaciones en los resultados y lo que implica en la variación es el peso, la rigidez y el acero de la losa aligerada esto influye en la vulnerabilidad ya que esto hace variar bastante en el modelamiento. También, que los desplazamientos ocurridos en la dirección Y-Y, para los niveles de excitación sísmica que demanda la Norma Sismorresistente, son adecuados según los lineamientos establecidos por la misma y los desplazamientos ocurridos en la dirección X-X, para los niveles de excitación sísmica que demanda la Norma Sismorresistente, no son adecuados según los lineamientos establecidos por la misma

Analisis de la accion reciproca entre estructura - suelo en las edificaciones con sistema aporticado con fundaciones aisladas en el distrito de San Miguel

Esta labor de estudios posee la intención primordial, examinar la acción reciproca estructura - suelo en las edificaciones con métodos aporticados con cada fundación aislada en el distrito de San Miguel 2020. Las respuestas sísmicas referente a la ordenación tiende a ser afectada mediante la acción reciproca de los suelos de ayuda, es decir la estructura con las cimentaciones, sin embargo, tanto el análisis como el diseño tradicional no toma en cuenta el comportamiento real que posee los suelos, en el momento en que ciertas estructuras son desplantadas en él. En el presente proyecto se estimó en absoluto cada propiedad dinámica de los suelos a través de correlaciones, para determinar cada rigidez respecto a las cimentaciones en función de las idealizaciones de resortes adaptando FEMA 356, en lo cual se consiguió 2 modelos estructurales es decir de plantas cuadradas y rectangulares que comprenden de 2 a 5 pisos, donde para las mismas se realizaron modelamientos y fueron analizados mediante el programa estructural ETABS 2016, y en este mismo se efectuó un análisis usando una fundamento rígido y luego se estableció la maleabilidad respecto a las bases de fundaciones. La condición de carga se estimó a través del ensayo SPT en 4 puntos de estudio. En las edificaciones que cuentan con 2 niveles en ambos modelos estructurales, en cuanto a la modificación de las contestaciones sísmicas no es considerablemente significativa, a lo que, en cada edificación de 3, 4 y 5 superficies exponen mayor modificación de las respuestas sísmicas, a causa de su mayor incremento al presentarse el fenómeno de acción reciproca estructura-suelos. En cuanto a cada cortante en las bases y a la vez los instantes referentes a los volteos muestran una mín. reforma a causa de la maleabilidad que existe en las bases. Las edificaciones de 4 y 5 niveles los tipos organizados originan una alta atribución en dicha acción reciproca en los puntos de análisis en el distrito de San Miguel – San Román

Análisis estático no lineal: aplicación de métodos avanzados a un edificio típico de la República Dominicana

En el presente trabajo se evalúa el daño sísmico esperado en una estructura de mampostería reforzada típica de la República Dominicana mediante la aplicación del análisis estático no lineal con el objetivo de determinar el espectro de capacidad, su punto de desempeño y las curvas de fragilidad; comparando los resultados obtenidos con la metodología de Capacidad espectral propuesta por el RISK-UE, con los obtenidos al aplicar un nuevo modelo de daño propuesto recientemente. La estructura estudiada es una edificación de vivienda familiar de tres niveles ubicada en la República Dominicana, que fue construida en el año 2007 y que utiliza muros de carga de mampostería reforzada con entrepisos compuestos por losas rígidas de concreto armado. Para la solicitación sísmica se emplea el espectro de respuesta elástica previsto en el reglamento sísmico del país en cuestión. El software de análisis estructural utilizado para obtener las curvas de capacidad mediante la realización del análisis estático nolineal Pushover es Seismostruct_v7. Los principales resultados demuestran que la estructura resiste la solicitación a la que fue sometida, sin embargo, el daño esperado alcanza probabilidades altas en los estados MODERADO y SEVERO. Este valor de probabilidades varía según el método utilizado obteniéndose mayor daño en el nuevo modelo de daño implementado. Estas diferencias se atribuyen a los diferentes criterios para fijar los umbrales de los estados de daño que, en el modelo RISK-UE provienen de la forma bilineal del espectro de capacidad y, en el caso del nuevo modelo, provienen de indicadores de daño consistentes con el índice de daño de Park y Ang. Estudios adicionales, tanto empíricos como computacionales, deben ayudar a discernir cuál de los dos modelos representa mejor el comportamiento de estructura reales, aunque, nuestra impresión es que el método de RISK-UE infravalora el daño esperado. Finalmente, en esta tesis se ha aplicado también el modelo paramétrico para ajustar el espectro de capacidad, obteniéndose los cinco parámetros que definen totalmente la curva. Se ha observado, con todo, que el modelo no captura bien cambios rápidos de rigidez, probablemente causados por rupturas parciales, frágiles y bruscas, de la estructura por lo que se recomienda avanzar hacia los ajustes de la curva de capacidad por tramos.In this work the expected seismic damage in a reinforced masonry structure typical of the Dominican Republic is evaluated by applying nonlinear static analysis in order to determine the capacity spectrum, the performance point and fragility curves. The damage model of the RISKUE project and the new one recently proposed parametric are applied and the obtained results are compared. The structure under analysis is a three stories family housing building located in the Dominican Republic, which was built in 2007 and uses reinforced masonry load-bearing walls and rigid concrete slabs. The seismic action considered has been the elastic response spectrum provided in the seismic regulations of the Dominican Republic. The software used is the Seismostruct_v7 Program. The main results show that the structure withstands well the applied stresses; however, the expected damage reaches high probabilities for Moderate and Severe damage states. These probabilities vary depending on the method used. The probabilities are higher when the new damage model is used. These differences may be attributed to the different criteria used for the damage states’ thresholds that, in the Risk-EU model, are based on the bilinear capacity spectrum and, in the new damage model, are based on damage pointers consistent with the Park and Ang damage index. Further studies, both empirical and computational, should help to discern which of the two models best represents the behavior of real structure, though, our impression is that the Risk-EU model might underestimate the expected damage. Finally, the parametric model to fit the capacity spectrum has been also applied in this thesis, and the five parameters that fully define the capacity curve have been obtained. However, it has been observed, that quick changes in stiffness, probably due to partial, fragile and sudden breaks, are not well captured; so it is recommended to apply more sophisticated piecewise models

Evaluación y refuerzo estructural de los pabellones A Y B de la I.E.P. 70550- Los Libertadores, Juliaca-Puno 2022

Esta investigación tiene como objetivo la evaluación estructural de los Pabellones A y B de la IEP 70550 Los Libertadores ubicado en la ciudad de Juliaca, y proponer un refuerzo estructural. La metodología empleada para el desarrollo de esta investigación es la descrita por el FEMA P-154, a través de una ficha técnica, de donde se obtuvo un puntaje para cada pabellón, indica que dichas edificaciones necesitan una evaluación más exhaustiva. Esta evaluación se realizó según la norma E-030, mediante un análisis sísmico estático y dinámico. Los resultados obtenidos del análisis estructural, dilucidan las falencias estructurales, las derivas, están dentro de lo estipulado por la norma E-30, la participación de masas en los casos modales de 86.33% en el primer modo, 92.39% (y-y) ,en cuanto a los requisitos de resistencia según la norma E-060 las vigas en voladizo no cumplen dicho requisito, donde los momentos ultimo son mayores que los momentos nominales, el control de deflexiones en los elementos antes mencionados, sobrepasan los límites establecidos que es de 4.2mm, los refuerzos, que consta de la instalación de columnas de 30x40cm, disminuyeron las deflexiones, además de que los momentos último se redujeron considerablemente lo que contribuye a un óptimo desempeño estructural

Respuesta sísmica de edificaciones dependiente de la configuración en planta como diafragma rígido, Residencial Cartagena 107 San Sebastián - Cusco - 2021

La presente investigación tuvo como objetivo determinar de qué manera la configuración en planta como diafragma rígido influye en la respuesta sísmica del edificio "Cartagena 107", San Sebastián, Cusco 2021, el tipo de investigación de acuerdo al enfoque fue cuantitativo y según al propósito fue aplicada, el nivel fue explicativo o causal y el diseño fue cuasi experimental, la población fue las Edificaciones con configuración en planta con diafragma rígido en la ciudad del Cusco. Y la muestra fue el bloque C, en el Jr. Los Sauces F-29 – Urb. Cachimayo, San Sebastián, Cusco con muestreo no probabilístico dirigido, el procedimiento fue Recopilar toda la información, luego se planteó tres modelos apoyados en la herramienta del software ETABS obteniendo como principales resultados respecto a la comparación con el modelo 3 se obtenga menor cortante basal en relación a los modelos 1 y 2 en 16% en “X” y 64% en “Y” respectivamente, también se obtenga menor deriva de 3.31% en “X” y 19.12% en “Y”, menor desplazamiento de 1.44% en “X” y 28.31% en “Y”, menor periodo de vibración respecto al modelo 1 en 12.91% y respecto al modelo 2 en 28.31%, respecto al flector de viga es menor en 21% y 8% respectivamente y en relación a la carga axial no exceden al 1% en variación entre cada modelo y finalmente se llegó a la conclusión Lo que significa que el modelo 3 tiene mejor comportamiento de respuesta sísmica y se asemeja más con la realidad considerando la configuración en planta con diafragma rígido separadas por juntas influyen de mejor manera en la edificación

“Diseño estructural sismorresistente de un edificio de siete niveles bajo la metodologia bim en la provincia de Pomabamba, Ancash, 2018”

En la presente investigación se desarrolla el diseño estructural sismorresistentes de un edificio de siete niveles bajo la metodología BIM. La edificación está ubicada en el distrito de Pomabamba, provincia de Pomabamba, Ancash. El tipo de suelos, según el estudio de mecánica de suelos, es: GW (suelo bien gradada con pocos finos) con una capacidad portante de 2.47 kg/cm2. El edificio consta de una escalera principal, muros de concreto armado de 25cm de espesor en ambas direcciones, el tipo de losa considerada es la losa nervada de espesor de 25cm escogida por su comportamiento más eficiente en un evento sísmico. La cimentación está conformada por zapatas aisladas y combina céntricas y excéntricas respectivamente y una losa de cimentación para las placas del ascensor multifamiliar. El modelado del edificio se realizó con el programa Revit -2018, previamente modelado el parte arquitectónico con el mismo programa, considerando el predimensionamiento respectivamente. Este modelo que solo integra la parte estructural. Se vinculo y exporto al programa Autodesk Robot Structural, en ella se insertaron las cargar muerta, cargas vivas, cargas de viento y cargas sísmicas. se realizó el análisis estático y dinámico del modelo. Este último análisis utilizo el método de análisis llamado superposición modal espectral, en base al espectro de diseño definido por la norma E.030-2018. Se verificaron las irregularidades respectivas, completando, así el análisis. El cálculo de los aceros se realizó con el mismo programa bajo las normas ACI 318-2011 y la norma peruana E.060. se utilizaron las combinaciones que recomienda la norma mencionada. Una vez realizados el cálculo de los aceros de los elementos estructurales de la subestructura y la superestructura. Se retorno el modelo al programa Revit -2018 para la elaboración de los planos y la vinculación e integración del modelo arquitectónico y estructural. Creando un solo modelo llamado modelo BIM. Que como se menciona integra la información arquitectónica y estructural del edificio. Toda esta información será utilizada en la creación reportes, planos, visualizaciones de interferencias, recorridos virtuales, etc. Al final se elaboró un plan de gestión BIM enfocado en al desarrollo de las disciplinas de arquitectura y estructura. Que servirá de pauta para la realización de diseños estructurales de un edificio bajo la metodología BIM