Análisis y diseño estructural del edificio Mushuc Runa de diez pisos en estructura metálica, mediante comparación del análisis estático lineal, modal, estático no lineal (Pushover), dinámico no-lineal (historia de respuesta), y diseño estructural en concordancia con el AISC 341-16, AISC 358-16, e incidencia en las condiciones actuales de la edificación
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Date
2022-08
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas
Abstract
The degree work in question consists of analyzing, through non-linear mathematical
models, the seismic vulnerability of a building built in 2018 with structural steel (A572
GR 50) and a height of 9 floors with respect to the road. Likewise, the structural design
carried out in 2017 (prior to construction), and compared with international standards,
specifically those described in ANSI - AISC 341-16, 358s-16, 360-16, ASCE 41-13,
FEMA 440, FEMA 273. The company AyF, Consultoría y Construcción provided all
the necessary documents to carry out a correct seismic performance analysis; among
the most important: mathematical model of analysis and structural design prepared in
2017, as-built plans prepared at the end of the work in 2018, ultrasound tests on welds,
material quality certificates, architectural plans, among others. In this way and with all
the documentation available, the expected results were obtained through nonlinear
analysis (NSP) and (NDP), comparing maximum displacements, floor drifts, shear
forces, formation of plastic hinges, failure, hysteresis diagrams and amount of energy
dissipation; in this way, the level of seismic performance and the seismic vulnerabilityxviii
of the structure were obtained for a design earthquake of 475 years of return period
(earthquake considered due to the type of building) and it is expected that the civil
works in question resist the design earthquake and is between the Operational –
Functional states. Within the resilience rating with respect to FEMA P-58-1, the
category that corresponds to the current system is "GOLD", where 10 percent damage
and 4 weeks of occupation time are expected. Likewise, a comparison was made of the
design carried out prior to construction (2017), with respect to the analysis carried out
in this document; therefore, the dimensioning of cross sections used in the different
structural members is justified. It should be noted that practical results have been
obtained for the structural analysis specifically to the value related to the coefficient R
(coefficient of seismic reduction) and that they can be extrapolated to different
scenarios.
Description
El trabajo de titulación en mención consiste en analizar mediante modelos
matemáticos no lineales la vulnerabilidad sísmica de una edificación construida en el
año 2018 con acero estructural (A572 GR 50) y una altura de 9 pisos respecto a la
rasante de la vía. Asimismo, se procedió a comprobar el diseño estructural realizado
en el año 2017 (previo a la construcción), y comparar respecto a normas
internacionales específicamente las descritas en ANSI - AISC 341-16, 358s-16, 360-
16, ASCE 41-13, FEMA 440, FEMA 273. La empresa AyF, Consultoría y
Construcción facilitó todos los documentos necesarios para realizar un correcto
análisis de desempeño sísmico; entre los más importantes: modelo matemático de
análisis y diseño estructural elaborado en el año 2017, planos as built elaborados al
finalizar la obra año 2018, pruebas de ultrasonido en soldaduras, certificados de
calidad de materiales, planos arquitectónicos entre otros. De esta manera y con toda la
documentación a disposición se procedió a la obtención de los resultados esperados
mediante análisis no lineales (NSP) y (NDP), comparando desplazamientos máximos,xvi
derivas de piso, fuerzas de corte, formación de rótulas plásticas, mecanismos de falla,
diagramas de histéresis y cantidad de disipación de energía; de esta manera se obtuvo
el nivel de desempeño sísmico y la vulnerabilidad sísmica de la estructura, para un
sismo de diseño de 475 años de período de retorno (sismo considerado debido al tipo
de edificación) y se espera que la obra civil en mención resista el sismo de diseño y se
encuentre entre los estados Operativo – Funcional. Dentro de la calificación de
resiliencia respecto a FEMA P-58-1 la categoría que corresponde el sistema actual es
“GOLD”, donde se espera un daño del 10 por ciento y 4 semanas de tiempo de
ocupación. Asimismo, se procedió a realizar una comparación del diseño efectuado
previo a la construcción (año 2017), respecto al análisis efectuado en el presente
documento; por lo tanto, se justifica el dimensionamiento de secciones transversales
empleados en los distintos miembros estructurales. Cabe destacar que se han obtenido
resultados prácticos para el análisis estructural específicamente al valor relacionado
con el coeficiente R (coeficiente de reducción sísmica) y que se pueden extrapolar a
distintos escenarios.
Keywords
ACERO ESTRUCTURAL, ANÁLISIS NO LINEAL, CORTANTE BASAL, DESEMPEÑO SÍSMICO, DISEÑO ESTRUCTURAL, REDUCCIÓN SÍSMICA, RESILIENCIA, RÓTULA PLÁSTICA, SISMO DE DISEÑO, VULNERABILIDAD SÍSMICA