Evaluación del comportamiento sísmico de edificios de concreto armado aplicando la metodología del perfil bio-sísmico y diseño por desempeño

• Autor: Peinado Pacheco, Frans Vladimir
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2022
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/22537
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/22537
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Concreto armado; Análisis de edificio; Diseño de estructuras; Comportamiento Sísmico; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.01

La presente investigación tiene como objetivo estudiar el Perfil Bio-Sísmico de cuatro edificios de concreto armado y contrastar el comportamiento de estos frente a los sismos frecuente, moderado, severo, muy raro y máximo mediante un análisis estático no lineal posterior a su respectivo diseño con las normas ACI318- 14 y E060. La metodología del Perfil Bio-Sísmico plantea trece indicadores numéricos que evalúan parámetros como rigidez, acoplamiento, redundancia y ductilidad de edificios de concreto armado. Esta metodología plantea un conjunto de rangos de valores para cada uno de estos trece indicadores. Estos pueden ser clasificados según el valor numérico que estos posean como indicadores con: “valores dentro de rangos normales”, “valores ligeramente apartados de rangos normales” o “valores fuera de rangos normales”. De acuerdo con los autores de esta metodología, estos permiten predecir un comportamiento “satisfactorio”, “regular” o “pésimo” respectivamente de una edificación frente a un sismo. Es así que la hipótesis a verificar en esta investigación es que los edificios con indicadores bio-sísmicos y valores dentro de rangos normales alcanzan objetivos de desempeño adecuados frente a los diversos niveles sísmicos planteados. Con el fin de verificar el desempeño alcanzado por las edificaciones se emplea el método del Espectro de Capacidad plasmado en los documentos VISION 2000, ATC-40 y ASCE-SEI 41, así como los criterios de aceptación de desempeño que estos plantean y que están basados en las distorsiones alcanzadas por la edificación. Adicionalmente, se emplean las curvas de fragilidad de HAZUS®MH MR4, que es una metodología desarrollada por FEMA para la estimación porcentual de daños en componentes estructurales y no estructurales frente a los diferentes niveles sísmicos a evaluar. Como primer caso de estudio se plantea un edificio perteneciente a la categoría B según la E030-18 que posee indicadores de perfil bio-sísmico con valores dentro de rangos normales según se definen en la Tabla 4.1. Como segundo caso, se emplea un edificio que también pertenece a la categoría B, pero con indicadores de perfil bio-sísmico con valores fuera de rangos normales. Por último, se tiene dos casos de estudio adicionales pertenecientes a la categoría C y A2 que poseen en general indicadores de perfil bio-sísmico con valores dentro de rangos normales. Para el modelamiento no lineal de las estructuras se empleó un modelado a través de rótulas plásticas concentradas para elementos viga-columna. Mientras que para el modelamiento no lineal de elementos muro, se empleó el modelamiento finito mediante fibras que distribuye la inelasticidad de los materiales componentes del concreto armado en cada sección del elemento, necesitándose para tal fin las curvas constitutivas del concreto y acero de refuerzo. Para la determinación del desempeño de los casos en estudio, se construyó una matriz de desempeño sísmico basado en las matrices de desempeño de los documentos VISION 2000, ATC 40 y ASCE/SEI 41, pero adaptada de tal forma que sea consistente también con la filosofía y principios del diseño sismorresistente de la E030-2018. Los resultados obtenidos de esta investigación indican que los edificios en estudio con indicadores bio-sísmicos y valores dentro de rangos normales (Tabla 4.1), alcanzan objetivos de desempeño iguales o superiores a los planteados en la matriz de desempeño establecida. Además, se determinó que estas edificaciones presentaban daños mínimos en sus componentes estructurales y no estructurales según la metodología de HAZUS®MH MR4. Por otro lado, el edificio en estudio con indicadores bio-sísmicos mayores a los de los rangos normales de la Tabla 4.1, no logró alcanzar los objetivos de desempeño establecidos en la matriz de desempeño. Además, los porcentajes de daño en componentes estructurales y no estructurales calculados según HAZUS®MH MR4 eran excesivos. Finalmente, el estudio concluye que la evaluación sísmica de edificios de concreto armado mediante la metodología del Perfil Bio-sísmico permite de forma práctica y sencilla asegurar un buen comportamiento de las edificaciones frente a varios niveles sísmicos, siempre y cuando, estas posean indicadores bio-símicos con valores dentro de rangos normales y se cumpla con los requisitos normativos sismorresistentes de diseño en concreto armado.