http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/13 FICT Fri, 05 Jun 2026 14:12:36 GMT 2026-06-05T14:12:36Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68461 Análisis comparativo de pérdidas probables mediante curvas de fragilidad para evaluar el impacto del uso de tecnologías de protección sísmica Díaz Méndez, Juan Sebastián; Córdova Faggioni, Paul Fernando; Retamales Saavedra, Rodrigo Alfonso, Director This study aims at evaluating and comparing the structural performance and the expected economic, physical, and human losses of a reinforced concrete building in its conventional configuration and with the incorporation of seismic isolation technologies, through nonlinear static analysis. The hypothesis is that a methodology based on nonlinear static (pushover) analysis, seismic fragility, and vulnerability allows a consistent evaluation of the technical feasibility of both design alternatives, providing a realistic representation of structural behavior and associated losses. The study was carried out through structural modeling of the building and the execution of pushover analyses for both configurations, from which the capacity curve was obtained and subsequently transformed into fragility curves using the SPO2FRAG method. The fragility curves were then converted into vulnerability curves by assigning loss ratios and combined with the site-specific seismic hazard to estimate probable losses. The analysis was supported by national and international standards, as well as specialized computational tools. The results allowed the identification of differences in structural response, damage probability, and expected losses between both configurations. It is concluded that the applied methodology constitutes an appropriate tool for comparing the probable losses of conventional and seismically isolated solutions, providing relevant information for seismic risk mitigation and structural design decision-making. Keywords: Seismic isolation, Pushover, Fragility, Probable losses El presente estudio tiene como objetivo evaluar y comparar el desempeño estructural y las pérdidas económicas, físicas, materiales y humanas de una edificación de hormigón armado en su configuración convencional y con incorporación de tecnologías de aislación sísmica, mediante el uso de análisis estáticos no lineales. Se plantea como hipótesis que una metodología basada en análisis no lineal estático (pushover), fragilidad y vulnerabilidad sísmica permite evaluar de manera consistente la viabilidad técnica de ambas alternativas de diseño, representando de forma realista el comportamiento estructural y las pérdidas asociadas. El desarrollo del estudio se llevó a cabo mediante el modelado estructural del edificio y la ejecución de análisis pushover en ambas configuraciones, a partir de los cuales se obtuvo la curva de capacidad, transformada en curvas de fragilidad mediante el método SPO2FRAG. Las curvas de fragilidad fueron convertidas en curvas de vulnerabilidad mediante la asignación de índices de pérdida y combinadas con la amenaza sísmica del sitio para la estimación de pérdidas probables. El análisis se apoyó en estándares nacionales e internacionales y herramientas computacionales especializadas. Los resultados permitieron identificar diferencias en la respuesta estructural, la probabilidad de daño y las pérdidas esperadas para ambas configuraciones. Se concluye que la metodología aplicada constituye una herramienta adecuada para comparar las pérdidas probables de soluciones convencionales y con aislación sísmica, aportando información relevante para la mitigación del riesgo sísmico y la toma de decisiones en el diseño estructural Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68461 2026-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68459 Efecto de uso de factores de seguridad para el diseño de sistemas de aislación sísmica elastomérica en el desempeño sísmico de infraestructura crítica Naspud Redrován, Luis Alejandro; Retamales Saavedra, Rodrigo, Director Hospital infrastructure represents a critical system whose post-seismic functionality is essential for emergency response. Elastomeric seismic isolation systems constitute the most effective technology to ensure this operational continuity; however, the disparity in safety factors among international standards generates uncertainty regarding their actual effect on seismic performance. This study evaluates the effect of normative safety factors on the seismic performance of elastomeric isolators for a ten-story hospital, through incremental dynamic analysis and analytical fragility curves, with the objective of providing quantitative evidence for the selection of appropriate normative criteria in the Ecuadorian context. Four elastomeric isolation systems were designed applying the requirements of Eurocode 8, NCh 2745, NTE E.031, and GB 50011, resulting in 163 devices distributed in four types according to vertical load level. The designed systems were implemented in a nonlinear structural model and subjected to incremental dynamic analysis using 22 pairs of seismic records with moment magnitude Mw ≥ 7.5 and high energy content in the period range of 3 to 5 seconds. The resulting fragility curves revealed that Eurocode 8, NCh 2745, and NTE E.031 produce median limit-state values for the critical isolators between 0.65g and 0.67g, statistically equivalent levels exceeding the site design PGA. The GB 50011 standard generated the greatest seismic vulnerability with a median of 0.50g, despite producing the dimensionally most robust system with 164.5 m³. The selection of the normative framework significantly determines both the dimensions and the seismic performance of the isolation system, with Eurocode 8 being the most efficient alternative in the performance-to-material ratio for the analyzed conditions. Volumetric conservatism does not guarantee greater seismic safety; the adequate distribution of hysteretic mechanisms constitutes the determining factor of system performance. Keywords: Seismic isolation, normative sa La infraestructura hospitalaria constituye un sistema crítico cuya funcionalidad post sismo es indispensable para la respuesta de emergencia. Los sistemas de aislación sísmica elastomérica representan la tecnología más efectiva para garantizar esta operatividad; sin embargo, la disparidad de factores de seguridad entre normativas internacionales genera incertidumbre sobre su efecto real en el desempeño sísmico. El presente estudio evalúa el efecto de uso de factores de seguridad normativos en el desempeño sísmico de aisladores elastoméricos para un hospital de diez pisos, mediante análisis dinámico incremental y curvas de fragilidad derivadas analíticamente, con el objetivo de proveer evidencia cuantitativa para la selección de criterios normativos apropiados en el contexto de países carentes de normativa para aislación sísmica. Se diseñaron cuatro sistemas de aislación elastomérica aplicando los requisitos de los estándares: Eurocódigo 8, NCh 2745, NTE E.031 y GB 50011. El sistema de aislación sísmica comprendió 163 dispositivos distribuidos en cuatro tipos, definidos según el nivel de carga vertical completa. Los sistemas diseñados fueron implementados en un modelo estructural no lineal y sometidos a análisis dinámico incremental utilizando 22 pares de registros sísmicos con magnitud Mw ≥ 7.5 y alto contenido energético en el rango de períodos de 3 a 5 segundos. Las curvas de fragilidad resultantes revelaron que el Eurocódigo 8, NCh 2745 y NTE E.031 producen medianas del estado límite de los aisladores críticos entre 0.65g y 0.67g, niveles estadísticamente equivalentes y superiores al PGA de diseño del sitio. La normativa GB 50011 generó la mayor vulnerabilidad sísmica con una mediana de 0.50g, pese a producir el sistema dimensionalmente más robusto con 164.5 m3. La selección del marco normativo determina de manera significativa tanto las dimensiones como el desempeño sísmico del sistema de aislación, siendo el Eurocódigo 8 la alternativa de mayor eficiencia en la relación desempeño-material para las condiciones analizadas. El conservadurismo volumétrico no garantiza mayor seguridad sísmica. La distribución adecuada de mecanismos histeréticos constituye el factor determinante del desempeño del sistema de aislación. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68459 2026-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68456 Evaluación del desempeño sísmico de conexiones de acero precalificadas (RBS, Conexión END-PLATE 4E y WUF-W) en un edificio de mediana altura de uso residencial en la ciudad de Loja Guamán Cevallos, Brayan Joel; Jaramillo Castillo, Luis Enrique; Flores Zambrano, Walter James, Director This Integrated Project analyzes the seismic behavior of special moment frames in a mid-rise steel residential building, evaluating the influence of the prequalified RBS, END-PLATE 4E, and WUF-W connections. The objective is to characterize the regulatory requirements established in AISC 341, AISC 358, and NEC-SE-2015, verify the failure mechanism, and determine the demand-capacity relationship of the structural system. It is hypothesized that, by complying with the regulatory provisions, the three connection types exhibit adequate ductile behavior and guarantee satisfactory seismic performance. The justification for the study lies in the need to optimize seismic-resistant design in steel buildings located in areas of intermediate seismic hazard. The project was developed using three-dimensional modeling of the building in a finite element program. ASTM A36 steel profiles were used, gravitational and lateral loads were applied according to NEC-SE-2015, and static, dynamic, and pushover analyses were performed. Drift, base shear, eccentricity control, and plastic hinge formation were verified, considering the acceptance criteria established by current regulations. The results demonstrated that the three connections met the drift limits (less than 2%) and exhibited the weak beam-strong column mechanism. It is concluded that the RBS, END-PLATE 4E, and WUF-W connections guarantee overall ductility and adequate seismic performance when designed according to regulations, allowing their classification as SMF systems. Keywords: Integrated Project, Prequalified Connections, Pushover Analysis, Seismic Design, Steel Structures. El presente Proyecto Integrador analiza el comportamiento sísmico de pórticos especiales a momento en un edificio residencial de acero de mediana altura, evaluando la influencia de las conexiones precalificadas RBS, END-PLATE 4E y WUF-W. El objetivo consiste en caracterizar los requisitos normativos establecidos en AISC 341, AISC 358 y NEC-SE-2015, verificar el mecanismo de falla y determinar la relación demanda–capacidad del sistema estructural. Se plantea como hipótesis que, al cumplir con las disposiciones normativas, las tres tipologías de conexión desarrollan un comportamiento dúctil adecuado y garantizan un desempeño sísmico satisfactorio. La justificación del estudio radica en la necesidad de optimizar el diseño sismorresistente en edificaciones metálicas ubicadas en zonas de amenaza sísmica intermedia. El desarrollo del proyecto se realizó mediante el modelado tridimensional del edificio en un programa de elementos finitos. Se utilizaron perfiles de acero ASTM A36, se aplicaron cargas gravitacionales y laterales conforme a la NEC-SE-DS-2015 y se ejecutaron análisis estático, dinámico y análisis no lineal estático (Pushover). Se verificaron distorsión entre pisos, cortante basal, control de excentricidad y formación de rótulas plásticas, considerando los criterios de aceptación establecidos por la normativa vigente. Los resultados demostraron que las tres conexiones cumplieron con los límites permisibles de las derivas de los pisos (menores al 2%) y desarrollaron el mecanismo viga débil–columna fuerte. Se concluye que las conexiones RBS, END-PLATE 4E y WUF-W garantizan ductilidad global y desempeño sísmico adecuado cuando se diseñan conforme a normativa, permitiendo su clasificación como sistemas SMF. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68456 2026-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68454 Diseño y evaluación sísmica de un tanque metálico de almacenamiento de 700 m³ considerando interacción fluido–estructura Chang López, Ronald Eugenio; García Troncoso, Natividad Leonor, Director Steel water storage tanks constitute essential infrastructure within industrial facilities, particularly when they form part of fire protection systems, where their proper performance is critical before, during, and after the occurrence of a seismic event. In regions of significant seismic hazard, the structural or functional failure of such systems can lead to severe consequences, not only due to the loss of the stored resource but also because of the impact on facility safety, operational continuity, and personnel protection. Despite their importance, in professional practice the seismic analysis of storage tanks is often carried out using simplified approaches, without explicitly considering fluid–structure interaction effects or the actual conditions of the foundation soil. During a seismic event, the fluid contained within the tank does not behave as a rigid mass acting integrally with the structure, but rather interacts dynamically with the tank walls, generating additional hydrodynamic pressures and distinct vibration modes. This behavior gives rise to impulsive and convective components of the fluid motion, which significantly influence the global seismic response of the tank, particularly in terms of lateral forces, overturning moments, and foundation stability. Neglecting these effects may lead to inaccurate estimates of seismic demands, thereby compromising the structural performance and safety of the system under design-level earthquakes. In addition, the geotechnical conditions of the site represent a critical factor in the seismic response of the tank. The foundation soil not only provides structural support but also actively participates in the transmission and amplification of seismic actions. Variability in its mechanical properties may result in differential settlements, stress concentrations, and changes in support conditions, which become more critical under dynamic loading. In storage tanks, even moderate ground deformations can induce additional stresses in the steel shell and alter the distribution of contact pressures, adversely affecting the global stability of the system. Furthermore, soils with low shear strength, high compressibility, or unfavorable behavior under cyclic loading may experience stiffness degradation during seismic excitation, increasing the risk of sliding and overturning of the tank. In the case of saturated granular soils, the potential for liquefaction constitutes a particularly critical IV issue, as the reduction in effective soil strength may lead to excessive deformations, permanent displacements, or even a complete loss of structural support, regardless of adequate structural design of the tank. Within this context, the present research is justified by the need to develop an integrated seismic analysis of a 700 m³ steel water storage tank, explicitly incorporating fluid–structure interaction effects and considering the foundation soil conditions. By applying the equivalent dynamic model proposed by Housner and adopted by international standards such as API 650, the impulsive and convective components of the fluid response and their associated seismic demands are evaluated. In addition, the global stability of the system is verified through checks for overturning, sliding, and foundation contact pressures, considering both full-tank conditions and scenarios with minimum water levels. In this manner, the research contributes to reducing the uncertainty associated with the seismic design of storage tanks, providing a coherent and applicable technical methodology that enhances structural safety, system reliability, and informed decision-making in the design of critical industrial infrastructure located in seismic regions Keywords: Design, sismic evaluation, tank Los tanques metálicos de almacenamiento de agua constituyen infraestructuras esenciales dentro de instalaciones industriales, particularmente cuando forman parte de sistemas contra incendios, donde su correcto funcionamiento resulta crítico antes, durante y después de la ocurrencia de un evento sísmico. En zonas con amenaza sísmica significativa, la falla estructural o funcional de este tipo de sistemas puede ocasionar consecuencias graves, no solo por la pérdida del recurso almacenado, sino también por el compromiso de la seguridad de las instalaciones, la continuidad operativa y la integridad del personal. A pesar de su importancia, en la práctica profesional es común que el análisis sísmico de tanques de almacenamiento se realice mediante enfoques simplificados, sin considerar de manera explícita los efectos de la interacción fluido–estructura ni las condiciones reales del suelo de cimentación. Durante un evento sísmico, el fluido contenido en el tanque no se comporta como una masa rígida solidaria a la estructura, sino que interactúa dinámicamente con las paredes del tanque, generando presiones hidrodinámicas adicionales y modos de vibración diferenciados. Este comportamiento da lugar a la aparición de componentes impulsivas y convectivas del movimiento del fluido, las cuales influyen de forma determinante en la respuesta sísmica global del tanque, particularmente en la magnitud de las fuerzas laterales, los momentos volcadores y la estabilidad de la cimentación. Ignorar estos efectos puede conducir a estimaciones imprecisas de las demandas sísmicas, comprometiendo el desempeño estructural y la seguridad del sistema frente a sismos de diseño. Adicionalmente, las condiciones geotécnicas del sitio representan un factor crítico en la respuesta sísmica del tanque. El suelo de fundación no solo actúa como elemento de soporte, sino que participa activamente en la transmisión y amplificación de las acciones sísmicas. La variabilidad de sus propiedades mecánicas puede generar asentamientos diferenciales, concentraciones de esfuerzos y cambios en las condiciones de apoyo, los cuales adquieren mayor relevancia bajo cargas dinámicas. En tanques de almacenamiento, incluso deformaciones moderadas del terreno II pueden inducir esfuerzos adicionales en la envolvente metálica y alterar la distribución de presiones de contacto, afectando la estabilidad global del sistema. Asimismo, suelos con baja resistencia al corte, alta compresibilidad o comportamiento desfavorable frente a cargas cíclicas pueden experimentar pérdidas de rigidez durante la excitación sísmica, incrementando el riesgo de deslizamiento y volcamiento del tanque. En el caso de suelos granulares saturados, el potencial de licuación constituye un aspecto especialmente crítico, ya que la reducción de la resistencia efectiva del suelo puede provocar desplazamientos permanentes o la pérdida total de soporte de la estructura, incluso cuando el diseño estructural del tanque cumple con los criterios normativos. En este contexto, la presente investigación se justifica por la necesidad de desarrollar un análisis integral del comportamiento sísmico de un tanque metálico de almacenamiento de agua con capacidad de 700 m³, incorporando de manera explícita la interacción fluido–estructura y considerando las condiciones del suelo de cimentación. Mediante la aplicación del modelo dinámico equivalente propuesto por Housner y por normativas como la API 650, se evalúan las componentes impulsiva y convectiva del fluido, así como las demandas sísmicas asociadas. Complementariamente, se verifica la estabilidad global del sistema mediante criterios de volcamiento, deslizamiento y presiones de contacto, tanto para condiciones de tanque lleno como para escenarios con niveles mínimos de agua. De esta manera, la investigación contribuye a reducir la incertidumbre asociada al diseño sísmico de tanques de almacenamiento, proporcionando una metodología técnica coherente y aplicable que permite mejorar la seguridad estructural, la confiabilidad del sistema y la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras industriales críticas en zonas sísmica Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68454 2025-01-01T00:00:00Z