ANÁLISIS DEL MÉTODO “MODAL PUSH-OVER” Y SU INCIDENCIA EN EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE HORMIGÓN ARMADO EN EL CANTÓN DE AMBATO”, Proyectos de Teoria de Estructuras
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ANÁLISIS DEL MÉTODO “MODAL PUSH-OVER” Y SU INCIDENCIA EN EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE HORMIGÓN ARMADO EN EL CANTÓN DE AMBATO”, Proyectos de Teoria de Estructuras

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El principal objetivo de desarrollar este trabajo de investigación, es con el fin de que cada edificación este diseñada para soportar las fuerzas sísmicas, y si no se conoce las nuevas técnicas para el análisis sismo ...
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA INGENIERÍA CIVIL

TRABAJO ESTRUCTURADO DE MANERA INDEPENDIENTE

PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

TEMA:

“ANÁLISIS DEL MÉTODO “MODAL PUSH-OVER” Y SU

INCIDENCIA EN EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE

HORMIGÓN ARMADO EN EL CANTÓN DE AMBATO”

AUTOR: VALENCIA VASCONEZ JAIRO DAVID

TUTOR: INGENIERO MG. JUAN GARCÉS

AMBATO – ECUADOR

2012

II

CERTIFICACIÓN

Certifico que la presente tesis de grado realizada por el

Señor Jairo David Valencia Vásconez egresado de la Facultad

de Ingeniería Civil de la Universidad Técnica de Ambato, se

desarrolló bajo mi tutoría, es un trabajo personal e

inédito con el Tema “ANÁLISIS DEL MÉTODO “MODAL PUSH-OVER”

Y SU INCIDENCIA EN EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE HORMIGÓN

bajo la modalidad de trabajo ARMADO EN EL CANTÓN DE AMBATO”

estructurado de manera independiente.

Es todo en cuanto puedo certificar en honor a la verdad.

___________________________

Ing. MG. Juan Garcés

TUTOR

III

AUTORÍA

El proyecto de investigación “ANÁLISIS DEL MÉTODO “MODAL

PUSH-OVER” Y SU INCIDENCIA EN EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE

es de mi completa HORMIGÓN ARMADO EN EL CANTÓN DE AMBATO”

autoría y fue realizado en el periodo de Mayo del 2011 –

Marzo del 2012.

__________________________

Jairo David Valencia Vásconez

Autor

IV

DEDICATORIA

El presente trabajo esta dedicado a los estudiantes de la

Facultad de Ingeniería Civil para que sirva de dirección a

todas las personas interesadas en la aplicación del método

Push-Over en estructuras aporticadas de Hormigón Armado.

V

AGRADECIMIENTO

Quiero agradecer primeramente a Dios por ayudarme a

culminar mi carrera

Agradezco al Ingeniero Juan Garcés por ayudarme en la

dirección de mi trabajo de graduación.

A los ingenieros que de forma muy acertada dictan su

cátedra en la facultad de Ingeniería Civil que con su

conocimiento y experiencia he obtenido las bases para ser

Ingeniero.

Finalmente agradezco a mi familia por darme su

incondicional apoyo en todos los días de mi vida.

VI

ÍNDICE

A. PAGINAS PRELIMINARES

Portada………………………………………………………………………………………………………………………………………………….I

Certificación del tutor…………………………………………………………………………………………………….II

Autoría de tesis…………………………………………………………………………………………………………………….III

Dedicatoria…………………………………………………………………………………………………………………………………….IV

Agradecimiento……………………………………………………………………………………………………………………………….V

Índice general de contenido………………………………………………………………………………………….VI

Resumen ejecutivo………………………………………………………………………………………………………………….XIX

B. TEXTO

Introducción……………………………………………………………………………………………………………………………………XX

ÍNDICE GENERAL DE CONTENIDOS

CAPITULO I. EL PROBLEMA

1.1.- Tema de investigación…………………………………………………………………………………………….1

1.2.- Planteamiento del problema……………………………………………………………………………….1

1.2.1.- Contextualización del problema……………………………………………………………….1

1.2.2.- Análisis critico…………………………………………………………………………………………………….3

1.2.3.- Prognosis……………………………………………………………………………………………………………………….4

1.2.4.- Formulación del problema……………………………………………………………………………….5

VII

1.2.5.- Preguntas directrices…………………………………………………………………………………………5

1.2.6.- Delimitación del problema………………………………………………………………………………5

1.2.6.1.- Contenido……………………………………………………………………………………………………………………5

1.2.6.2.- Espacial………………………………………………………………………………………………………………………5

1.2.6.3.- Temporal………………………………………………………………………………………………………………………6

1.3.- Justificación……………………………………………………………………………………………………………………6

1.4.- Objetivos………………………………………………………………………………………………………………………………6

1.4.1.- Objetivos generales………………………………………………………………………………………………6

1.4.2.- Objetivos específicos…………………………………………………………………………………………6

CAPITULO II. MARCO TEÓRICO

2.1.- Antecedentes investigativos………………………………………………………………………………8

2.2.- Fundamentación filosófica…………………………………………………………………………………10

2.3.- Fundamentación legal………………………………………………………………………………………………12

2.4.- Red de categorías fundamentales…………………………………………………………………12

2.4.1.- Ingeniería sismo-resistente…………………………………………………………………….12

2.4.2.- Estructuras……………………………………………………………………………………………………………….15

2.4.3.- Acciones de cargas en la Estructura……………………………………………….19

2.4.4.- Efecto P-Delta……………………………………………………………………………………………………….20

2.4.5.- Capacidad Estructural…………………………………………………………………………………….21

2.4.6.- Método Push-Over………………………………………………………………………………………………….23

2.5.- Hipótesis………………………………………………………………………………………………………………………….25

2.5.1.- Unidades de observación…………………………………………………………………………………25

VIII

2.5.2.- Variables………………………………………………………………………………………………………………………25

2.5.3.- Termino de relación……………………………………………………………………………………………25

CAPITULO III. METODOLOGÍA

3.1.- Enfoque…………………………………………………………………………………………………………………………………26

3.2.- Modalidad y tipo de investigación……………………………………………………………26

3.3.- Tipo de investigación……………………………………………………………………………………………26

3.4.- Población y muestra…………………………………………………………………………………………………27

3.4.1.- Población………………………………………………………………………………………………………………………27

3.4.2.- Muestra……………………………………………………………………………………………………………………………27

3.5.- Operacionalización de variables…………………………………………………………………28

3.6.- Técnicas de recolección de información………………………………………………30

3.7.- Procesamiento y análisis……………………………………………………………………………………30

3.7.1.- Plan de procesamiento de la información………………………………………30

3.7.2.- Análisis e interpretación de resultados………………………………………30

CAPITULO IV. MARCO ADMINISTRATIVO

4.1.- Recursos………………………………………………………………………………………………………………………………31

4.1.1.- Recursos institucionales………………………………………………………………………………31

4.1.2.- Recursos humanos……………………………………………………………………………………………………31

4.1.3.- Recursos materiales……………………………………………………………………………………………31

4.1.4.- Recursos financieros…………………………………………………………………………………………32

4.1.4.1.- Presupuesto……………………………………………………………………………………………………………32

4.1.4.2.- Financiamiento……………………………………………………………………………………………………32

IX

4.2.- Cronograma…………………………………………………………………………………………………………………………33

CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1.- Conclusiones……………………………………………………………………………………………………………………34

5.2.- Recomendaciones……………………………………………………………………………………………………………35

CAPITULO VI. PROPUESTA

6.1.- Datos informativos………………………………………………………………………………………………….36

6.2.- Antecedentes de la propuesta…………………………………………………………………………38

6.3.- Justificación……………………………………………………………………………………………………………….38

6.4.- Objetivos………………………………………………………………………………………………………………………….39

6.4.1.- Objetivos Generales………………………………………………………………………………………….39

6.4.2.- Objetivos Específicos…………………………………………………………………………………….39

6.5.- Análisis de factibilidad………………………………………………………………………………….39

6.6.- Fundamentación…………………………………………………………………………………………………………….40

6.6.1.- Etapas en el proceso del Diseño………………………………………………………….40

6.6.2.- Conceptos Fundamentales……………………………………………………………………………….42

6.6.3.- Acciones y sus efectos sobre los Sistemas

Estructurales……………………………………………………………………………………………………………………………….43

6.6.4.- Niveles y rangos de Desempeño Estructural……………………………….45

6.6.5.- Datos Iniciales…………………………………………………………………………………………………….46

6.6.6.- Equivalencia de una losa alivianada a una losa maciza.48

6.6.7.- La carga viva………………………………………………………………………………………………………….50

6.6.8.- Carga de pared……………………………………………………………………………………………………….50

6.6.9.- Calculo del Espectro Sísmico………………………………………………………………….51

X

6.6.9.1.- Periodo de Vibración………………………………………………………………………………….57

6.6.10.- Modelación tridimensional de la estructura en ETABS..60

6.6.10.1.- Propiedades del Material………………………………………………………………………64

6.6.10.2.- Secciones para columnas y vigas………………………………………………….67

6.6.10.3.- Secciones de losa……………………………………………………………………………………….74

6.6.10.4.- Casos para cargas estáticas…………………………………………………………….76

6.6.10.5.- Espectro de respuesta Inelástico……………………………………………….80

6.6.10.6.- Caso para análisis Dinámico por cargas de sismo-

método del espectro de Diseño…………………………………………………………………………………….83

6.6.10.7.- Calculo de la masa para el análisis Dinámico por

cargas de Sismo………………………………………………………………………………………………………………………….86

6.6.10.8.- No incluir efectos de la carga sísmica Especiales..88

6.6.10.9.- Asignación de las combinaciones de carga………………………….89

6.6.10.10.- Dibujo del modelo…………………………………………………………………………………….91

6.6.10.11.- Asignación de restricciones………………………………………………………….94

6.6.10.12.- Asignación de cargas…………………………………………………………………………….95

6.6.10.13.- Asignación de brazos rígidos……………………………………………………….98

6.6.10.14.- Asignación de diafragmas rígidos……………………………………………100

6.6.10.15.- Malla de elementos finitos……………………………………………………………101

6.6.10.16.- Configuración de las opciones de análisis……………………103

6.6.10.17.- Análisis de la estructura…………………………………………………………….106

6.6.11.- Verificación de las derivas de piso………………………………………….107

6.6.11.1.- Verificación de las derivas en ETABS………………………………….109

XI

6.6.12.- Diseño de las áreas de acero…………………………………………………………….114

6.6.13.- Push-Over……………………………………………………………………………………………………………….115

6.6.13.1.- Asignación del Push-Over en ETABS………………………………………..115

6.6.13.2.- Asignar rotulas plásticas o bisagras a vigas y

columnas………………………………………………………………………………………………………………………………………….118

6.6.13.3.- Análisis estático no línea…………………………………………………………..l19

6.6.13.4.- Curva de Push-Over………………………………………………………………………………….120

6.6.13.5.- Espectro de Capacidad………………………………………………………………………….121

6.6.13.6.- Resultados de deformación por el Push-Over………………….126

6.6.13.7.- Desempeño de la Estructura…………………………………………………………….135

6.6.14.- El efecto P-Delta………………………………………………………………………………………….136

6.6.14.1.- Efecto P-Delta en ETABS…………………………………………………………………….137

6.6.14.2.- Curva de Push-Over con el efecto P-Delta……………………….138

6.6.14.3.- Espectro de capacidad con el efecto P-Delta……………….139

6.6.14.4.- Deformación del Push-Over con el efecto P-Delta…….140

6.7.- Metodología. Modelo Operativo………………………………………………………………….147

6.8.- Administración………………………………………………………………………………………………………….148

6.8.1.- Recursos humanos y técnicos………………………………………………………………….148

6.9.- Previsión de la evaluación………………………………………………………………………….149

7.- VERIFICACIÓN DE LA HIPÓTESIS………………………………………………………………………….150

XII

ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS

TABLAS

Tabla 1 Presupuesto…………………………………………………………………………………………………………………32

Tabla 2 Cronograma……………………………………………………………………………………………………………………33

Tabla 3 Extraída del CEC 2002 Características del suelo tipo

S3………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………52

Tabla 4 Extraído del CEC 2002 Coeficiente del suelo S y

coeficiente Cm………………………………………………………………………………………………………………………………53

Tabla 5 Extraído del CEC 2002 Factor I relacionado con la

importancia de la estructura…………………………………………………………………………………………54

Tabla 6 Extraído del CEC 2002 Valores del coeficiente de

reducción de respuesta R……………………………………………………………………………………………………56

Tabla 7 Valores del espectro elástico e inelástico………………………………58

Tabla 8 Características del hormigón……………………………………………………………………65

Tabla 9 Ventana para ingresar los valores de las características

del hormigón……………………………………………………………………………………………………………………………………66

Tabla 10 Resumen de cargas………………………………………………………………………………………………95

Tabla 11 Extraído del CEC 2002 Valores de Delta máximo…………………109

Tabla 12 Extraído del ATC-40 Tipos de perfil de suelo……………………121

Tabla 13 Extraído del ATC-40 Factor de zona sísmica…………………………122

Tabla 14 Extraído del ATC-40 factores de Cercanía a la

fuente…………………………………………………………………………………………………………………………………………………122

Tabla 15 Extraído del ATC-40 tipo de lugar del origen del

sismo……………………………………………………………………………………………………………………………………………………122

XIII

Tabla 16 Extraído del ATC-40 Coeficientes sísmicos Ca y Cv…….123

Tabla 17 Comparación de resultados del efecto P-Delta……………………140

FIGURAS

Figura 1 Modos de Vibración………………………………………………………………………………………………3

Figura 2 Esquema del efecto P-Delta………………………………………………………………………20

Figura 3 Curva de Capacidad……………………………………………………………………………………………23

Figura 4 Esquema del método Pushover……………………………………………………………………24

Figura 5 Vista en Planta de la Estructura………………………………………………………36

Figura 6 Corte en el sentido X……………………………………………………………………………………37

Figura 7 Corte en el sentido Y……………………………………………………………………………………37

Figura 8 Extraída del CEC 2002 valores del factor Z en función

de la zona sísmica……………………………………………………………………………………………………………………51

Figura 9 Extraído del CEC 2002 Valores de irregularidad en

planta y elevación……………………………………………………………………………………………………………………55

Figura 10 Extraído del CEC 2002 Espectro sísmico elástico del

presente reglamento, que representa el sismo de diseño……………………56

Figura 11 Pantalla de inicio de ETABS…………………………………………………………………60

Figura 12 Unidades con las que se va a trabajar………………………………………60

Figura 13 Agregar un nuevo modelo de trabajo en ETABS………………………61

Figura 14 Datos de la definición de las características físicas

de la estructura …………………………………………………………………………………………………………………………62

Figura 15 Malla de los espacios entre ejes y altura de pisos..63

Figura 16 Ventana para modificar las distancias entre ejes……….64

XIV

Figura 17 Ventana para seleccionar el tipo de material……………………65

Figura 18 Ventana para finalizar las propiedades del hormigón…67

Figura 19 Ventana para ingresar una nueva sección de viga o

columna…………………………………………………………………………………………………………………………………………………68

Figura 20 Ventana para seleccionar una sección rectangular 68

Figura 21 Ventana para ingresar las dimensiones y el material de

la columna…………………………………………………………………………………………………………………………………………69

Figura 22 Ventana para ingresar las características de la

columna…………………………………………………………………………………………………………………………………………………70

Figura 23 Ventana para ingresar los valores de inercia agrietada

en columnas………………………………………………………………………………………………………………………………………71

Figura 24 Ventana para ingresar las dimensiones y material de la

viga…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………72

Figura 25 Ventana para ingresar las características de la

viga…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………73

Figura 26 Ventana para ingresar los valores de inercia agrietada

de la viga…………………………………………………………………………………………………………………………………………73

Figura 27 Ventana para seleccionar la losa………………………………………………….74

Figura 28 Ventana para ingresar las características de la

losa…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………75

Figura 29 Ventana para ingresar los valores de inercia agrietada

de la losa…………………………………………………………………………………………………………………………………………75

Figura 30 Ventana para ingresar los casos de carga………………………………77

Figura 31 Ventana para definir las propiedades de la carga

sísmica…………………………………………………………………………………………………………………………………………………78

Figura 32 Ventana con 7 casos de carga…………………………………………………………….80

XV

Figura 33 Ventana para ingresar el espectro inelástico……………………81

Figura 34 Ventana para crear el espectro inelástico……………………………82

Figura 35 Ventana para agregar un caso de carga para análisis

dinámico………………………………………………………………………………………………………………………………………………83

Figura 36 Ventana para ingresar los valores de la carga para

análisis dinámico………………………………………………………………………………………………………………………85

Figura 37 Ventana para la definición de masas del sistema……………87

Figura 38 Ventana para excluir los efectos de carga sísmica

especiales…………………………………………………………………………………………………………………………………………88

Figura 39 Ventana para ingresar las combinaciones de carga……….90

Figura 40 Ventana para designar las combinaciones al programa.90

Figura 41 Cuadro de dialogo para dibujar columnas o vigas………….91

Figura 42 Dibujo de vigas y columnas………………………………………………………………….92

Figura 43 Cuadro de dialogo para dibujar la losa ………………………………….92

Figura 44 Ventana para activar opciones de vista ………………………………….93

Figura 45 Dibujo de Losas……………………………………………………………………………………………….94

Figura 46 Ventana para asignar las Restricciones de los

apoyos………………………………………………………………………………………………………………………………………………….95

Figura 47 Ventana para ingresar el valor de carga muerta…………….96

Figura 48 Ventana para ingresar el valor de carga viva………………….97

Figura 49 Ventana para ver las características de la losa………….97

Figura 50 Ventana para asignar brazos rígidos………………………………………….99

Figura 51 Ventana para agregar un nuevo diafragma…………………………….100

Figura 52 Ventana para ver los diafragmas de cada piso……………….101

XVI

Figura 53 Ventana para agregar la malla de elementos

finitos…………………………………………………………………………………………………………………………………………….102

Figura 54 Ventana para ver la malla de elementos finitos………….103

Figura 55 Ventana para la configuración de los parámetros del

análisis dinámico………………………………………………………………………………………………………………….104

Figura 56 Ventana de las opciones de análisis……………………………………….104

Figura 57 Ventana para verificar errores en el modelo………………….105

Figura 58 Ventana del proceso de análisis de la estructura………106

Figura 59 Estructura deformada después del análisis…………………………106

Figura 60 Datos necesarios para obtener la deriva global del

edificio……………………………………………………………………………………………………………………………………………107

Figura 61 Edificio de tres pisos con desplazamientos de piso

ante un sismo………………………………………………………………………………………………………………………………108

Figura 62 Deriva Máxima por el sismo en X……………………………………………………110

Figura 63 Deriva máxima dad por el sismo en Y……………………………………….111

Figura 64 Presentación de las áreas de acero en cada

elemento………………………………………………………………………………………………………………………………………….114

Figura 65 Ventana para agregar el caso Pushover……………………………………115

Figura 66 Ventana para definir el caso de Pushover……………………………117

Figura 67 Ventana para ingresar las rotulas plásticas en

columnas……………………………………………………………………………………………………………………………………………118

Figura 68 Ventana para ingresar las rotulas plásticas en

vigas………………………………………………………………………………………………………………………………………………….119

Figura 69 Curva Pushover sin efecto P-Delta………………………………………………120

Figura 70 Espectro de capacidad………………………………………………………………………………125

XVII

Figura 71 Ventana para ver la deformación por carga de

Pushover……………………………………………………………………………………………………………………………………………126

Figura 72 Niveles de desempeño que muestra ETABS en la curva

fuerza-deformación…………………………………………………………………………………………………………………128

Figura 73 Deformación por Pushover paso 0……………………………………………………129

Figura 74 Deformación por Pushover paso 1……………………………………………………130

Figura 75 Deformación por Pushover paso 2……………………………………………………130

Figura 76 Deformación por Pushover paso 3………………………………………………….131

Figura 77 Deformación por Pushover paso 4……………………………………………………131

Figura 78 Deformación por Pushover paso 5………………………………………………….132

Figura 79 Deformación por Pushover paso 6……………………………………………………132

Figura 80 Deformación por Pushover paso 7……………………………………………………133

Figura 81 Deformación por Pushover paso 8………………………………………………….133

Figura 82 Deformación por Pushover paso 9……………………………………………………134

Figura 83 Efecto P-Delta…………………………………………………………………………………………………136

Figura 84 Ventana para agregar el efecto P-Delta …………………………………137

Figura 85 Curva de Pushover con efecto P-Delta………………………………………138

Figura 86 Espectro de capacidad con el efecto P-Delta……………………139

Figura 87 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

0………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………141

Figura 88 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

1………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………141

Figura 89 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

2………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………142

XVIII

Figura 90 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

3………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………142

Figura 91 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

4………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………143

Figura 92 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

5………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………143

Figura 93 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

6…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….144

Figura 94 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

7………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………144

Figura 95 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

8………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………145

Figura 96 Deformación por Pushover con efecto P-Delta paso

9………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………145

Figura 97 Metodología Modelo Operativo………………………………………………………….147

XIX

RESUMEN EJECUTIVO

Tema: “ANÁLISIS DEL MÉTODO “MODAL PUSH-OVER” Y SU

INCIDENCIA EN EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE HORMIGÓN ARMADO EN

EL CANTÓN DE AMBATO”

Autor: Jairo David Valencia Vásconez

Director: Ing. MG. Juan Garcés

Fecha: Abril del 2012

El presente trabajo “ANÁLISIS DEL MÉTODO “MODAL PUSH-OVER”

Y SU INCIDENCIA EN EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE HORMIGÓN

ARMADO EN EL CANTÓN DE AMBATO”

Se lo ha realizado en el programa ETABS en el cual se

ingreso una estructura conformada por pórticos de Hormigón

Armado, en el que se hizo un análisis dinámico con lo

establecido en el CEC 2002, a continuación se realizo el

análisis Modal Push-Over del cual se comprobó resultado y

se encontró el desempeño de la estructura, además se hace

una comprobación del efecto P-Delta y su influencia al

momento de diseñar una estructura.

XX

B. TEXTO

INTRODUCCIÓN

El principal objetivo de desarrollar este trabajo de

investigación, es con el fin de que cada edificación este

diseñada para soportar las fuerzas sísmicas, y si no se

conoce las nuevas técnicas para el análisis sismo-

resistente como el que se plantea en esta investigación,

como es el método “modal push-over” que analiza el

desempeño sismo-resistente de un edificio, y ayuda a la

verificación y evaluación de la vulnerabilidad de la misma,

no podremos dar la seguridad estructural y peor aun la

seguridad de la vida humana, que como ingenieros debemos

dar en cada estructura que se diseñe.

1

CAPITULO I

1.1.-TEMA DE INVESTIGACIÓN

Análisis del método “modal push-over” y su incidencia en el

cálculo de pórticos de Hormigón Armado en el Cantón de Ambato

1.2.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.2.1.- CONTEXTUALIZACIÓN DEL PROBLEMA

“Al principio la disposición para la resistencia sísmica fue, la

exigencia de diseñar para una fuerza lateral igual a una

proporción del peso de la construcción (que se aplica en cada

nivel del suelo). Este enfoque fue adoptado en el apéndice de

1927 del Código de Construcción Uniforme (UBC), que fue

utilizado en la costa oeste de los EE.UU. Más tarde quedó claro

que las propiedades dinámicas de la estructura afectada son

diferentes a las cargas generadas durante un terremoto. En el

código Los Ángeles County Building de 1943 una disposición para

variar la carga en función del número de niveles de suelo se

aprobó (en base a la investigación realizada en el Caltech , en

colaboración con la Universidad de Stanford y la costa de EE.UU.

y Geodetic Survey , que comenzó en 1937) . El concepto de

"espectros de respuesta" se desarrolló en la década de 1930,

pero no fue hasta 1952 que un comité conjunto de la Sección San

Francisco de la ASCE y la Asociación de Ingenieros Estructurales

de California del Norte (SEAONC) propuso utilizar el período de

construcción (la inversa de la frecuencia) para determinar las

fuerzas laterales.”

2

(Fuente http://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_analysis)

“La Agencia Federal para el Manejo de Emergencias, FEMA 273,

1998, recomienda el Método del Coeficiente de Desplazamiento,

MCD, para encontrar el Desempeño Sísmico que va a tener una

estructura ante una acción sísmica definida por su espectro. Es

un método que determina el desplazamiento lateral ∆ (delta)

máximo en el tope de un edificio mediante una ecuación que tiene

un fundamento teórico, estadístico y practico.” (Fuente Método Del

Coeficiente De Desplazamiento Para El Análisis Sísmico por Desempeño de

Roberto Aguiar Falconi)

El 5 de agosto de 1949, la tierra tembló en la capital de

Tungurahua. Según datos del Municipio, murieron 6000 personas y

50 poblaciones fueron afectadas. El rescate de las víctimas fue

un trabajo duro y doloroso que conmovió al país y al mundo. Es

inolvidable. Dos años después del terremoto, las autoridades

aprobaron el Plan Regulador de Ambato, para prohibir que se

levanten casas en las laderas y exigir que todas las

edificaciones sean diseñadas por profesionales.

Mariana Ortiz, directora de Planificación del Municipio,

reconoce que las disposiciones no se cumplen. Detalla que más

del 50% de las casas ubicadas en las parroquias rurales y en las

periferias no tienen planos. Fueron edificadas en zonas donde

hay deslizamientos y sin el control de un técnico. El último

censo indica que en las 18 parroquias rurales hay 29718

viviendas.

En 2009, el Plan de Reordenamiento Territorial estableció que

los edificios altos deben construirse en zonas donde las calles

tengan 20 metros de ancho. Además, en terrenos con más de 800

m2. De acuerdo con las normas, el Cabildo obliga a presentar

planos estructurales a partir del primer piso. El objetivo es

que los técnicos de la construcción y los dueños garanticen una

edificación de calidad y sismo-resistente.

3

Para ello saber las nuevas técnicas de análisis sismo-resistente

es de fundamental importancia para que hechos como el terremoto

de 1949 no tengan el mismo impacto en la ciudad de Ambato.

1.2.2.- ANÁLISIS CRÍTICO

Es muy claro para los diseñadores que resulta costoso, con

frecuencia innecesario, y hasta indeseable diseñar las

estructuras para responder en rango elástico ante los sismos de

diseño. En zonas de alta sismicidad, la respuesta elástica puede

implicar aceleraciones de magnitud similar a la de la gravedad.

Diseñar para las fuerzas que se generan con estas aceleraciones

tiene un costo asociado alto. Incluso, para edificios altos,

proveer estabilidad al vuelco puede resultar extremadamente

difícil.

El Análisis sísmico es un

subconjunto del análisis

estructural y es el cálculo de

la respuesta de la estructura

del edificio a los terremotos.

Es parte del proceso de diseño

estructural, ingeniería

sísmica o evaluación

estructural y su modernización

en las regiones donde los

terremotos son frecuentes.

“Como se observa en la figura, un edificio tiene el potencial de

la onda de un lado a otro durante un terremoto (o incluso un

grave viento de tormenta). Esto se llama el 'modo de vibración',

y es la frecuencia de respuesta mas baja en una estructura. La

mayoría de los edificios, sin embargo, tienen un mayor número de

Figura 1 Modos de Vibración

4

modos de respuesta, que están especialmente activas durante los

terremotos. La figura sólo muestra el segundo modo, pero son más

altos estos modos de vibración (vibración anormal). Sin embargo,

los modos de primera y segunda tienden a causar el mayor daño en

la mayoría de los casos.”

(Fuente http://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_analysis)

1.2.3.- PROGNOSIS

Después de los sismos producidos en los últimos 10 años, países

como USA, Japón y algunos países europeos, han tenido que

replantear la forma de diseñar sus estructuras en zonas

sísmicas. Estos movimientos sísmicos aunque de magnitud

importante, no cobraron muchas vidas, incluso al estar en zonas

altamente pobladas; pero si han sido unos de los fenómenos

naturales que han causado más pérdidas materiales hasta la

fecha.

Ya que Ambato esta en una zona de alta peligrosidad sísmica, es

necesario que cada edificación este diseñada para soportar las

fuerzas sísmicas, y si no se conoce las nuevas técnicas para el

análisis sismo-resistente como el que se plantea en esta

investigación, como es el método “modal push-over” que analiza

el desempeño sismo-resistente de un edificio, y ayuda a la

verificación y evaluación de la vulnerabilidad de la misma, no

podremos dar la seguridad estructural y peor aun la seguridad de

la vida humana.

5

1.2.4.- FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Qué tipo de estudio será necesario para el método “modal push-

over” y su incidencia en el cálculo de pórticos de Hormigón

Armado?

1.2.5.- PREGUNTAS DIRECTRICES

- ¿Qué es el método “modal push-over”?

- ¿Cuál es la herramienta computacional adecuada para la

aplicación del método “modal push-over”?

- ¿Cuál es el procedimiento correcto para la aplicación de la

herramienta computacional al método “modal push-over”?

- ¿Qué tipo de resultados se obtendrán con el método “modal

push-over”?

1.2.6.- DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

1.2.6.1.- CONTENIDO

La investigación a efectuarse en el presente trabajo se la

realizara en el campo de la ingeniería sismo-resistente,

especialmente en edificaciones con pórticos de hormigón armado.

1.2.6.2.- ESPACIAL

Todos los trabajos a desarrollarse en el presente trabajo se los

hará en una oficina privada en la ciudad de Ambato y en la

Facultad de Ingeniería Civil de la ciudad de Ambato.

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