Evaluación de vulnerabilidad sísmica de edificaciones de estructuras metálicas en la parroquia La Matriz, Ambato, Ecuador: Propuesta de reforzamiento estructural de una edificación representativa
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Date
2023-03
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 city of Ambato is one of the areas with high seismic hazard in Ecuador, this
parameter combined with the vulnerability of the buildings and the level of exposure
represent the level of seismic risk that could occur in the event of seismic events. The
vulnerability of buildings is the only variable that can be influenced to reduce the level
of risk, since it depends on aspects such as the type of structural system, presence of
irregularities in plan and elevation, level of maintenance of the building, application
of regulations and building codes, and other parameters that are controllable. For this
reason, it was essential to evaluate the seismic vulnerability of existing metal structure
buildings to provide an overview of the degree of vulnerability of buildings in La
Matriz district and, related to this, the seismic risk index. To evaluate the seismic
vulnerability, methodologies approved by national and international entities were
used, such as the NEC 15, FEMA P-154 and FUNVISIS rapid visual inspection forms,
which showed good results to evaluate a wide range of buildings and collect general
data for the La Matriz district. Based on this analysis, the Plaza Cívica Mercado Urbina was selected for a more detailed vulnerability analysis using computational resources
to apply linear static, spectral modal, and nonlinear static analysis. With the detailed
methodology it was possible to know in detail the conditions in which the building
was found and the seismic performance, it was determined that the structural system
is robust and that it behaves rigidly in the presence of seismic loads, however, there
are construction details that could generate collapses by rupture failure mechanisms in
the areas of stress accumulation, this was the case of the connections between beams
and columns. To mitigate future problems in the building, a system of reinforcement
and stress dissipation was proposed by means of a finite element analysis. Finally,
suggestions were made to maintain the structural system in favorable conditions for
service conditions.
Description
La ciudad de Ambato se encuentra en una de las zonas con alta peligrosidad sísmica
en el Ecuador, este parámetro combinado con la vulnerabilidad de las edificaciones y
el nivel de exposición representan el nivel de riesgo sísmico que podría presentarse
frente a eventos sísmicos. La vulnerabilidad de las edificaciones es la única variable
sobre la cual se puede influir para poder reducir el nivel de riesgo puesto que depende
de aspectos como el tipo de sistema estructural, presencia de irregularidades en planta
y elevación, nivel de mantenimiento de la edificación, aplicación de normativas y
códigos de construcción y otros parámetros que son controlables. Por ese motivo fue
fundamental evaluar la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de estructura
metálica existentes para brindar un panorama general acerca del grado de
vulnerabilidad e índice de riesgo sísmico que presentan las edificaciones de la
parroquia La Matriz. Para evaluar la vulnerabilidad sísmica se emplearon
metodologías aprobadas por entidades nacionales e internacionales como es el caso de
los formularios de inspección visual rápida de la NEC 15, FEMA P-154 y FUNVISIS, estos formatos fueron adecuados para evaluar un conjunto amplio de edificaciones y
recabar datos generales de la parroquia La Matriz. A partir de este análisis se
seleccionó la estructura de la Plaza Cívica Mercado Urbina para realizar un análisis de
vulnerabilidad más detallado empleando recursos computacionales para aplicar
análisis estático lineal, modal espectral y estático no lineal. Con la metodología
descrita se pudo conocer en detalle las condiciones en las que se encontró a la
edificación y el desempeño sísmico, se determinó que el sistema estructural es robusto
y que se comporta de forma rígida frente a la presencia de cargas sísmicas, sin
embargo, existen detalles constructivos que podrían generar colapsos por mecanismos
de falla de rotura en las zonas de acumulación de esfuerzos, este fue el caso de las
conexiones de unión entre vigas y columnas. Para poder mitigar los problemas futuros
en la edificación se planteó un sistema de refuerzo y disipación de esfuerzos mediante
un análisis de elementos finitos. Finalmente se plantearon sugerencias para mantener
el sistema estructural en condiciones favorables frente a las condiciones de servicio.
Keywords
ESTÁTICO NO LINEAL, FEMA P-154, FUNVISIS, NEC 15, PLAZA URBINA, REFORZAMIENTO DE CONEXIONES, VULNERABILIDAD, CONEXIONES VIGA – COLUMNA, MECANISMO DE FALLA POR ROTURA