Año 2016
Artículo 1.-
Michael Constantinou, Roberto Aguiar, Pablo Caiza, Enrique Morales
Resumen
Se analiza el desempeño del aislador de triple péndulo de fricción FPT8833/12-12/8-5 que se pensaba utilizar en la construcción del nuevo Centro de Investigaciones Científicas y de Post Grado de la Universidad de Fuerzas Armadas ESPE, modelado como un sistema de un grado de libertad, ante la acción del sismo de diseño que recomienda la Norma Ecuatoriana de la Construcción, NEC-15, que tiene un período de retorno de 475 años y ante un sismo máximo considerado, que tiene un período de recurrencia entre 1224 y 2190 años, con la finalidad de determinar la estabilidad del sistema y los máximos desplazamientos utilizando los coeficientes de fricción nominales, más bajos.
Luego del análisis realizado se decidió incrementar la altura del aislador al FTP8833/12-12/8-6, que será el que se utilice en el Proyecto. Finalmente se comprobó que para el nivel de cargas actuantes no es necesario colocar placas exteriores adicionales.
Artículo 2.-
Roberto Aguiar, Enrique Morales, Byron Guaygua, Eduardo López, Evelyn Tipanluisa
Resumen
La rigidez efectiva de los aisladores de tiple péndulo de fricción FPT, es función de la carga vertical que gravita sobre ellos, esto ocasiona que los aisladores tengan diferentes rigideces, lo que conduce a que el Centro de Resistencia del sistema de aislación no coincida con el Centro de Masas, generando un incremento de los desplazamientos horizontales por efecto de la torsión.
Se presenta el cálculo del desplazamiento debido a la torsión siguiendo el modelo desarrollado por Constantinou, aplicado al método simplificado lineal.
Por otra parte, se presenta el modelo espectral, considerando a la estructura con tres grados de libertad por planta: dos componentes de desplazamiento y un giro de torsión en cada uno de los pisos.
Como aplicación se realiza el análisis sísmico del Bloque Estructural 3 del Centro de Investigaciones Científicas de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, de dos formas, la primera empleando el Método Lineal Simplificado incorporando el desplazamiento por torsión y la segunda mediante el Método Espectral.
Artículo 3.-
Yordy Mieles, Emilio Castañeda, Alberto Caneiro
Resumen
En el presente trabajo se realiza un estudio preliminar del comportamiento de vigas principales de hormigón armado y sección rectangular atravesadas por vigas secundarias de acero, lo que origina un nudo híbrido. De esta situación constructiva existen al menos cinco edificaciones en la Provincia de Manabí-Ecuador desde el año 2013, con la construcción de losas colaborantes (steel deck), y el empleo de distintos tipos de emparrillados mixtos de hormigón y acero para entrepisos y cubiertas formando nudos híbridos. Por la bibliografía hasta ahora revisada, se reconoce que el análisis estructural de esta tipología constructiva ha venido siendo marcadamente empírica.
En el análisis del comportamiento de la sección transversal, se usa el método momento-curvatura , para describir la variación de la ductilidad y el momento resistente. Los resultados muestran que la capacidad de resistencia a momento de la sección transversal aumenta al atravesar una viga metálica la viga principal de hormigón pero se presume que su real comportamiento es una disminución del momento resistente en la sección longitudinal de la viga. El análisis concluye que es necesario un análisis con elementos finitos para inferir el comportamiento total de la viga principal de hormigón.
Artículo 4.-
Metodología propuesta para ejecutar y procesar mediciones de vibraciones ambientales utilizando acelerógrafos triaxiales en edificios de concreto reforzados de menos de 100 m de altura
Víctor Schmidt Díaz, Luis Esquivel
Resumen
Se presenta una propuesta para la ejecución y procesamiento de datos de mediciones de vibraciones ambientales en edificios de concreto reforzado con un máximo de 100 metros de altura, utilizando al menos tres acelerógrafos triaxiales. Se basa en la experiencia generada producto de la realización de cinco mediciones de vibraciones de este tipo, aplicadas en tres edificios diferentes. Se dan lineamientos para la preparación y el diseño de la prueba, así como la descripción del equipo utilizado en las mediciones. Para el procesamiento de la información se propone preparar y editar los registros originales utilizando el intérprete de comandos (Shell) de Linux, obteniendo como resultado los registros en formato SAC con unidades de gals. Para la corrección, el filtrado, la generación de espectros de Fourier y funciones de transferencia se presenta un procedimiento utilizando el programa de computación Geopsy (Wathelet, 2011). Se concluye que, siguiendo los procedimientos descritos, se generan espectros y funciones de transferencia confiables, de los cuales se obtienen los períodos naturales de los primeros modos de vibración de la estructura.
Artículo 5.-
Roberto Aguiar, Enrique Morales
Resumen
El objetivo principal de este estudio es determinar el desempeño que tendrá el aislador FPT8833/12-12/8-6 utilizado en el nuevo Centro de Investigaciones Científicas de la Universidad de Fuerzas Armadas ESPE. Análisis no lineal fue realizado como método más exacto fin determinar respuestas dinámicas de los aisladores. En el análisis no lineal se utilizó el modelo de tres fases propuesto por McVitty y Constantinou (2015) para aisladores de triple péndulo de fricción. Un set de apropiados siete sismos fueron seleccionado en perfiles de suelo parecido, y con rangos de magnitudes a las que se esperan en Quito y el Valle de los Chillos.
Los sismos fueron escalados o normalizados utilizando el Modelo de Escalamiento denominado: Promedio con Pesos Ponderados utilizando varios periodos y modificando solo amplitudes; considerando fallas activas en una distancia menor a 5 km al proyecto.
Artículo 6.-
Respuesta inelástica de edificios de acero usando diferentes patrones de carga lateral
Edgar Tapia Hernández, Samuel Gutiérrez
Resumen
En este artículo se discuten los resultados de análisis inelásticos ante carga estática monótona creciente que evalúan el comportamiento de edificios de 8 y 10 pisos estructurados con marcos dúctiles momento resistentes. Los análisis no lineales se realizaron en OpenSees, donde la sección transversal se modeló mediante fibras y elementos subdivididos en segmentos. Se consideraron siete patrones de carga lateral: tres relacionados con los modos de vibrar de cada edificio, dos de los modos acoplados, un patrón rectangular y un patrón de fuerzas inerciales que ocasiona la mayor deformación en la azotea ante un acelerograma histórico.
Artículo 7.-
Roberto Aguiar, David Mora, Luis Bozzo, Hugo Silva, Pablo Caiza, Henry Coyago
Resumen
Al Bloque Estructural 4, donde funcionarán los nuevos Centros de Investigación y de Post Grado de la Universidad de Fuerzas Armadas ESPE, llegan los Bloques Estructurales 2, 3 y 6 que tienen aisladores de triple péndulo de fricción y el Bloque Estructural 5 donde funcionará el Auditorio Por este motivo se le denomina Bloque de Circulación, es una estructura sumamente irregular en planta y elevación, por lo que se decidió rigidizar la estructura y colocar disipadores de energía Shear Link Bozzo, SLB40_3, de la segunda generación para que la estructura tenga más amortiguamiento, de esta manera los desplazamientos laterales ante el sismo de diseño y el máximo considerado son bajos.
En el presente artículo se indica un protocolo de instalación de los disipadores SLB40_3 sobre los contravientos Chevron y la conexión de las diagonales con la columna mediante una placa Gusset.
Artículo 8.-
Roberto Aguiar, Majorie Arias, Gregory Pachacama, Evelyn Iza
Resumen
Se han seleccionado cinco sismos interplaca tipo thrust, los mismos que han sido escalados al espectro de la Norma Ecuatoriana de la Construcción de 2015, que corresponde al sismo de diseño DBE y al espectro máximo considerado MCE; para encontrar la respuesta en el tiempo, mediante análisis no lineal de cada uno de los pórticos del Bloque Estructural 3.
Se seleccionaron cuatro sismos ocurridos en Perú y son los registrados en 1966, 1970, 1974 y 2007. El quinto corresponde al sismo de Bahía de Caráquez de 1998, en estos sismos se aplicó la técnica “weighted average” para el escalamiento de acuerdo a lo que propone el ASCE 7-10.
Estos sismos son de larga duración, con una o dos fases intensas y con varios pulsos fuertes de energía que los convierten en sismos muy destructivos, por lo que era necesario conocer las respuestas en aceleraciones y desplazamientos del aislador y de cada uno de los pisos de la estructura. Por otra parte se determinó espectros de piso que servirán para estudios futuros de cálculo de pérdidas.
Artículo 9.-
Clasificación tipológica de las edificaciones en el centro Histórico de Quito
Alicia Rivas, Blanca Chávez
Resumen
El centro histórico de la ciudad de Quito es emblemático por su patrimonio histórico y cultural. Desde el punto de vista urbanístico, arquitectónico y estructural resulta muy heterogéneo, no solo por la clasificación de las edificaciones, sino también por su uso y distribución espacial.
Para tener un enfoque actual de las condiciones y características estructurales de este núcleo urbano, se requiere una clasificación tipológica que además de la forma arquitectónica, características constructivas, edad y estilo, promueva el conocimiento de la respuesta estructural de las mismas ante eventos sísmicos, con la referencia histórica de que estos eventos, ya ocurrieron en este ámbito.
En este contexto, el presente artículo científico aborda la clasificación tipológica de las edificaciones del Centro Histórico de Quito, con la premisa de que acciones preventivas y de recuperación estructural de las edificaciones pueden contribuir al uso correcto y la conservación de este patrimonio cultural de la Humanidad.
Se reconoce internacionalmente que la Metodología de HAZUS utiliza una clasificación estructural, ante las eventuales solicitaciones sísmicas. Se conoce además las curvas de capacidad en diferentes ámbitos Físico - Geográfico ante un mismo evento, por lo que resulta necesario aplicar esta metodología en el Centro Histórico de Quito, para valorar los posibles escenarios desde el punto de vista de vulnerabilidad sísmica, de prevención, y de estimación de riesgos.
Artículo 10.-
Roberto Aguiar, Esteban Pazmiño
Resumen
En la construcción de los nuevos Centros de Investigación y de Post grado de la Universidad de Fuerzas Armadas-ESPE , se tiene ocho Bloques Estructurales, de ellos seis tienen aisladores sísmicos de triple péndulo de fricción, cuyos detalles constructivos se presentan en este artículo.
Para que estas estructuras con aisladores, puedan funcionar de acuerdo a lo calculado, deben desplazarse en el sentido horizontal cantidades considerables sin que tengan obstáculos en su movimiento lo que origina una serie de detalles constructivos sobre todo cuando se conectan un bloque estructural sin aisladores con otro que sí los tiene, como es el caso del bloque de acceso que contiene a las gradas y ascensor, que fue proyectado sin aisladores con los Bloques Estructurales uno y siete que si los tienen.
Se presenta una descripción de cada Bloque Estructural, señalando la ubicación y la construcción de los elementos en los cuales se van a apoyar los aisladores.
En los Bloques Estructurales dos y tres, los aisladores se encuentran sobre las columnas del subsuelo. Las gradas y ascensores de estos bloques inician su movimiento en la planta baja del subsuelo debiendo recorrer un piso que no está aislado hacía los pisos superiores que se encuentran sobre aisladores sísmicos; los detalles constructivos de las estructuras de acceso indicadas se presentan, porque es muy interesante la solución dada por el grupo de calculistas estructurales.
Artículo 11.-
Análisis de los edificios que colapsaron en Portoviejo durante el terremoto del 16 de abril de 2016
Roberto Aguiar, Yordy Mieles
Resumen
El terremoto del 16 de abril de 2016, de magnitud 7.8, colapsó alrededor de 40 edificios de hormigón armado, ubicados en el Centro de Portoviejo, con dolorosas pérdidas de vidas y un cuantioso perjuicio económico.
Varias son las causas que llevaron al colapso a estos edificios, lo que se analiza en el presente artículo, entre las que se destacan: i) la magnitud del sismo reflejada en los espectros de respuesta, obtenidos en la ciudad de Portoviejo, que para el rango de periodos que están alrededor de 0.5 segundos superó notablemente a los espectros que prescriben el Código Ecuatoriano de la Construcción del 2000, y las Normas Ecuatorianas de la Construcción de 2011 y 2015; ii) construcción de nuevos pisos sobre los ya existentes sin reforzar las estructuras; iii) estructuras bastante flexibles que tuvieron grandes desplazamientos iv) la tipología estructural que obliga a que las construcción tengan la planta baja con una altura de 5 m y mezzanines, y v) amplificación de las ondas sísmicas por efecto de sitio.
Artículo 12.-
Roberto Aguiar, Marcos Zevallos, Edgar Menéndez, Jorge Palacios, Lincoln García,
Yordy Mieles, Carlos Villacreces.
Resumen
Durante el terremoto del 16 de abril de 2016 de Pedernales, de Magnitud 7.8 un número considerable de gradas de edificios de Manta y Portoviejo, tuvieron un mal comportamiento sísmico, lo que obligará a estudiar con más detenimiento esta problemática. En éste artículo se presentan algunos casos de gradas que colapsaron durante el sismo o van a ser derrocadas.
Posteriormente se analiza el comportamiento sísmico y reforzamiento propuesto de la grada de acceso a los Bloques Estructurales de los Edificios de la Facultad de Administración y Economía de la Universidad Técnica de Manabí, de la ciudad de Portoviejo.
Artículo 13.-
Roberto Aguiar, Diego Muñoz, Sebastián Serrano
Resumen
El Bloque Estructural del Parqueadero de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí (ULEAM) sufrió daños de columna corta en el pórtico central (D) y colapso de mampostería en el pórtico antes mencionado debido al terremoto que se produjo el 16 de abril del 2016 con epicentro en Pedernales y un grado de 7.8 que a futuro se denominará 16 A. Además, se produjo una falla en la escalera principal y el colapso casi total de sus paredes, en sus dos primeros pisos, ubicada en el centro del pórtico A.
En este artículo se presenta el análisis sísmico realizado, utilizando el Método Espectral, ante los espectros hallados en la ciudad de Manta del terremoto del 16 A para tres casos: i) Estructura original con problemas de columna corta en el Pórtico D; ii) Eliminación del Problema de columna corta con la creación de muros de corte; y, iii) El caso anterior más la incorporación de disipadores de energía tipo TADAS.
Artículo 14.-
Roberto Aguiar, Marcos Zevallos, Julieth Córdova
Resumen
Se analiza el comportamiento sísmico que tuvo la Facultad de Filosofía de la Universidad Técnica de Manabí, durante el terremoto del 16 de abril de 2016, de magnitud 7.8.
Durante el terremoto, la mampostería de los dos primeros pisos sufrió un daño extensivo en la mampostería, que era pesada y rígida; por lo que se decidió cambiar de material de las paredes a uno que sea liviano y flexible, en la reconstrucción.
Posteriormente se realiza el análisis sísmico de uno de los Bloques Estructurales ante el espectro de respuesta elástico obtenido en la Universidad Técnica de Manabí, empleando el Método Espectral.
Se presentan los resultados del análisis con mampostería pesada y con mampostería liviana; encontrando que con esta última opción se disminuye la deriva de piso en forma apreciable
Artículo 15.-
Roberto Aguiar, Fernando del Castillo, Carlos Cárdenas, Daniel Vera, Stephania Empuño
Resumen
La Ingeniería Sísmica se soporta en tres pilares que son: el sismo, el suelo en el que se encuentra la edificación y la concepción estructural. En el caso del edificio de la Facultad de Medicina de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, que tiene más de veinte años de existencia, el sismo de diseño fue el recomendado por el Código Ecuatoriano de la Construcción de 1977; tiene dos bloques estructurales y uno de ellos se encuentra muy próxima a una quebrada; la estructura responde al nivel de conocimientos de la época en que se diseñaba sin tener muy en cuenta que es fundamental que un eje de columnas continúe desde la planta baja a la última en la misma vertical, que es mejor mantener la misma sección de vigas en un piso y tener vigas descolgadas en los dos sentidos. Los tres últimos puntos indicados adolece el edificio de la Facultad de Medicina y lo convierte en vulnerable ante la acción de los sismos.
Los dos Bloques Estructurales de la Facultad de Medicina se encuentran separados por una junta; en primera instancia se creía que el único bloque afectado era el Bloque 2, el cual se encuentra de lado derecho si nos colocamos frente a esta Facultad, y por esto no se había tomado en cuenta al Bloque 1. Hasta el momento en que las paredes fueron derrumbadas se pudo notar el daño que ocasionó el terremoto del 16 de Abril en la estructura del Bloque 1, dando paso a hacer el análisis necesario.
Dos fueron las causas del daño registrado en algunas columnas; la primera tiene que ver con un desplazamiento de uno de los bloques estructurales por encontrarse muy próxima a una quebrada. Este tema no se aborda en el presente artículo y debe ser resuelto por un especialista en suelos.
La segunda causa está relacionada con la falla de columna corta que causó un daño apreciable en 3 columnas en el Bloque Estructural 1 y en dos columnas del Boque Estructural 2 y se resuelve el problema encamisando las columnas falladas y convirtiendo a todas las columnas cortas en largas.
Se realizó el análisis sísmico de la estructura reforzada considerando el espectro obtenido en la ciudad de Manta, del terremoto del 16 de abril de 2016, que tuvo una magnitud de 7.8. Este espectro presenta ordenadas más altas que el espectro que reporta la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-15. Se realizó considerando mampostería pesada y con mampostería liviana; la mejor opción es la última.
El reforzamiento propuesto es para que los Bloques Estructurales de la Facultad de Medicina sean operativos y puedan trabajar con seguridad. De registrarse un terremoto similar al de 2016, la estructura va a responder adecuadamente pero existirá daño en elementos no estructurales, para minimizar este daño es importante encamisar todas las columnas perimetrales y convertirlas en columnas largas. Además de ello se recomienda colocar disipadores de energía.
Se destaca que la rehabilitación de los dos Bloques Estructurales de la Facultad de Medicina debe hacerse con paredes livianas y flexibles; con Gypsum.
Artículo 16.-
Descripción de un modelo 2d de estructura portuaria en OPENSEES y cálculo de rótulas plásticas
Abel Zambrano, Pablo Caiza
Resumen
En este artículo se describe un modelo 2D sintético desarrollado en OpenSees, de un muelle apoyado sobre pilotes, capaz de representar el comportamiento no lineal de la estructura ante cargas cíclicas. Se explica los nudos y elementos del pilote, así como la sección transversal que es modelada con fibras. La interacción suelo-estructura es considerada a través de resortes discretos no lineales horizontales y verticales. Se propone un procedimiento para obtener la curvatura a lo largo del pilote, a partir de las curvas esfuerzo-deformación del hormigón en las fibras extremas opuestas. La rotación plástica se obtiene mediante integración numérica de una región plástica definida en cada instante de carga, cuando se alcanza la curvatura de fluencia. Finalmente se calcula la longitud plástica en el cuerpo y la cabeza del pilote, donde esta última se obtiene por la contribución independiente de la flexión y la adherencia.
Artículo 17.-
Victor Schmidt Díaz
Abstract
All earthquake monitoring networks require extensive additional information about the soil conditions in which ground motions are recorded. In the case of a strong motion network, identify the soil type using techniques systematically applied is essential to validate the recorded records.
In the Earthquake Engineering Laboratory (LIS) at the University of Costa Rica, some techniques were implemented based on the measurement of surface waves that allowed the characterization of soils under the accelerographic stations.
These techniques are: H/V (spectral ratio of the horizontal component from the vertical), FK (frequency-wavenumber) and SPAC (spatial autocorrelation). In the latter two cases, from dispersion and autocorrelation curves, an inverse algorithm is applied to generate models to obtain velocity profiles VS vs. depth. With these techniques it was possible to obtain critical parameters such as the fundamental period (T0) and Vs30 for more than 30 sites.
In general, the LIS's strong motion network instruments are generally located on alluvial valleys, ash or lacustrine deposits. Therefore, there is a predominance of soft soil sites which is defined as S3 according to the Costa Rican Seismic Code 2010 (CSCR-2010), which is characterized according to Vs30 between 180 m / s and 350 m / s.
We also found that more than half of the sites could be characterized as S 2 type, which corresponded to values of Vs30 between 350 m / s to 760 m / s. Only in a very few places soft soils (Vs30 <180 m / s) and the engineering rock (Vs30> 760 m / s) PREDOMINATED, corresponding to S4 and S1, respectively according to CSCR-2010 soil classification. S1, S2, S3and S4 correspond approximately to (A+B), C, D and E soil types respectively, based on NEHRP classification (FEMA-450, 2003).
Artículo 18.-
Roberto Aguiar, Henry Coyago
Resumen
Luego del terremoto del 16 de abril de 2016, que dejó 660 muertos y pérdidas económicas superiores a los 3200 millones de dólares, se vio la necesidad de cambiar los sistemas constructivos tradicionales e incorporar a las estructuras sistemas de control pasivo como es el caso de los disipadores de energía.
Para el nuevo campus de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, ubicado en Santo Domingo, se tiene previsto construir tres Cuerpos Estructurales de un piso y dos Cuerpos de dos pisos. Todo esto forma parte de la primera fase del proyecto dedicado a la Vinculación con la Sociedad.
Para cada Cuerpo Estructural se presentan por lo menos dos alternativas, una de ellas corresponde a la forma tradicional sin disipadores de energía y la otra incluye los disipadores de energía, de esa manera se incorpora amortiguamiento a la estructura y por ende se tiene un mejor comportamiento sísmico.
En el diseño tradicional se presenta una solución muy novedosa desde el punto de vista estructural que consiste en tener dos sistemas resistentes, uno para cargas verticales y otro para sismos. En este último la acción sísmica es resistida por muros de corte con losa maciza y vigas banda que pasan por un lado del muro para tener una articulación en la unión de la viga con el muro.
Artículo 19.-
Carlos M. Piscal A, Francisco López Almansa
Resumen
El aislamiento de base es una exitosa medida de protección sismorresistente para edificios y puentes. En Japón, China, Italia y USA existe una gran cantidad de estructuras aisladas; en Latinoamérica, en Chile, Colombia, Ecuador y Perú se han realizado importantes avances en la implementación de esta tecnología. La mayoría de estos países, cuentan con normas de aislamiento sísmico propio; sin embargo no existe un consenso mundial en los criterios de diseño, con diferencias que afectan, entre otros aspectos, al nivel de amenaza considerado y a las exigencias de revisión de los diseños realizados. Este artículo resume y compara algunas de las prescripciones más importantes de diferentes normas de aislamiento sísmico y se resaltan aspectos relevantes para una futura implementación de un reglamento para Colombia.
Artículo 20.-
Diego Hidalgo, Victor Schmidt, Miguel Cruz
Resumen
La evaluación de la vulnerabilidad sísmica en instalaciones hospitalarias es un tema de mucho interés por su potencial impacto socio-económico. Los hospitales son sistemas complejos que, a diferencia de las estructuras convencionales, poseen una mayor vulnerabilidad no estructural y funcional. La evaluación de la vulnerabilidad puede realizarse de forma detallada o de forma simplificada. Las evaluaciones simplificadas poseen una alta aplicabilidad en la evaluación regional de la vulnerabilidad sísmica ya que permiten obtener un panorama sobre las posibles fuentes de vulnerabilidad de las instalaciones de manera rápida y sencilla, y, permiten realizar comparaciones entre diferentes estructuras con características similares.
Para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica, se aplicaron dos índices de vulnerabilidad cualitativos en 7 centros de salud clase A de Costa Rica. Con los resultados de las evaluaciones se ha desarrollado una metodología para caracterizar el desempeño de las estructuras mediante curvas de fragilidad obtenidas de la literatura. La calibración de las curvas de fragilidad se realizó evaluando los daños observados en los centros de salud ante eventos sísmicos históricos concluyendo con una nueva propuesta a utilizar en futuras evaluaciones.
