UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
Determinación del nivel de desempeño sísmico del nuevo edificio de la Escuela Profesional de Arquitectura de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo
aplicando el análisis estático no lineal
PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE:
Ingeniero Civil
Celada Terrones, Luis Angel Rimarachín Alvarado, Angel Job
AUTORES
Ing. Serrano Zelada, Ovidio
ASESORLAMBAYEQUE-PERÚ 2023
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
Determinación del nivel de desempeño sísmico del nuevo edificio de la Escuela Profesional de Arquitectura de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo
aplicando el análisis estático no lineal
PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE:
Ingeniero Civil
Miembros del jurado__________________________________
Dr. Ing. Farías Feijoo, Juan Herman
Presidente_______________________________ ____________________________________
Ing. Ramos Chimpen, Carlos Jorge Dra. Ing. Capuñay Capuñay, Yrma del Carmen
Secretario VocalLAMBAYEQUE-PERÚ 2023
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
Determinación del nivel de desempeño sísmico del nuevo edificio de la Escuela Profesional de Arquitectura de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo
aplicando el análisis estático no lineal
PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE:
Ingeniero Civil
_______________________________ _______________________________
Celada Terrones, Luis Angel Rimarachín Alvarado, Angel Job
Autor Autor__________________________________
Ing. Serrano Zelada, Ovidio
AsesorLAMBAYEQUE-PERÚ 2023
iv
DEDICATORIA
En primer lugar, a Dios por darme sabiduría, entendimiento e iluminar mi camino y así poder hacer realidad este tan anhelado proyecto.
A mis padres Dagoberto Celada Becerra y Dalila Terrones Cabanillas; por haberme inculcado valores, ímpetu y su apoyo incondicional a lo largo de mi carrera profesional y a mis hermanos
Shimer Junior Celada Terrones y Zeida Yanina Celada Terrones,que siempre han acompañado y demostrado su apoyo. Todos ellos se han convertido en mi motor y motivo para seguir creciendo cada día.
A mi querida abuelita Lucila Terrones Hernández, que está en el cielo, fue quien con sus consejos, valores y enseñanzas de la vida me ayudaron a ser mejor persona y un buen profesional.
Celada Terrones, Luis Angel
v DEDICATORIA
Primeramente, a Dios por darme sabiduría para desarrollar este proyecto, por la salud que me ha brindado para mantenerme de pie y no caer ante la adversidad, por su guía constante la cual me ha llevado hasta donde ahora estoy.
A mis padres Winder Rimarachín Regalado y Elida Alvarado Delgado por todo el esfuerzo, sacrificio y su apoyo a lo largo de todos estos años para obtener este logro que en gran parte es suyo.
A mi hermana Mercy Rimarachín Alvarado por su apoyo incondicional en todo este tiempo.
A mis abuelos, mis tíos y primos que desde siempre han estado presentes con sus consejos y su apoyo a pesar de la distancia.
Y a todas las personas que están y estuvieron presentes a lo largo de todo este recorrido y que han hecho del camino algo menos pesado.
Rimarachín Alvarado, Angel Job
vi AGRADECIMIENTO
Estoy muy agradecido con Dios, porque siempre ha iluminado mi camino y nunca me ha desamparado.
Todos mis logros que he alcanzado es gracias al apoyo incondicional y la confianza que han tenido en mí, mis queridos padres
Dagoberto Celada Becerra y Dalila Terrones Cabanillas; junto a la compañía de mis hermanos Shimer Junior Celada Terrones y Zeida Yanina Celada Terrones, lo cual estoy muy agradecido por la fortaleza y todo elentusiasmo que tienen en mí hasta verme lograr mis metas. Y a toda mi familia, que siempre creyeron, y me apoyaron en mi formación profesional.
También expreso mi agradecimiento a mi alma máter la “Universidad Nacional Pedro
Ruiz Gallo”, que a través de su plana docente son sus enseñanzas contribuyeron en miformación profesional como ingeniero Civil.
Y sin antes despedirme agradezco a mi compañero de tesis
Angel Job Rimarachín Alvaradopor confiar en mí, y ahora poder hacer realidad este gran proyecto bajo la dirección de nuestro Asesor
Ing. Ovidio Serrano Zelada, quien nos ha orientado,encaminado y resuelto nuestras consultas.
Celada Terrones, Luis Angel
vii AGRADECIMIENTO
En primer lugar, a Dios por iluminar mi camino todo el tiempo y permitirme llegar hasta este punto el cual representa un logro muy importante para mí y mi familia
Agradezco profundamente a mi familia, especialmente a mis padres por haberme inculcado buenos valores desde pequeño y haber formado una persona de bien, por haber creído y confiado en mí, por el enorme esfuerzo que han hecho para brindarme educación y fruto de ello he aquí los resultados, todo se lo debo a ellos.
Agradezco a mis maestros y asesor por todos los conocimientos impartidos, los cuales han permitido desarrollar este proyecto de investigación.
Rimarachín Alvarado, Angel Job
viii RESUMEN
El presente proyecto de investigación titulado “Determinación del nivel de desempeño sísmico del nuevo edificio de la Escuela Profesional de Arquitectura de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo aplicando el análisis estático no lineal”, tiene por objetivo general determinar el nivel de desempeño sísmico según las recomendaciones del comité VISION 2000 para este tipo de edificación, en los dos bloques principales dedicados a la enseñanza y aprendizaje.
El sistema estructural de los edificios es de muros estructurales para ambas direcciones.
Se aplicó el análisis estático lineal y análisis modal espectral lo cuales permitieron determinar irregularidades y comprobar el cumplimiento de la normativa vigente. Además, se realizó la verificación del diseño estructural sismorresistente los cuales han permitido predecir de cierta manera el comportamiento en el rango no lineal.
Se realizó un análisis probabilístico de peligro sísmico para la zona de estudio con la herramienta computacional CRISIS, siguiendo la metodología descrita por el IGP con las 33 fuentes sismogénicas que se cuentan a la fecha y sus respectivos parámetros sismológicos. Los resultados obtenidos para los diferentes periodos de retorno establecidos por VISION 2000, han permitido estimar los factores de escala respecto al sismo de diseño y así elaborar los espectros de respuesta.
Las propiedades no lineales de los materiales concreto y acero, han sido definidas de acuerdo a los modelos constitutivos de Mander y Park y Paulay, para el caso de concreto confinado, ha sido necesario un análisis de cada sección debido a la influencia del confinamiento y su espaciamiento. También se han incluido criterios de falla para estimar el límite de las curvas esfuerzo deformación de acuerdo a la falla predominante. La no linealidad de la sección ha sido determinada de acuerdo a los diagramas esfuerzo deformación.
ix El modelo matemático para el análisis no lineal se ha realizado en el programa ETABS, ingresando los valores de no linealidad del material y de cada sección. Los resultados obtenidos se presentan en un diagrama que relaciona el Desplazamiento en un punto del techo versus el cortante basal, diagrama conocido como curva de capacidad.
Los puntos de desempeño han sido estimados con tres métodos diferentes, que van desde el más antiguo como el método del espectro de capacidad del ATC-40 (1996), método mejorado de linealización equivalente del FEMA 440 (2005) y el más actualizado como el método de coeficientes de desplazamiento del ASCE 41-17 (2017).
La evaluación del desempeño se ha realizado de acuerdo a las recomendaciones del comité VISIÓN 2000 y de acuerdo a sus objetivos planteados.
Palabras Clave: Análisis no lineal Pushover, Modelos constitutivos, Diagrama Esfuerzo- Deformación, Rótula Plástica, Amenaza Sísmica, Peligro Sísmico, Evaluación del Desempeño.
x ABSTRACT
The present research project entitled "Determination of the seismic performance level of the new building of the Professional School of Architecture of the Pedro Ruiz Gallo National University applying nonlinear static analysis", has the general objective of determining the level of seismic performance according to the recommendations of the VISION 2000 committee for this type of building, in the two main blocks dedicated to teaching and learning.
The structural system of the buildings is of structural walls for both directions. Linear static analysis and spectral modal analysis were applied, which made it possible to determine irregularities and verify compliance with current regulations. In addition, the verification of the seismic resistant structural design was carried out, which has allowed to predict in a certain way the behavior in the non-linear range.
A probabilistic analysis of seismic hazard for the study area was carried out with the CRISIS computer tool, following the methodology described by the IGP with the 33 seismogenic sources that are counted to date and their respective seismological parameters. The results obtained for the different return periods established by VISION 2000 have made it possible to estimate the scale factors with respect to the design earthquake and thus prepare the response spectra.
The nonlinear properties of the concrete and steel materials have been defined according to the constitutive models of Mander and Park and Paulay, for the case of confined concrete, an analysis of each section has been necessary due to the influence of confinement and its spacing.
Failure criteria have also been included to estimate the limit of the stress-strain curves according to the predominant failure. The non-linearity of the section has been determined according to the stress-strain diagrams.
xi The mathematical model for the nonlinear analysis has been carried out in the ETABS program, entering the nonlinearity values of the material and of each section. The results obtained are presented in a diagram that relates the Displacement at a point on the roof versus the basal shear, a diagram known as the capacity curve.
Performance points have been estimated with three different methods, ranging from the oldest as the ATC-40 capacity spectrum method (1996), improved FEMA 440 equivalent linearization method (2005) and the most up-to-date as the displacement coefficient method of ASCE 41-17 (2017).
The performance evaluation has been carried out according to the recommendations of the VISION 2000 committee and according to its stated objectives.
Keywords: Nonlinear Pushover Analysis, Constitutive Models, Stress-Strain Diagram, Plastic Hinge, Seismic Hazard, Seismic Hazard, Performance Evaluation.
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ____________________________________________________________ viii ABSTRACT ______________________________________________________________ x CAPITULO I: GENERALIDADES ____________________________________________ 1
1.1 INTRODUCCIÓN _______________________________________________________ 1 1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ____________________________________________ 2 1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN __________________________ 5 1.4 HIPÓTESIS O SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ____________________________________ 5
1.5 OBJETIVO GENERAL ____________________________________________________ 5 1.6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS _________________________________________________ 5 1.7 ALCANCES DE LA INVESTIGACION _________________________________________ 6
CAPITULO II: ANTECEDENTES Y MARCO TEORICO ___________________________ 10
2.1 ANTECEDENTES _______________________________________________________ 10 2.1.1 Antecedentes Internacionales. _________________________________________________ 10 2.1.2 Antecedentes Nacionales _____________________________________________________ 11 2.1.3 Antecedentes Regionales _____________________________________________________ 12
2.2 MARCO TEORICO _____________________________________________________ 13 2.2.1 Filosofía del Diseño Sismorresistente ___________________________________________ 13 2.2.2 Comportamiento y Respuesta Estructural ________________________________________ 13 2.2.2.1 Comportamiento Estructural en el Rango Lineal _______________________________ 14 2.2.2.2 Comportamiento Estructural en el Rango no Lineal ____________________________ 14
2.2.2.2.1 No Linealidad Geométrica _____________________________________________ 15 2.2.2.2.2 No Linealidad Física o Mecánica ________________________________________ 15 2.2.2.3 Respuesta Estructural ____________________________________________________ 16 2.2.2.3.1 Rigidez ____________________________________________________________ 16 2.2.2.3.2 Resistencia _________________________________________________________ 16 2.2.2.3.3 Modelos Esfuerzo-Deformación de los Materiales _________________________ 17 2.2.2.3.4 Criterios de Falla en Elementos Estructurales _____________________________ 51 2.2.3 Modelo Inelástico Para Secciones y Elementos ____________________________________ 65 2.2.3.1 Diagrama de Momento-Curvatura __________________________________________ 65 2.2.3.2 Diagrama de Momento-Rotación ___________________________________________ 70 2.2.4 Tipos de Plasticidad en Elementos Estructurales __________________________________ 71 2.2.4.1 Rótulas Plásticas ________________________________________________________ 72 2.2.4.1.1 Longitud de Rótulas Plásticas en Vigas ___________________________________ 74 2.2.4.1.2 Longitud de Rótulas Plásticas en Columnas _______________________________ 74 2.2.4.1.3 Longitud de Rótulas Plásticas en Muros __________________________________ 76 2.2.5 Análisis Sísmico Estructural ___________________________________________________ 77 2.2.6 Métodos de Análisis Estructural ________________________________________________ 77 2.2.6.1 Análisis Lineal __________________________________________________________ 78 2.2.6.2 Análisis no Lineal ________________________________________________________ 79 2.2.7 Análisis Dinámico no Lineal ___________________________________________________ 80 2.2.8 Análisis Estático no Lineal (PUSHOVER) __________________________________________ 80 2.2.8.1 Procedimiento __________________________________________________________ 82 2.2.8.2 Patrones de Carga Lateral _________________________________________________ 83 2.2.9 Capacidad Estructural ________________________________________________________ 87 2.2.9.1 Curva de Capacidad ______________________________________________________ 87 2.2.9.2 Representación Bilineal de la Curva de Capacidad _____________________________ 88
2.2.10 Demanda Sísmica __________________________________________________________ 91 2.2.10.1 Nivel de Amenaza Sísmica ________________________________________________ 91 2.2.10.1.1 Propuesto por el Comité VISION 2000 __________________________________ 91 2.2.10.1.2 Propuesto por el ATC-40 _____________________________________________ 93 2.2.10.1.3 Propuesto por FEMA-356 ____________________________________________ 94 2.2.11 Peligro Sísmico ____________________________________________________________ 94 2.2.11.1 Fuentes Sismogénicas y Parámetros Sismológicos ____________________________ 95 2.2.11.2 Leyes de Atenuación ___________________________________________________ 104 2.2.11.2.1 Ley de Atenuación para aceleraciones espectrales de Young et al (1997). _____ 104 2.2.11.2.2 Ley de Atenuación para aceleraciones espectrales de Sadigh et al (1997). ____ 105 2.2.11.3 Procedimiento en el Programa CRISIS _____________________________________ 106 2.2.11.4 Resultados de la Evaluación de Peligro Sísmico ______________________________ 106 2.2.12 Desempeño Estructural ____________________________________________________ 108 2.2.12.1 Propuesta del Comité VISION 2000 _______________________________________ 109 2.2.12.2 Propuesto por el ATC-40 ________________________________________________ 111 2.2.13 Objetivos del Diseño por Desempeño _________________________________________ 118 2.2.13.1 Propuesto por el Comité VISION 2000 _____________________________________ 119 2.2.13.2 Propuesto por el ATC-40 ________________________________________________ 120 2.2.13.3 Propuesto por FEMA 356 _______________________________________________ 120 2.2.14 Métodos Para Estimar el Punto de Desempeño _________________________________ 122 2.2.14.1 Método del Espectro de Capacidad Según ATC-40 ___________________________ 122 2.2.14.2 Método Mejorado de Linealización Equivalente (FEMA 440) ___________________ 131 2.2.14.3 Método de los Coeficientes de desplazamiento (ASCE 41-17) __________________ 145 2.2.15 Evaluación del Desempeño-Límites de Aceptabilidad _____________________________ 151 2.2.15.1 Propuesto por el Comité VISIÓN 2000 _____________________________________ 151 2.2.15.2 Propuesto por el ATC 40 ________________________________________________ 151
2.2.15.3 Propuesto por FEMA 440 _______________________________________________ 154 2.2.15.4 Propuesto por ASCE/SEI 41-17 ___________________________________________ 154
CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO __________________________________ 155
3.1 Tipificación de la Investigación _________________________________________ 155 3.2 Tabla de Operacionalización de Variables _________________________________ 156 CAPITULO IV: APLICACION DEL ANALISIS ESTATICO LINEAL __________________ 157
4.1 Descripción General de la Estructura ____________________________________ 157 4.2 Normativa Empleada _________________________________________________ 158
4.3 Materiales __________________________________________________________ 158 4.4 Modelo Analítico de la Estructura _______________________________________ 159
4.5 Cargas y Combinaciones _______________________________________________ 160 4.5.1 Cargas ___________________________________________________________________ 160
4.5.1.1 Carga muerta __________________________________________________________ 160 4.5.1.2 Carga viva_____________________________________________________________ 165 4.5.1.3 Carga de Sismo ________________________________________________________ 166 4.5.2 Combinaciones de Carga ____________________________________________________ 167
4.6 Análisis Estático Lineal ________________________________________________ 167 4.6.1 Parámetros Sísmicos ________________________________________________________ 168 4.6.2 Peso Sísmico ______________________________________________________________ 172 4.6.3 Factores de Irregularidad, Ia, Ip. ______________________________________________ 173 4.6.4 Fuerza Cortante Basal Estática ________________________________________________ 184 4.6.5 Distribución de fuerzas en Altura ______________________________________________ 184
4.6.6 Verificación del Sistema Estructural ____________________________________________ 189
4.7 Análisis Modal Espectral ______________________________________________ 190 4.7.1 Modos de Vibración, Periodos y Porcentajes de masa Participativa __________________ 190 4.7.2 Fuerza Cortante Basal Dinámica _______________________________________________ 192 4.7.3 Fuerza Cortante Basal Dinámica Mínima ________________________________________ 193 4.7.4 Desplazamientos Laterales Relativos Permisibles (Derivas máx. Permisibles) ___________ 194
4.8 Verificación del Diseño Estructural ______________________________________ 196 4.8.1 Verificación del Diseño en Vigas_______________________________________________ 197 4.8.2 Verificación del Diseño en Muros de Corte ______________________________________ 201
CAPITULO V: APLICACION DEL ANALISIS ESTATICO NO LINEAL ________________ 203
5.1 No Linealidad del Material _____________________________________________ 203 5.1.1 No linealidad Para Concreto no Confinado ______________________________________ 203 5.1.2 No Linealidad Para Concreto Confinado ________________________________________ 204 5.1.3 No Linealidad Para el Acero de Refuerzo ________________________________________ 212 5.1.4 No Linealidad del Material en ETABS ___________________________________________ 214
5.2 No Linealidad de la Sección ____________________________________________ 216 5.2.1 No Linealidad de Secciones Tipo Viga __________________________________________ 216
5.2.1.1 Cálculo de Diagrama Momento Curvatura y Momento Rotación _________________ 216 5.2.1.2 Asignación de No Linealidad en ETABS ______________________________________ 229 5.2.2 No Linealidad en Secciones de Muros de Corte __________________________________ 230
5.3 Patrones de Carga Lateral _____________________________________________ 230 5.3.1 Patrón de Carga Lateral Proporcional al Primer Modo _____________________________ 230
CAPITULO VI: RESULTADOS DEL ANALISIS ESTATICO NO LINEAL ______________ 233
6.1 Bloque 1 ___________________________________________________________ 233 6.1.1 Pushover X (+) _____________________________________________________________ 233 6.1.2 Pushover X (-) _____________________________________________________________ 234 6.1.3 Pushover Y (+) _____________________________________________________________ 235 6.1.4 Pushover Y (-) _____________________________________________________________ 236
6.2 Bloque 2 ___________________________________________________________ 237 6.2.1 Pushover X (+) _____________________________________________________________ 237 6.2.2 Pushover X (-) _____________________________________________________________ 238 6.2.3 Pushover Y (+) _____________________________________________________________ 239 6.2.4 Pushover Y (-) _____________________________________________________________ 240
CAPITULO VII: EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ESTRUCTURAL ________________ 242
7.1 Definición de los Objetivos de Desempeño Según el Comité VISION 2000. ______ 242
7.2 Definición del Espectro de Respuesta Para Cada Nivel de Amenaza Sísmica Según el Comité VISION 2000. _______________________________________________________________ 242
7.3 Métodos Para Determinar el Punto de Desempeño _________________________ 247 7.3.1 Método del Espectro de Capacidad (ATC-40)-Bloque 1 ____________________________ 247
7.3.1.1 Pushover X (+) _________________________________________________________ 247 7.3.1.1.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 247 7.3.1.1.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 254 7.3.1.1.3 Sismo 3 (Sismo de diseño Tr=475 años) _________________________________ 255 7.3.1.1.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 256 7.3.1.2 Pushover X (-) _________________________________________________________ 257 7.3.1.2.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 257 7.3.1.2.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 258
7.3.1.2.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 259 7.3.1.2.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 261 7.3.1.3 Pushover Y (+) _________________________________________________________ 261 7.3.1.3.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 261 7.3.1.3.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 268 7.3.1.3.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 269 7.3.1.3.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 271 7.3.1.4 Pushover Y (-) _________________________________________________________ 271 7.3.1.4.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 271 7.3.1.4.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 272 7.3.1.4.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 273 7.3.1.4.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 275 7.3.2 Método Mejorado de Linealización Equivalente (FEMA 440)-Bloque 1 ________________ 275 7.3.2.1 Pushover X (+) _________________________________________________________ 275 7.3.2.1.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 275 7.3.2.1.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 285 7.3.2.1.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 286 7.3.2.1.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 287 7.3.2.2 Pushover X (-) _________________________________________________________ 289 7.3.2.2.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 289 7.3.2.2.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 290 7.3.2.2.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 291 7.3.2.2.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 292 7.3.2.3 Pushover Y (+) _________________________________________________________ 293 7.3.2.3.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 293 7.3.2.3.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 294
7.3.2.3.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 295 7.3.2.3.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 296 7.3.2.4 Pushover Y (-) _________________________________________________________ 297 7.3.2.4.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 297 7.3.2.4.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 297 7.3.2.4.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 299 7.3.2.4.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 299 7.3.3 Método de los Coeficientes de Desplazamiento (ASCE 41-17)-Bloque1 _______________ 300 7.3.3.1 Pushover X (+) _________________________________________________________ 300 7.3.3.1.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 300 7.3.3.1.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 304 7.3.3.1.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 305 7.3.3.1.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 306 7.3.3.2 Pushover X (-) _________________________________________________________ 308 7.3.3.2.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 308 7.3.3.2.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 309 7.3.3.2.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 310 7.3.3.2.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 311 7.3.3.3 Pushover Y (+) _________________________________________________________ 312 7.3.3.3.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 312 7.3.3.3.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 313 7.3.3.3.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 315 7.3.3.3.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 316 7.3.3.4 Pushover Y (-) _________________________________________________________ 317 7.3.3.4.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 317 7.3.3.4.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 318
7.3.3.4.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 320 7.3.3.4.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 321 7.3.4 Método del Espectro de Capacidad (ATC-40)-Bloque 2 ____________________________ 322 7.3.4.1 Pushover X (+) _________________________________________________________ 322 7.3.4.1.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 322 7.3.4.1.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 323 7.3.4.1.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 324 7.3.4.1.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 326 7.3.4.2 Pushover X (-) _________________________________________________________ 326 7.3.4.2.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 326 7.3.4.2.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 327 7.3.4.2.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 328 7.3.4.2.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 330 7.3.4.3 Pushover Y (+) _________________________________________________________ 331 7.3.4.3.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 331 7.3.4.3.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 332 7.3.4.3.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 333 7.3.4.3.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 334 7.3.4.4 Pushover Y (-) _________________________________________________________ 336 7.3.4.4.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 336 7.3.4.4.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 337 7.3.4.4.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 338 7.3.4.4.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 339 7.3.5 Método Mejorado de Linealización Equivalente (FEMA 440)-Bloque 2 ________________ 341 7.3.5.1 Pushover X (+) _________________________________________________________ 341 7.3.5.1.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 341
7.3.5.1.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 342 7.3.5.1.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 343 7.3.5.1.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 344 7.3.5.2 Pushover X (-) _________________________________________________________ 344 7.3.5.2.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 344 7.3.5.2.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 345 7.3.5.2.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 346 7.3.5.2.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 347 7.3.5.3 Pushover Y (+) _________________________________________________________ 348 7.3.5.3.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 348 7.3.5.3.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 349 7.3.5.3.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 349 7.3.5.3.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 350 7.3.5.4 Pushover Y (-) _________________________________________________________ 351 7.3.5.4.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 351 7.3.5.4.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 352 7.3.5.4.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 353 7.3.5.4.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 354 7.3.6 Método de los Coeficientes de Desplazamiento (ASCE 41-17)-Bloque2 _______________ 355 7.3.6.1 Pushover X (+) _________________________________________________________ 355 7.3.6.1.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 355 7.3.6.1.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 356 7.3.6.1.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 357 7.3.6.1.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 358 7.3.6.2 Pushover X (-) _________________________________________________________ 359 7.3.6.2.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 359
7.3.6.2.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 360 7.3.6.2.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 361 7.3.6.2.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 363 7.3.6.3 Pushover Y (+) _________________________________________________________ 364 7.3.6.3.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 364 7.3.6.3.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 365 7.3.6.3.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 366 7.3.6.3.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 367 7.3.6.4 Pushover Y (-) _________________________________________________________ 368 7.3.6.4.1 Sismo 1 (Tr=43 años) ________________________________________________ 368 7.3.6.4.2 Sismo 2 (Tr=72 años) ________________________________________________ 369 7.3.6.4.3 Sismo 3 (Tr=475 años) _______________________________________________ 370 7.3.6.4.4 Sismo 4 (Tr=950 años) _______________________________________________ 372
7.4 Verificación de Acciones Controladas por Fuerza (falla frágil) _________________ 373 7.4.1 Bloque 1 _________________________________________________________________ 374 7.4.2 Bloque 2 _________________________________________________________________ 375
7.5 Evaluación del Desempeño Local-Acciones Controladas por Deformación _______ 375 7.5.1 Bloque 1 _________________________________________________________________ 376
7.5.1.1 Pushover X+ ___________________________________________________________ 376 7.5.1.2 Pushover X- ___________________________________________________________ 378 7.5.1.3 Pushover Y+ ___________________________________________________________ 379 7.5.1.4 Pushover Y- ___________________________________________________________ 381 7.5.2 Bloque 2 _________________________________________________________________ 383 7.5.2.1 Pushover X+ ___________________________________________________________ 383 7.5.2.2 Pushover X- ___________________________________________________________ 385
7.5.2.3 Pushover Y+ ___________________________________________________________ 387 7.5.2.4 Pushover Y- ___________________________________________________________ 389
7.6 Evaluación del Desempeño Global Según el Comité VISION 2000 ______________ 390 7.6.1 Bloque 1 _________________________________________________________________ 391
7.6.1.1 Pushover X+ ___________________________________________________________ 391 7.6.1.2 Pushover X- ___________________________________________________________ 396 7.6.1.3 Pushover Y+ ___________________________________________________________ 399 7.6.1.4 Pushover Y- ___________________________________________________________ 402 7.6.2 Bloque 2 _________________________________________________________________ 405 7.6.2.1 Pushover X+ ___________________________________________________________ 405 7.6.2.2 Pushover X- ___________________________________________________________ 407 7.6.2.3 Pushover Y+ ___________________________________________________________ 410 7.6.2.4 Pushover Y- ___________________________________________________________ 414
CAPITULO VIII: PROPUESTA DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL ______________ 417
8.1 Disipadores de Energía SLB ____________________________________________ 417
8.2 Reforzamiento y Análisis Lineal con Disipadores SLB ________________________ 418 8.2.1 Diseño de los Dispositivos SLB ________________________________________________ 420 8.2.2 Resultados del Análisis Lineal _________________________________________________ 422
8.3 Análisis No Lineal con Disipadores SLB ___________________________________ 425 8.3.1 Resultados del Análisis No Lineal ______________________________________________ 425
8.3.1.1 Bloque 1 ______________________________________________________________ 426 8.3.1.2 Bloque 2 ______________________________________________________________ 428 8.3.2 Evaluación del Desempeño con Disipadores SLB __________________________________ 430 8.3.2.1 Bloque 1 ______________________________________________________________ 430
8.3.2.2 Bloque 2 ______________________________________________________________ 435
8.4 Diseño de Muros Desacoplados, Arriostres Metálicos y Dispositivos de Anclaje. _ 437
CAPITULO IX: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES _______________________ 438
9.1 Conclusiones ________________________________________________________ 438 9.2 Recomendaciones ___________________________________________________ 445
BIBLIOGRAFÍA ________________________________________________________ 447 ANEXOS _____________________________________________________________ 451
ANEXO 1: ANÁLISIS ESTÁTICO LINEAL Y ANÁLIS MODAL ESPECTRAL PRELIMINAR SEGÚN LA NORMA E.030 451
Anexo 1.1. Bloque 1 ________________________________________________________ 451
Anexo 1.2. Bloque 2 ________________________________________________________ 461
ANEXO 2: ANÁLISIS ESTÁTICO LINEAL Y ANÁLIS MODAL ESPECTRAL FINAL SEGÚN LA NORMA
E.030 469
Anexo 2.1. Bloque 1 ________________________________________________________ 469
Anexo 2.2. Bloque 2 ________________________________________________________ 480
ANEXO 3: CURVAS ESFUERZO DEFORMACIÓN PARA CONCRETO CONFINADO SEGÚN EL MODELO DE MANDER ______________________________________________________________ 491
Anexo 3.1. Bloque 1 ________________________________________________________ 491 Anexo 3.1.1. En Vigas _______________________________________________________ 491 Anexo 3.2. Bloque 2 ________________________________________________________ 502
Anexo 3.2.1. En Vigas _______________________________________________________ 502
ANEXO 4: DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS DE DESEMPEÑO BLQUE 1 _______________ 513 Anexo 4.1. Pushover X+ _____________________________________________________ 513 Anexo 4.2. Pushover X- _____________________________________________________ 520 Anexo 4.3. Pushover Y+ _____________________________________________________ 528
Anexo 4.4. Pushover Y- _____________________________________________________ 534 ANEXO 5: DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS DE DESEMPEÑO BLQUE 2 _______________ 539 Anexo 5.1. Pushover X+ _____________________________________________________ 539
Anexo 5.2. Pushover X- _____________________________________________________ 544 Anexo 5.3. Pushover Y+ _____________________________________________________ 551 Anexo 5.4. Pushover Y- _____________________________________________________ 558 ANEXO 6: DISEÑO DE ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS A LOS DISIPADORES SLB _______ 565
Anexo 6.1. Diseño para el disipador más esforzado (SLB4 50_11) ____________________ 565
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Algunas expresiones empíricas para determinar la longitud de rótula plástica Lp. ... 73 Tabla 2: Nivel de amenaza sísmica propuesta por el Comité Visión 2000. ... 92 Tabla 3: Nivel de amenaza sísmica propuesta por el Comité Visión 2000 para un tiempo de exposición de 50 años. ... 92 Tabla 4: Nivel de amenaza sísmica propuesta por el ATC-40. ... 93 Tabla 5: Nivel de amenaza sísmica propuesta según la FEMA 356. ... 94 Tabla 6: Coordenadas geográficas de las fuentes sismogénicas.... 97 Tabla 7: Parámetros Sismológicos de las fuentes sismogénicas. ... 103 Tabla 8: Valores de aceleración máxima del terreno para diferentes periodos de retorno en la zona de estudio ... 107 Tabla 9: Relación entre diferentes demandas sísmicas con respecto a la demanda de diseño en la zona de estudio. ... 108 Tabla 10: Estados de daño asociados a los niveles de desempeño y sus características. ... 111 Tabla 11: Niveles de desempeño de edificios. ... 117 Tabla 12: Objetivos de desempeño de seguridad básica para estructuras convencionales. ... 120 Tabla 13: Objetivos de Desempeño Sísmico, FEMA 356. ... 121 Tabla 14: Tipos de comportamiento estructural. ... 127 Tabla 15: Valores del factor de modificación de amortiguamiento, k. ... 129 Tabla 16: Valores mínimos de SRA y SRV. ... 130 Tabla 17: Coeficientes para calcular el amortiguamiento efectivo.... 137 Tabla 18: Coeficientes para calcular el periodo efectivo. ... 139 Tabla 19: Valores para el factor de modificación C0. ... 148 Tabla 20: Valores para el factor de masa efectiva Cm. ... 150 Tabla 21: Límites de deformación para la verificación global de la estructura. ... 152
Tabla 22: Tabla de operacionalización de variables. ... 156 Tabla 23: Ambientes de estudio y enseñanza. ... 166 Tabla 24: Factores de zona. ... 168 Tabla 25: Factores de amplificación del suelo. ... 169 Tabla 26: Periodos TP y TL. ... 169 Tabla 27: Categorías de las edificaciones y factores de uso. ... 171 Tabla 28: Sistemas estructurales y coeficientes básicos de reducción. ... 172 Tabla 29: Peso sísmico bloque 01 ... 172 Tabla 30: Peso sísmico bloque 02. ... 173 Tabla 31: Verificación de irregularidad de rigidez bloque 01. ... 174 Tabla 32: Verificación de irregularidad de rigidez bloque 02. ... 174 Tabla 33: Verificación de irregularidad de resistencia bloque 01. ... 175 Tabla 34: Verificación de irregularidad de resistencia bloque 02. ... 175 Tabla 35: Verificación de irregularidad de masa o peso bloque 01. ... 176 Tabla 36: Verificación de irregularidad de masa o peso bloque 02. ... 176 Tabla 37: Verificación de irregularidad geométrica vertical bloque 01. ... 177 Tabla 38: Verificación de irregularidad geométrica vertical bloque 02. ... 177 Tabla 39: Verificación de irregularidad torsional bloque 01. ... 179 Tabla 40: Verificación de irregularidad torsional bloque 02. ... 179 Tabla 41: Resumen de irregularidades bloque 01. ... 181 Tabla 42: Resumen de irregularidades bloque 02. ... 182 Tabla 43: Resumen de parámetros sísmicos e irregularidades bloque 01. ... 183 Tabla 44: Resumen de parámetros sísmicos e irregularidades bloque 02. ... 184 Tabla 45: Verificación del sistema estructural bloque 01 ... 189 Tabla 46: Verificación del sistema estructural bloque 02. ... 190
Tabla 47: Modos de vibración y porcentajes de masa participativa bloque 01. ... 191 Tabla 48: Modos de vibración y porcentajes de masa participativa bloque 02. ... 192 Tabla 49: Fuerza cortante Dinámica por piso bloque 01. ... 192 Tabla 50: Fuerza cortante Dinámica por piso bloque 02. ... 193 Tabla 51: Fuerza cortante mínima y factor de escala bloque 01. ... 193 Tabla 52: Fuerza cortante estática, dinámica y dinámica escalada bloque 01. ... 194 Tabla 53: Fuerza cortante mínima y factor de escala bloque 02. ... 194 Tabla 54: Fuerza cortante estática, dinámica y dinámica escalada bloque 02. ... 194 Tabla 55: Desplazamientos laterales relativos permisibles. ... 195 Tabla 56: Verificación de desplazamientos laterales permisibles bloque 01. ... 195 Tabla 57: Verificación de desplazamientos laterales permisibles bloque 02. ... 195 Tabla 58: Verificación del diseño a flexión y cortante en vigas-bloque 01. ... 197 Tabla 59: Verificación del diseño a flexión y cortante en vigas-bloque 02. ... 200 Tabla 60: Verificación del diseño a corte por capacidad en muros según ACI 318.19-bloque 01.
... 201 Tabla 61: Verificación del diseño a corte por capacidad en muros según E.060-2009-bloque 01.
... 201 Tabla 62: Verificación del diseño a corte por capacidad en muros según ACI 318.19-bloque 02.
... 202 Tabla 63: Verificación del diseño a corte por capacidad en muros según E.060-2009-bloque 02.
... 202 Tabla 64: Factores de reducción para verificación de acciones frágiles. ... 373 Tabla 65: Ubicación según ejes y elevaciones de disipadores SLB-Bloque 1. ... 419 Tabla 66: Ubicación según ejes y elevaciones de disipadores SLB-Bloque 2. ... 420 Tabla 67: Resultados del método de iteración directa-Bloque 1. ... 420
Tabla 68: Resultados del método de iteración directa-Bloque 2 ... 422 Tabla 69: Verificación de derivas máximas permisibles bloque 01. ... 422 Tabla 70: Verificación de irregularidad torsional bloque 01. ... 423 Tabla 71: Periodos de vibración y porcentajes de masa participativa bloque 01. ... 423 Tabla 72: Verificación de derivas máximas permisibles bloque 02. ... 424 Tabla 73: Verificación de irregularidad torsional bloque 02. ... 424 Tabla 74: Periodos de vibración y porcentajes de masa participativa bloque 02. ... 424 Tabla 75: Factores de escala respecto al sismo de diseño ... 438 Tabla 76: Resumen de los resultados del análisis no lineal. ... 440 Tabla 77: Resumen de los puntos de desempeño calculados. ... 440 Tabla 78: Resumen de la evaluación del desempeño global según VISION 2000 para el sismo ocasional. ... 443 Tabla 79: Resumen de la evaluación del desempeño global según VISION 2000 para el sismo raro. ... 443 Tabla 80: Resumen de la evaluación del desempeño global según VISION 2000 para el sismo muy raro. ... 444
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura I-1: Vista del ingreso principal Escuela Profesional de Arquitectura. ...3 Figura I-2: Vista Norte del edificio – ingreso secundario estudiantes. ...3 Figura I-3: Vista sur del edificio – aulas y servicios higiénicos. ...4 Figura I-4: Ubicación, del nuevo edificio de la escuela de arquitectura. ...4 Figura II-1: Modelo de Hognestad (1951) para el concreto no confinado. ... 18 Figura II-2: Idealización del modelo de Hognestad para el concreto no confinado. ... 19 Figura II-3: Modelo de Kent y Park para el concreto no confinado. ... 21 Figura II-4: Modelo de Mander et. al. (1988) para concreto no confinado. ... 23 Figura II-5: Modelo de Mander para tres calidades de concreto no confinado. ... 24 Figura II-6: Modelo de Kent y Park para el concreto confinado ... 26 Figura II-7: Modelo de Scott, Park, & Priestley para el concreto confinado. ... 28 Figura II-8: Confinamiento efectivo en el núcleo por aros de refuerzo circulares. ... 31 Figura II-9: Confinamiento efectivo en el núcleo por estribos de refuerzo rectangulares. ... 34 Figura II-10: Determinación de la resistencia confinada del concreto por esfuerzos laterales de confinamiento para secciones rectangulares. ... 37 Figura II-11: Modelo de Mander et. al. (1988) para concreto confinado. ... 40 Figura II-12: Modelo de Park y Paulay para acero de refuerzo. ... 41 Figura II-13: Modelo de Mander et. al. (1984) para el acero de refuerzo ... 43 Figura II-14: Comparación de las curvas esfuerzo-deformación para el acero en tracción y compresión en coordenadas mecánicas(izquierda) y coordenadas naturales o verdaderas (derecha) ... 46 Figura II-15: Parámetros para el modelo del material: (a) Parámetros extraídos de la curva Backbone; (b) Forma del efecto Bauschinger. ... 47 Figura II-16: Curva Backbone para el modelo de Dodd y Restrepo (1995). ... 48
Figura II-17: Modelo esfuerzo-deformación trilineal para el acero de refuerzo. ... 50 Figura II-18: Modelo elastoplástico para el acero de refuerzo. ... 51 Figura II-19: Pandeo de barras de acero y medición de deformaciones opuestas. ... 53 Figura II-20: Esfuerzo de pandeo normalizado vs esbeltez de las barras. ... 54 Figura II-21: Parámetro de deformación de pandeo vs esbeltez de las barras. ... 55 Figura II-22: Parámetros del modelo de pandeo de la barra sometida a cargas reversibles. .... 56 Figura II-23: Parámetro 𝜺𝑷 ∗modificado vs esbeltez de la varilla. ... 57 Figura II-24: Perfil de deformaciones para curvatura última. ... 59 Figura II-25: Mecanismo de falla por inestabilidad global en muros de concreto armado. ... 60 Figura II-26: Grietas y deformaciones que conducen a inestabilidad (pandeo) fuera del plano.
... 61 Figura II-27: Máxima deformación por tensión vs relación de esbeltez. ... 64 Figura II-28: Hipótesis para el cálculo del diagrama momento curvatura. ... 66 Figura II-29: Curvatura de una sección.... 66 Figura II-30: Diagrama momento curvatura de una sección. ... 67 Figura II-31: Relación entre la deformación εc y deformación máxima εcmax. ... 68 Figura II-32: Diagrama momento-rotación simplificado. ... 70 Figura II-33: Modelos idealizados de elementos viga y columna. ... 71 Figura II-34: Formación de rótulas plásticas. ... 73 Figura II-35: Idealización del daño equivalente en vigas- Formación de rótulas plásticas. ... 74 Figura II-36: Modelo formación de rotulas plásticas en columnas. ... 75 Figura II-37: Tres casos diferentes de Plasticidad Localizada en un Muro en Cantiléver de Euler-Bernoulli. ... 77 Figura II-38: Representación del análisis estático no lineal. ... 81 Figura II-39: Aplicación del Procedimiento de Análisis Pushover. ... 83
Figura II-40: Distribución de carga lateral Proporcional a la Forma del Modo Fundamental de Vibración. ... 84 Figura II-41: Distribución de Carga Lateral Proporcional a la Masa de cada nivel. ... 85 Figura II-42: Distribución de carga lateral proporcional a la Distribución de Fuerzas de Piso del Análisis Modal Espectral. ... 85 Figura II-43: Distribución de carga lateral Proporcional a los Valores Cvx. ... 86 Figura II-44: Curva de capacidad fuerza-desplazamiento. ... 88 Figura II-45: Representación bilineal del espectro de capacidad. ... 89 Figura II-46: Curva de capacidad idealizada fuerza-desplazamiento. ... 90 Figura II-47: Distribución de fuentes sismogénicas Interfase y Continental en el Perú. ... 96 Figura II-48: Distribución de fuentes sismogénicas Intraplaca en el Perú. ... 97 Figura II-49: Mapa del Perú con valores de aceleración para un periodo estructural de 0
segundos y probabilidad de excedencia de 10% en 50 años. ... 107 Figura II-50: Curva de tasa de excedencia y espectro de peligro uniforme para un periodo estructural de 0 segundos y probabilidad de excedencia de 10% en 50 años. ... 108 Figura II-51: Objetivos de desempeño sísmico recomendado para estructuras, según (SEAOC comité visión 2000). ... 119 Figura II-52: Curva de capacidad de una estructura. ... 123 Figura II-53: Representación bilineal del espectro de capacidad. ... 124 Figura II-54: Punto de desempeño estructural. ... 125 Figura II-55: Representación gráfica del amortiguamiento histerético. ... 126 Figura II-56: Reducción del espectro de respuesta. ... 130 Figura II-57: Esquematización del desarrollo de un sistema SDOF a partir de una curva de capacidad. ... 132
Figura II-58: Espectro de respuesta de aceleración-desplazamiento (ADRS) y parámetros lineales del sistema equivalente. ... 132 Figura II-59: Tipos de comportamiento histerético inelástico. ... 134 Figura II-60: Representación bilineal del espectro de capacidad. ... 135 Figura II-61: Estimación del desplazamiento máximo di. ... 141 Figura II-62: Modificación del ADRS para Beff a MADRS usando el factor M.... 143 Figura II-63: Estimación del desplazamiento máximo di interceptando MADRS con el espectro de capacidad. ... 143 Figura II-64: Estimación de posibles puntos de desempeño usando múltiples MADRS. ... 145 Figura II-65: Curva de capacidad idealizada. ... 147 Figura II-66: Sectorización de la curva de capacidad. ... 151 Figura IV-1: Bloques de análisis 01 y 02. ... 157 Figura IV-2: Especificaciones de materiales para el proyecto. ... 158 Figura IV-3: Vista 3D Modelo bloque 01. ... 159 Figura IV-4: Vista 3D Modelo bloque 02. ... 160 Figura IV-5: Análisis de peso muerto para albañilería armada con bloques de concreto. ... 161 Figura IV-6: Losa aligerada h=17cm sistema Vigueta-Bovedilla de concreto. ... 162 Figura IV-7: Losa aligerada h=17cm sistema Vigueta-Bovedilla de tecnopor. ... 163 Figura IV-8: Losa aligerada unidireccional h=25cm sistema Vigueta-Bovedilla de concreto. .. 163 Figura IV-9: Losa aligerada bidireccional h=25 cm sistema Vigueta-Bovedilla de concreto. ... 164 Figura IV-10: Análisis de peso muerto para losas de techo. ... 165 Figura IV-11: Distribución de Fuerzas en altura X-X Bloque 01. ... 185 Figura IV-12: Distribución de Fuerzas en altura Y-Y Bloque 01. ... 186 Figura IV-13: Distribución de Fuerzas en altura X-X Bloque 02. ... 187 Figura IV-14: Distribución de Fuerzas en altura Y-Y Bloque 02 ... 188
Figura V-1: Modelo de Mander (1988) para concreto no confinado. ... 203 Figura V-2: Curva Esfuerzo-Deformación usando el modelo de Mander (1988) para concreto no confinado. ... 204 Figura V-3: Sección de viga de 30x70 cm. ... 205 Figura V-4: Curva Esfuerzo-Deformación usando el modelo de Mander (1988) para concreto confinado. ... 212 Figura V-5: Curva Esfuerzo-Deformación usando el modelo de Park y Paulay (1975) para acero de refuerzo. ... 213 Figura V-6: Modelo de no linealidad para concreto no confinado en ETABS. ... 214 Figura V-7: Modelo de no linealidad para concreto confinado en ETABS. ... 215 Figura V-8: Modelo de no linealidad para acero de refuerzo en ETABS. ... 215 Figura V-9: Diagrama Momento-Curvatura. ... 224 Figura V-10: Diagrama Momento-Rotación, cálculo manual. ... 226 Figura V-11: Diagrama Momento-Rotación, procedimiento usando tablas. ... 228 Figura V-12: Asignación de información no lineal para rótulas plásticas en vigas. ... 229 Figura V-13: Asignación del refuerzo en secciones de muro de corte. ... 230 Figura V-14: Definición de la carga gravitacional no lineal (CGNL). ... 231 Figura V-15: Definición del patrón de carga lateral (Push). ... 232 Figura VI-1: Curva de Capacidad del Análisis Pushover X+ ... 233 Figura VI-2: Curva de Capacidad del Análisis Pushover X- ... 234 Figura VI-3: Curva de Capacidad del Análisis Pushover Y+ ... 235 Figura VI-4: Curva de Capacidad del Análisis Pushover Y- ... 236 Figura VI-5: Curva de Capacidad del Análisis Pushover X+ ... 237 Figura VI-6: Curva de Capacidad del Análisis Pushover X- ... 238 Figura VI-7: Curva de Capacidad del Análisis Pushover Y+ ... 239
Figura VI-8: Curva de Capacidad del Análisis Pushover Y- ... 240 Figura VII-1: Objetivos de desempeño sísmico recomendado para estructuras Esenciales, según (SEAOC comité visión 2000). ... 242 Figura VII-2: Valores de aceleración máxima del terreno en términos de la gravedad para diferentes periodos de retorno en la zona de estudio. ... 243 Figura VII-3: Valores de aceleración máxima del terreno en términos de la gravedad escalados al sismo de diseño para diferentes periodos de retorno. ... 243 Figura VII-4: Espectro de respuesta para cada nivel de amenaza sísmica según VISION-2000.
... 245 Figura VII-5: Espectros de Respuesta para cada nivel de amenaza sísmica según VISION 2000. ... 246 Figura VII-6: Verificación de acciones controladas por fuerza-bloque 1. ... 374 Figura VII-7: Verificación de acciones controladas por fuerza-bloque 2. ... 375 Figura VII-8: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover X+. ... 376 Figura VII-9: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover X-. ... 378 Figura VII-10: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover Y+.... 379 Figura VII-11: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover Y-. ... 381 Figura VII-12: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover X+.... 383 Figura VII-13: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover X-. ... 385 Figura VII-14: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover Y+.... 387 Figura VII-15: Verificación de límites de aceptabilidad local-Pushover Y+.... 389 Figura VII-16: Evaluación del desempeño Pushover X+, Tr=72 años. ... 393 Figura VII-17: Evaluación del desempeño Pushover X+, Tr=475 años. ... 394 Figura VII-18: Evaluación del desempeño Pushover X+, Tr=950 años. ... 395 Figura VII-19: Evaluación del desempeño Pushover X-, Tr=72 años.... 396
Figura VII-20: Evaluación del desempeño Pushover X-, Tr=475 años. ... 397 Figura VII-21: Evaluación del desempeño Pushover X-, Tr=950 años. ... 398 Figura VII-22: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=72 años. ... 399 Figura VII-23: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=475 años. ... 400 Figura VII-24: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=950 años. ... 401 Figura VII-25: Evaluación del desempeño Pushover Y-, Tr=72 años.... 402 Figura VII-26: Evaluación del desempeño Pushover Y-, Tr=475 años. ... 403 Figura VII-27: Evaluación del desempeño Pushover Y-, Tr=950 años. ... 404 Figura VII-28: Evaluación del desempeño Pushover X+, Tr=72 años. ... 405 Figura VII-29: Evaluación del desempeño Pushover X+, Tr=475 años. ... 406 Figura VII-30: Evaluación del desempeño Pushover X+, Tr=950 años. ... 407 Figura VII-31: Evaluación del desempeño Pushover X-, Tr=72 años.... 408 Figura VII-32: Evaluación del desempeño Pushover X-, Tr=475 años. ... 409 Figura VII-33: Evaluación del desempeño Pushover X-, Tr=950 años. ... 410 Figura VII-34: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=72 años. ... 411 Figura VII-35: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=475 años. ... 412 Figura VII-36: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=950 años. ... 413 Figura VII-37: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=72 años. ... 414 Figura VII-38: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=475 años. ... 415 Figura VII-39: Evaluación del desempeño Pushover Y+, Tr=950 años. ... 416 Figura VIII-1:Ubicación de disipadores SLB-Bloque 1. ... 418 Figura VIII-2:Ubicación de disipadores SLB-Bloque 2. ... 418 Figura VIII-3: Modelo multilinear plastic para los disipadores SLB. ... 425 Figura VIII-4: Curva de Capacidad Push X+ Bloque 1. ... 426 Figura VIII-5: Curva de Capacidad Push X- Bloque 1. ... 426
Figura VIII-6: Curva de Capacidad Push Y+ Bloque 1. ... 427 Figura VIII-7: Curva de Capacidad Push Y- Bloque 1. ... 427 Figura VIII-8: Curva de Capacidad Push X+ Bloque 2. ... 428 Figura VIII-9: Curva de Capacidad Push X- Bloque 2. ... 429
CAPITULO I: GENERALIDADES 1.1 INTRODUCCIÓN
Nuestro país forma parte del cinturón de fuego del pacífico, una región del planeta que, debido a la actividad sísmica que se genera, se convierte en una zona de peligro potencial para los habitantes, debido a esto y ante un inminente sismo de gran magnitud que se prevé por el silencio sísmico que se presenta, que se hace necesario un análisis que determine la capacidad estructural, desempeño y vulnerabilidad de los edificios ante una excitación determinada.
Actualmente, el diseño estructural más común es el diseño por resistencia, el cual disminuye la resistencia nominal mediante factores de reducción de resistencia ϕ y aumenta la resistencia requerida mediante el uso de factores de amplificación o mayoración de cargas, este diseño no refleja realmente las solicitaciones ni la capacidad de la estructura cuando incursiona en el rango no lineal, es por ello que es necesario cambiar el enfoque y orientarlo hacia un diseño basado en desempeño, con el cual se puede conseguir un estructura dúctil, capaz de disipar energía sísmica, tolerante a los desplazamientos impuestos por el sismo, a pesar de haber excedido las demandas impuestas por la norma y se pueda garantizar que las rótulas plásticas se formen en las vigas y no en las columnas, garantía que no proporciona el diseño por resistencia, en donde las demandas de la edificación también exceden las demandas de la norma, pero el mecanismo de colapso no es el deseado, llegándose a formar primero las rótulas plásticas en las columnas y no en las vigas.
Para las edificaciones que ya hayan sido diseñadas se puede hacer una evaluación o determinación del nivel de desempeño de las estructuras que permita conocer el mecanismo de formación de rótulas plásticas y su comportamiento en el rango no lineal ante la acción de cargas sísmicas, para tal motivo, existen muchas metodologías, las cuales se dividen en metodologías
