Tesis de Maestría en Estructuras Civiles Sismorresistentes

Reforzamiento de nudos exteriores viga-columna de estructuras de concreto armado mediante aleación con memoria de forma

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Reforzamiento de nudos exteriores viga-columna de estructuras de concreto armado mediante aleación con memoria de forma González Alcívar, Anuar Alejandro; Carofilis Gallo, Wilson Wladimir, Director This project develops a seismic retrofit methodology for exterior beam–column joints in reinforced-concrete frames using Fe-SMA, aimed at increasing strength, ductility, and the system’s strength hierarchy. The hypothesis states that a thermally activated Fe-SMA strengthening to induce prestress increases joint shear strength and rotational capacity, mitigating brittle mechanisms. It is justified by the vulnerability of deficient joints in existing buildings and by the lack of standardized modeling and design procedures. A typical joint and a three-story frame with nine joints were modeled in SeismoStruct, considering material nonlinearity. The joints were represented with bilinear moment–rotation links and were evaluated through pushover analysis per ASCE/SEI 41-17, applying gravity loads and incremental lateral loads at master nodes with a rigid diaphragm. The strengthening was defined with Near Surface Mounted Fe-SMA bars, anchorage grout, and thermal activation; for Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni-1(V,C), a recovery stress σ_prestress=350 MPa with 2% prestraining was adopted. Joint capacity increased from 8.3 to 51.0 kN·m. In the frame, peak base shear rose from 52.24 to 85.82 kN (≈64%) and shear failure in first-story columns was delayed relative to yielding. In conclusion, the methodology enables sizing and verification of Fe-SMA strengthening for exterior joints and shows how local improvements translate into global gains in capacity and ductility, leaving a basis for experimental validation. Keywords: Fe-SMA, beam–column joint, three-story frame, pushover analysis, seismic retrofit. Se desarrolla una metodología de retrofit sísmico para nudos exteriores viga–columna en pórticos de concreto armado con Fe-SMA, orientada a aumentar resistencia, ductilidad y jerarquía de resistencia del sistema. La hipótesis establece que un refuerzo Fe-SMA activado térmicamente para inducir presfuerzo incrementa la resistencia al cortante y la capacidad rotacional del nudo, mitigando mecanismos frágiles. Se justifica por la vulnerabilidad de nudos deficientes en edificaciones existentes y por la carencia de procedimientos estandarizados de modelación y diseño. Se modeló en SeismoStruct una unión típica y un pórtico de tres pisos con nueve nudos, considerando no linealidad material. Los nudos se representaron con links bilineales momento–rotación y se evaluaron mediante análisis pushover según ASCE/SEI 41-17, aplicando cargas gravitacionales y cargas laterales incrementales en nudos maestros con diafragma rígido. El refuerzo se definió con barras Fe-SMA Near Surface Mounted, grout de anclaje y activación térmica; para Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni-1(V,C) se adoptó σ_prestress=350 MPa con 2% de pretensado. La capacidad del nudo aumentó de 8.3 a 51.0 kN·m. En el pórtico, el cortante basal máximo pasó de 57,85KN a 95,106 kN (≈64%) y la falla por corte en columnas del primer piso se retrasó respecto de la fluencia. En conclusión, la metodología permite dimensionar y verificar refuerzos Fe-SMA en nudos exteriores y demostrar cómo mejoras locales se traducen en incrementos globales de capacidad y ductilidad, dejando una base para validación experimental.

Evaluación de la durabilidad del hormigón armado en tres estructuras en Manta posterior al sismo del 2016 con ensayos no destructivos

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

Evaluación de la durabilidad del hormigón armado en tres estructuras en Manta posterior al sismo del 2016 con ensayos no destructivos Balcázar Balcázar, Miguel Ángel; Guerra Mera, Juan Carlos, Director This project assesses the durability of reinforced concrete in three in-service residential buildings in Manta, Ecuador, considering post-earthquake conditions (16 April 2016) and different levels of coastal exposure. The objective is to characterize the current condition of concrete and indirectly appraise reinforcement corrosion risk to prioritize preventive maintenance; it is hypothesized that higher marine exposure is associated with less favorable durability indicators. The work is justified because it uses non-invasive techniques applicable to occupied buildings. A visual survey was used to define representative points on beams and columns, and non-destructive tests were applied: rebound hammer testing to estimate compressive strength (Rc), ultrasonic pulse velocity (UPV) to evaluate internal continuity, and surface electrical resistivity (Wenner) as an indicator related to ionic transport; corrosion current density (Ic) was also computed and classified. Data processing included descriptive comparison, analysis of variance, and multiple linear regression with Ic as the dependent variable and Rs–UPV as predictors. Results showed that the most exposed structure had UPV < 3.3 km/s and Rs < 10 kΩ·cm, together with Ic > 1 μA/cm², indicating conditions favorable to intense atmospheric corrosion, with higher relative severity in columns. The other structures exhibited higher Rc and UPV with low variability, although Ic remained > 1 μA/cm² and the most affected element type differed between cases. Overall, the combined END approach provides a consistent diagnosis of durability and corrosion risk, and decreasing Rs and UPV significantly predicts increasing Ic (p < 0.05). Keywords: Durability; Reinforced concrete; Surface resistivity; Ultrasonic pulse velocity; Corrosion. El proyecto evalúa la durabilidad del hormigón armado en tres estructuras de Manta, en contexto post-sismo del 16 de abril de 2016 y exposición al ambiente costero. El objetivo es diagnosticar la condición del material y estimar indirectamente el riesgo de corrosión del acero para orientar mantenimiento; se plantea como hipótesis que menor distancia a la costa y mayor edad se asocian con indicadores menos favorables, justificándose por la necesidad de diagnósticos no invasivos en edificaciones en servicio. Se seleccionaron tres casos (E-1 a 0.5 km, E-2 a 1 km y E-3 a 4 km de la línea costera), se definieron puntos en vigas y columnas mediante inspección visual y se aplicaron ensayos no destructivos: esclerometría (Rc), velocidad de pulso ultrasónico (VPU) y resistividad eléctrica superficial (Wenner); además, se estimó la intensidad de corriente de corrosión (Ic) y se ejecutó análisis estadístico comparativo y multivariado. Los resultados indicaron que E-1 registró VPU <3,3 km/s, Rs <10 kΩ·cm e Ic >1 μA/cm², con mayor afectación en columnas. En E-2 y E-3 se obtuvieron Rc y VPU mayores y baja variabilidad, aunque Ic permaneció >1 μA/cm², concentrándose en vigas en E-2 y en columnas en E-3; el modelo identificó a Rs y VPU como variables influyentes sobre Ic (p<0,05). Se concluye que la combinación de END y análisis estadístico permite un diagnóstico consistente de durabilidad y riesgo de corrosión, y prioriza inspecciones y mantenimiento preventivo en elementos críticos y define criterios para seguimiento periódico en ambiente marino

Evaluación del desempeño sísmico en edificios irregulares de mediana altura de hormigón armado, mediante análisis no lineal dinámico, bajo registros sísmicos de Ecuador

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Evaluación del desempeño sísmico en edificios irregulares de mediana altura de hormigón armado, mediante análisis no lineal dinámico, bajo registros sísmicos de Ecuador Pacheco Contreras, Sergio Andrés; García Troncoso, Natividad Leonor, Director This graduation project evaluates the seismic performance of mid-rise reinforced concrete buildings with structural irregularities in plan and elevation using nonlinear time-history analysis based on real seismic records from Ecuador. The objective is to assess the influence of structural irregularity on inelastic response, displacement demands, and damage concentration, under the hypothesis that irregular configurations exhibit seismic performance governed by more critical damage mechanisms when compared to regular buildings. The study is motivated by the high seismic hazard of the country and the need to better understand the inelastic behavior of structural configurations commonly encountered in local practice. The project was developed through three-dimensional numerical modeling of reinforced concrete benchmark buildings with regular and irregular configurations, incorporating material nonlinearity by means of fiber-based plastic hinges. Real seismic records from the 2016 Pedernales earthquake were selected and processed, and subsequently applied as input motions in nonlinear dynamic analyses. The results showed increases in maximum interstory drifts, lateral displacements, and damage concentration in the irregular models, with differentiated structural responses. Plan irregularity led to higher demand concentration at intermediate stories, whereas vertical irregularity triggered soft-story mechanisms at the base. Based on the evaluation, it is concluded that buildings with structural irregularities may exhibit global displacement demands comparable to those of regular configurations, while concentrating inelastic response and damage in specific regions of the structural system. Keywords: nonlinear time-history analysis, seismic performance, irregular buildings, benchmark models, reinforced concrete. Este proyecto de graduación evalúa el desempeño sísmico de edificaciones de hormigón armado de mediana altura con irregularidades estructurales en planta y en elevación, mediante análisis no lineal dinámico empleando registros sísmicos reales del Ecuador. El objetivo es evaluar la influencia de la irregularidad estructural en la respuesta inelástica, las demandas de desplazamiento y la concentración de daño, bajo la hipótesis de que las configuraciones irregulares presentan un desempeño sísmico condicionado por mecanismos de daño más críticos en comparación con edificaciones regulares. La justificación del estudio se sustenta en la elevada amenaza sísmica del país y en la necesidad de comprender el comportamiento inelástico de configuraciones estructurales frecuentes en la práctica local. El desarrollo del proyecto se realizó mediante la modelación tridimensional de edificios tipo benchmark de hormigón armado con configuraciones regular e irregulares, incorporando no linealidad de material a través de rótulas plásticas tipo fibra. Se seleccionaron y procesaron registros sísmicos reales del terremoto de Pedernales de 2016, los cuales se aplicaron como entrada sísmica para el análisis dinámico no lineal. Los resultados evidenciaron incrementos en derivas máximas, desplazamientos laterales y concentración de daño en los modelos irregulares, con respuestas estructurales diferenciadas. La irregularidad en planta concentró la demanda en niveles intermedios, mientras que la irregularidad en elevación generó mecanismos tipo piso blando en la base. De la evaluación se concluye que edificaciones con irregularidades estructurales pueden presentar demandas globales de desplazamiento similares a las de configuraciones regulares, pero concentrar la respuesta inelástica y el daño en zonas específicas del sistema estructural

Aplicación de la metodología de espectros de respuesta no lineales de aceleración-desplazamiento (ADRS) para diseño por desempeño de sistemas de aislación sísmica.

Mon, 03 Feb 2025 00:00:00 GMT

Aplicación de la metodología de espectros de respuesta no lineales de aceleración-desplazamiento (ADRS) para diseño por desempeño de sistemas de aislación sísmica. Reyes Sánchez, Jorge Andrés; Retamales Saavedra, Rodrigo, Director The present work addresses the application of the Nonlinear Displacement-Acceleration Response Spectra (ADRS) methodology to optimize the selection of elastomeric and frictional isolator properties. This methodology allows a more accurate characterization of the behavior of seismic isolation systems, overcoming the limitations of traditional approaches based on effective stiffness and damping. The development of the project included the generation of ARDS spectra considering objective parameters such as friction coefficient (μ), radius of curvature (R), post creep stiffness (kd) and characteristic strength (Qd). Linear and nonlinear time-response analysis methods were employed, as well as normative target design spectra and seismic records scaled to the target spectrum in the frequency domain. Numerical methods were used to adjust parameters and ensure convergence of the results. The ADRS curves obtained show how the basal shear and displacement results vary according to the selected target properties and the type of analysis used (NLTH or MSA). It is observed that not all the properties used in this study comply with the recentering capacity established in the ASCE/SEI 7-22 standard. These ARDS curves show a way to obtain results in an accurate and agile way. Keywords: ADRS Spectra, Seismic Isolation systems, Elastomeric Systems, Frictional Systems. El presente trabajo aborda la aplicación de la metodología de Espectros No Lineales de Respuesta Desplazamiento-Aceleración (ADRS) para optimizar la selección de propiedades de aisladores elastoméricos y friccionales. Esta metodología permite una caracterización más precisa del comportamiento de los sistemas de aislación sísmica, superando las limitaciones de los enfoques tradicionales basados en rigidez y amortiguamiento efectivos. El desarrollo del proyecto incluyó la generación de espectros ADRS considerando parámetros clave como el coeficiente de fricción (μ), el radio de curvatura (R), la rigidez post fluencia (kd) y la resistencia característica (Qd). Se emplearon métodos de análisis lineales y no lineales de respuesta en el tiempo, así como espectros de diseño objetivo normativos y registros sísmicos escalados al espectro objetivo en el dominio de la frecuencia. Para ello, se utilizaron métodos numéricos que permitieron ajustar parámetros y garantizar la convergencia de los resultados. Las curvas ADRS obtenidas muestran como varían los resultados de corte basal y desplazamientos, de acuerdo con las propiedades objetivo seleccionadas y con el tipo de análisis utilizado (NLTHA o MSA). Se observa, que no todas las propiedades utilizadas en este estudio cumplen con la capacidad de recentrado establecido en la norma ASCE/SEI 7-22. Estas curvas ADRS muestran una manera de obtener resultados de una manera precisa y ágil.