Análisis del desempeño sísmico del edificio de aulas de la Unidad Académica de Ingeniería Civil - Mancheno Torres, Stefany Judith (Machala, 2017)
La continua actividad sísmica existente en el país, convierte en necesario promover la construcción de estructuras dúctiles, capaces de deformarse en el rango inelástico sin llegar al colapso, buscando salvaguardar las vidas de sus ocupantes, así como también hace menester que las estructuras actuales sean analizadas para verificar su desempeño frente a la acción de sismos. Con la finalidad de verificar el estado actual del edificio de aulas de la Unidad Académica de Ingeniería Civil, de la Universidad Técnica de Machala, y su comportamiento frente a la acción probable de un sismo sobre ella, se realiza el presente trabajo, el cual se basa en analizar la respuesta sísmica de la estructura bajo los lineamientos que indica la Norma Ecuatoriana de la Construcción 2015 (NEC-15). Inicialmente se presenta la base teórica que rige la investigación en la cuestión del comportamiento sísmico de las edificaciones de hormigón, el peligro sísmico de una localidad y la vulnerabilidad sísmica de edificios, además de incluir los datos de la norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-15 para el análisis de estructuras. Considerando que se trata de una edificación con más de 30 años de funcionamiento, se evalúan los parámetros de respuesta símica en función de las los reglamentos de peligro sísmico que aparecen durante la vida útil de la estructura, siendo éstos: el Código ecuatoriano de la construcción de 1977 (CEC-77), el código ecuatoriano de la construcción 2000 (CEC-2000) y la NEC-15. El análisis se ejecuta a partir de la modelación estructural en software de análisis estructural, lo cual es el punto clave para ejecutar un correcto análisis, dicho modelo debe representar las características más significativas de masa, rigidez y configuración geométrica del edificio en estudio. Se evalúa las cargas gravitacionales existentes en la edificación y se obtiene el periodo de vibración de la estructura a partir de un análisis modal, lo cual da un indicio del comportamiento de la estructura por sus características geométricas y el peso propio. En la parte medular del trabajo se evalúa la respuesta sísmica a partir de análisis lineal estático y dinámico propuestos por la norma local, lo cual incluye la obtención de cortante en la base de la estructura, y el coeficiente de cortante basal, que permite la creación del espectros de respuesta inelástico de diseño para un periodo de retorno de 475 años, y se verifica el cumplimiento de derivas máximas. Los resultado obtenidos con la NEC-15 para el análisis lineal estático y dinámico se comparan con los que resultan de la aplicación de los reglamentos CEC-77 y CEC-2000, considerando que existe variación en los requerimientos utilizados, y en las consideraciones mismas para la obtención del espectro de diseño. A continuación se verifica el nivel de desempeño que presenta la estructura para un sismo muy raro, con periodo de retorno de 2500 años, los resultados se obtienen a partir del análisis estático no lineal (Pushover). Finalmente, se presentan los resultados de cortante basal, espectros inelásticos y cumplimiento de derivas máximas, así como el nivel de desempeño estructural reflejadas en las respectivas conclusiones.
The continuous seismic activity in the country makes it necessary to promote the construction of ductile structures, capable of deforming in the inelastic range without collapse, seeking to safeguard the lives of its occupants, as well as making it necessary for current structures to be analyzed to verify their performance against the action of earthquakes. In order to verify the current state of the building of classrooms of the Academic Unit of Civil Engineering of the Technical University of Machala, and its behavior against the probable action of an earthquake on it, the present work is carried out, which based on analyzing the seismic response of the structure under the guidelines indicated in the Ecuadorian Construction Standard 2015 (NEC-15). Initially, the theoretical basis governing the investigation of the seismic behavior of concrete buildings, the seismic hazard of a locality and the seismic vulnerability of buildings are presented, as well as the data from the Ecuadorian Construction Standard NEC-15 for the analysis of structures. Considering that it is a building with more than 30 years of operation, it is evaluated the parameters of seismic response according to the seismic hazard regulations that appear during the useful life of the structure, these being: the Ecuadorian Code of Construction of 1977 (CEC-77), the Ecuadorian code of construction 2000 (CEC-2000) and the NEC-15. The analysis is executed from the structural modeling in software of structural analysis, which is the key point to execute a correct analysis, this model must represent the most significant characteristics of mass, rigidity and geometric configuration of the building under study. The gravitational loads in the building are evaluated and the vibration period of the structure is obtained from a modal analysis, which gives an indication of the behavior of the structure by its geometric characteristics and its own weight. In the core of the work the seismic response is evaluated from static and dynamic linear analysis proposed by the local standard, which includes the obtaining of shear at the base of the structure, and the basal shear coefficient, which allows the creation of the design inelastic response spectra for a return period of 475 years, and compliance with maximum drifts is verified. The results obtained with the NEC-15 for the static and dynamic linear analysis are compared with those resulting from the application of the CEC-77 and CEC-2000 regulations, considering that there is variation in the requirements used, and in the considerations themselves for obtaining the design spectrum. Next, the performance level of the structure for a very rare earthquake, with a return period of 2500 years is verified, the results are obtained from the static non-linear analysis (Pushover). Finally, the results of basal shear, inelastic spectra and maximum drift compliance are presented, as well as the level of structural performance reflected in the respective conclusions.
Keywords: RESPUESTA SÍSMICA, PELIGRO SÍSMICO, VULNERABILIDAD; NIVELES DE DESEMPEÑO SÍSMICO, CORTANTE BASAL, DERIVAS INELÁSTICAS, ESPECTRO INELÁSTICO DE DISEÑO, COEFICIENTE ESTÁTICO, MODELACIÓN ESTRUCTURAL, PERIODO DE VIBRACIÓN ESTRUCTURAL, ANÁLISIS ESTÁTICO LINEAL, ANÁLISIS DINÁMICO LINEAL, ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL.