Revista Científica de Ingeniería, Industria y Arquitectura
Vol.8, Núm.15 (ene-jun 2025) ISSN: 2737-6451
Cita sugerida: Ulcuango-Cabascango, J., & Villavicencio-Cedeño, E. (2025).
Comparación estructural del punto de desempeño mediante el método
pushover para tres sistemas de estructuras diferentes. Revista Científica
FINIBUS – Ingeniería, Industria y Arquitectura, 8(15), 1-15.
https://doi.org/10.56124/finibus.v8i15.001
DOI: https://doi.org/10.56124/finibus.v8i15.001
Recibido: 18-07-2024 Revisado: 15-11-2024
Aceptado: 20-11-2024 Publicado: 24-01-2025
Artículo de investigación
Comparación estructural del punto de desempeño
mediante el método pushover para tres sistemas de
estructuras diferentes
Josué Ernesto Ulcuango-Cabascango[1]
Erik Gabriel Villavicencio-Cedeño [1]
[1] Universidad Estatal del Sur de Manabí (UNESUM). Facultad de Ciencias Técnicas. Carrera de Ingeniería Civil. Jipijapa, Ecuador
Autor para correspondencia: erik.villavicencio@unesum.edu.ec
Resumen
El objetivo de esta investigación versa en comparar la estructura al punto de desempeño mediante el método pushover a tres
sistemas de estructuras diseñadas para un edificio de hormigón armado de 8 niveles. Se efectuó mediante una investigación
documental, aplicada y descriptiva, haciendo énfasis en la recopilación e indagación de datos teóricos para un análisis estático
no lineal de estructuras. Los principales resultados del análisis demostraron que el punto de desempeño y ductilidad de los tres
sistemas de estructuras sismorresistentes mediante el análisis pushover, deben cumplir con los criterios de aceptabilidad a través
de la curva de capacidad estructural del edificio. Se concluye que el ámbito de esta investigación es desarrollado para demostrar
el desempeño y ductilidad estructural por el análisis estático no lineal mediante el programa Etabs.
Palabras Clave: sistemas de estructuras, desempeño, ductilidad, sismorresistente, pushover.
Structural comparison of performance point using pushover method for three different
structure systems
Abstract
The objective of this research is to compare the structure at the point of performance using the pushover method to three
structural systems designed for an 8-story reinforced concrete building. It was carried out through documentary, applied and
descriptive research, emphasizing the collection and information of theoretical data for a non-linear static analysis of structures.
The main results of the analysis demonstrate that the performance and ductility point of the three seismic structure systems
through pushover analysis must meet the acceptability criteria through the structural capacity curve of the building. It is
concluded that the scope of this research is developed to demonstrate structural performance and ductility by nonlinear static
analysis using the Etabs program.
Keywords: structural systems, performance, ductility, earthquake resistance, pushover.
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1. Introducción
La ingeniería estructural es una de las ramas tradicionales de
la ingeniaría civil caracterizada por emplear aspectos de
diseños y cálculos matemáticos en la parte estructural de una
edificación u obras civiles, para la implantación en diversos
ámbitos constructivos. Un proyecto enmarcado a ver la
perspectiva y conocer el comportamiento de los sistemas
estructurales en sus diferentes aspectos de diseño y análisis
para ser aplicado en la realidad, ayuda a conocer la eficiencia
del edificio al momento de estar sujeta a las acciones
sísmicas producidas por la naturaleza.
La característica principal de esta investigación es demostrar
la importancia de las solicitaciones de diseño y análisis
estructural por el método no lineal, conociendo la cuasi
realidad de las deformaciones inelásticas en proporción al
desplazamiento y nivel de desempeño en el rango no lineal
de la estructura.
Considerando que el Ecuador se encuentra ubicado en una
de las regiones con mayor actividad sísmica por el
movimiento de las placas tectónicas de la Placa de Nazca y,
su ubicación sobre el Cinturón de Fuego del Pacífico, las
edificaciones implementadas en el país, presentan problemas
de diseño y análisis estructural siendo vulnerables ante
eventos sísmicos de gran intensidad.
El propósito de esta investigación se efectuó en comparar el
punto de desempeño y ductilidad de tres sistemas de
estructuras diferentes mediante el análisis no lineal basado
por el método pushover, en determinación a los
desplazamientos adquiridos por las fuerzas cortantes y los
criterios de aceptabilidad a través de la curva de capacidad
estructural del edificio.
2. Principios teóricos. Peligrosidad sísmica
Sismicidad
Denominado al estudio de una continua deformación de la
litosfera o placas tectónicas, que implican establecer los
análisis y registros de intensidad, grado y número de sismos
por las fallas (sismicidad), en relación a la mecánica de
rocas, sismología, geología estructural, entre otras, para
determinar la frecuencia de los movimientos producidos en
una determinada zona de la región geográfica (Muñoz-
Martín & de Vicente, 2010).
Analisis estructural
La función del análisis estructural es evaluar las fuerzas
internas y las deformaciones del sistema estructural,
estableciendo el cumplimiento de los requisitos de
resistencia, funcionamiento y estabilidad en su estructura, de
modo que se realizara los procedimientos analíticos para el
análisis estructural, debiendo cumplir con la compatibilidad
de deformaciones y el equilibrio de fuerzas (ACI Committee
318, 2014).
Sistema estructural
Consiste en la unificación de miembros, nudos y conexiones,
donde cada uno cumple una función específica. Un miembro
estructural puede pertenecer a uno o más sistemas
estructurales, cumpliendo funciones diferentes en cada
sistema y debiendo cumplir con todos los requisitos de
detallado de los sistemas estructurales a los que pertenece.
Los nudos y conexiones son lugares comunes a los miembros
que se interceptan o son elementos utilizados para conectar
un miembro a otro, pero la distinción entre miembros, nudos
y conexiones puede depender de la forma como se idealice
la estructura en su diseño (ACI Committee 318, 2014).
a) Sistema con pórticos especiales resistentes a momento
Son pórticos utilizados con capacidades de resistir
combinaciones de fuerza cortante, momento y fuerza
axial al instante de que se genere las fuerzas sísmicas de
un sismo intenso (Moehle, 2015).
b) Sistema con muros estructurales
Son sistemas especiales que están proporcionados para
resistir combinaciones de corte, momento y fuerza axial,
sin recibir perdidas críticas de rigidez, que surgen cuando
un edificio se balancea a través de múltiples ciclos de
desplazamiento durante un fuerte terremoto o sismo
intenso (Moehle, 2015).
c) Sistemas arriostrados concéntricamente
Son arriostramientos con condición de diseño usual para
que cualquier estructura reticulada evite los esfuerzos de
flexión y corte en los elementos que los integra, por las
acciones laterales de viento y sismo que se inducen en la
estructura por los esfuerzos axiales de tracción y
compresión (Crisafulli, 2018).
No linealidad de los materiales
Es el esfuerzo de deformación del hormigón confinado y no
confinado que tienden a mostrar un enfoque unificado de
esfuerzo-deformación de armaduras rectangulares y
circulares, consistente en la ejecución de cargas a
compresión monótona (carga que sigue tendencias muy
pronunciadas de subida o de bajada) para una velocidad lenta
(cuasi-estática), que determinará la ductilidad del material
(Mander et al., 1988).
No linealidad de las secciones
a) Momento curvatura
Las relaciones de momento-curvatura es contemplada en tres
zonas de trabajado momento actuante (M), momento cedente
(My) y momento ultimo (Mu), dado a M ≤ My es la zona
donde el elemento no presenta daño y es elástica, siendo My
el momento de fluencia, es decir que el elemento empieza a
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estructuras diferentes.
ceder o a deformarse continuamente durante su
desplazamiento, y dado al momento último (Mu) el elemento
empieza a perder resistencia a mayor grado, hasta llegar a un
punto crítico donde se le es considerado inservible (Aguiar
et al., 2015).
b) Momento rotación
El diagrama de momento-rotación mostrada por la
nomenclatura de la ASCE-41 es idealizada para hallar las
relaciones de momento-rotación, donde el eje horizontal del
diagrama hace referencia a una rotación (θ) o
desplazamiento (∆) es decir a una deformación y en el eje
vertical a una fuerza (Q/Qy). En efecto para el caso de
flexión Q/Qy seria M/My, y en síntesis el valor para el punto
B es la unidad, como tal el momento es el de fluencia My
que está asociado a una rotación θy (Aguiar et al., 2015).
Análisis Estático No Lineal pushover
Un análisis no lineal (NSP) incorporará las características de
carga-deformación no lineal de los elementos del edificio
que deberá estar sujeto a las cargas laterales que aumentan
monótonamente, para determinar el punto de desempeño de
la estructura por el sismo de diseño.
La capacidad de una estructura es evaluada a partir de un
análisis estático no lineal, denominado análisis pushover que
representa la susceptibilidad de la estructura a partir de una
representación bilineal del espectro de capacidad (Vargas,
2013).
El análisis estático no lineal consiste en una serie de análisis
estáticos lineales secuenciales en los que la matriz de rigidez,
y el vector de carga, se adaptan para representar los efectos
de inicio de daño y la forma de desviación modal de la
estructura a medida que la respuesta de carga y deformación
aumenten de manera escalonada (National Institute of
Standards and Technology, 2017).
Desplazamiento del nodo de control
Mediante los criterios de la ASCE/SEI 41-17 (2017), la
relación entre la fuerza cortante y el desplazamiento lateral
del nodo de control para la curva de capacidad se establecerá
un desplazamiento del nodo de control que oscilan entre 0 y
150% del desplazamiento objetivo, con propósitos de
estudiar los comportamientos probables de la estructura,
dado que el nodo de control estará sujeta al centro de la masa
en el techo del último nivel del edificio y donde el
desplazamiento se relacionará para las fuerzas sísmicas
especificadas.
Distribución de la carga lateral
La distribución de las cargas laterales se aplicará al modelo
en proporción a la distribución de masa en el plano de cada
diafragma de piso, es decir la distribución vertical de dichas
fuerzas será proporcional a la forma del modo fundamental
en la dirección considerada. Además, las cargas
gravitacionales se incluirán en el modelo para su
combinación con las fuerzas sísmicas, aplicando su
direccionalidad tanto en la dirección positiva como en la
dirección negativa, y se utilizarán los efectos sísmicos
máximos para el análisis (American Society of Civil
Engineers, 2017).
Curva fuerza-desplazamiento idealizada para NSP
La curva idealizada (Figura 1) de fuerza-desplazamiento
para el análisis estático no lineal es “la relación que existe
entre el corte de la base y el desplazamiento del nodo de
control para calcular la rigidez lateral efectiva “Ke” y el
límite elástico efectivo “Vy” del edificio”.
Figura 1: Curva idealizada de Fuerza – Desplazamiento, Obtenido
de la norma ASCE/SEI 41-17: Seismic Evaluation and Retrofit of
Existing Buildings. American Society of Civil Engineers. (2017)
Niveles de rendimiento y criterios de aceptación
Los niveles de rendimiento de una estructura son
consideraciones enlazadas al desempeño sísmico que son
inducidas a los daños estructurales, que generalmente se
aplica en tres niveles de rendimiento. Como criterios de
aceptación son aspectos que proporcionan los términos de
deformación y las demandas de fuerza en los componentes o
miembros estructurales (Deierlein et al., 2010).
Ocupación inmediata: nivel de desempeño donde la
estructura (hormigón armado) presenta fisuras o
agrietamientos leves en sus elementos primarios y
desplazamientos insignificantes.
Seguridad de vida: nivel de desempeño que exterioriza
daños significativos en las vigas por flexión, agrietamientos
en elementos no dúctiles, daños en columnas cortas,
recubrimientos con desprendimientos menores,
desplazamiento mayorado con capacidad de causar daños en
los elementos no estructurales y formación de rotulas
plásticas en los elementos dúctiles.
Prevención de colapso: nivel de desempeño con daños
graves en los elementos estructurales, agrietamientos
profundos, daños en los nodos, daños en las columnas y
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vigas, desprendimiento del hormigón con algunos aceros
doblados, formación de rotulas plásticas con mayor
intensidad, desplazamiento con suficiente daño estructural y
permanente, llegando a ser una estructura inestable.
Los criterios de aceptación son características relacionadas a
distintos aspectos, tales como la deriva de piso, y la
formación de rótulas plásticas en base a las respuestas
específicas e integrales de la estructura (Padilla, 2023).
Evaluación del desempeño estructural
Determina los niveles de capacidad o de diseño para
representar la demanda de desempeño a cada etapa de
evaluación en consideración a los esfuerzos, deformaciones,
distorsiones, aceleraciones, y ductilidades en términos de
demandas versus capacidades (Gaxiola-Camacho, 2022).
Ductilidad estructural
La ductilidad es el componente principal para determinar los
daños y asegurar la supervivencia de la estructura ante la
intensidad de fuerzas que recibe por la acción sísmica. Según
el grado de ductilidad se define a una estructura como dúctil
o semidúctil aquellas controladas por deformación y frágiles
aquellas controladas por fuerza, según a la capacidad de
deformarse, redistribuir y disipar energía durante eventos
sísmicos, contribuyendo así a una respuesta más resiliente y
segura (Cueto, 2024).
3. Metodología
La metodología integrada en esta investigación es de carácter
documental, aplicada y explicativa, haciendo énfasis en la
recopilación e indagación de datos teóricos y numéricos con
respecto a la utilización de fuentes existenciales y confiables
para un análisis no lineal de estructuras.
Como enfoque de esta investigación es de tipo cuantitativo,
que de acuerdo a Hernández et al. (2014) se “utiliza la
recolección de datos para probar hipótesis con base en la
medición numérica y el análisis estadístico, con el fin
establecer pautas de comportamiento y probar teorías”.
Los instrumentos empleados a la recolección de información
para este proyecto, son las que se designan a continuación:
Guía de observación: empleada mediante cálculos manuales,
cálculos digitales, hojas de cálculo personalizado y software
“Etabs”.
4. Resultados
4.1. Aspectos generales para el análisis de estructuras
a) Esta investigación es empleada al análisis de tres
sistemas de estructuras de hormigón armado, cada una
con sus distintas propiedades de miembros estructurales,
constituidas en los siguientes sistemas:
• Sistema estructural aporticado de hormigón armado.
• Sistema estructural de hormigón armado con muros de
corte.
• Sistema estructural de hormigón armado con diagonales
concéntricas.
b) La geometría de diseño es empleada con dimensiones
iguales en los tres sistemas, definida en los siguientes
aspectos:
• Longitud en el eje X = 20.00 m (cada vano de 5.00
m).
• Longitud en el eje Y = 18.00 m (cada vano de 6.00
m).
• Área de diseño = 360.00 m2.
• Altura de entrepiso = 3.20 m.
• Número de pisos = 8 niveles.
c) Los tres sistemas estructurales de hormigón armado están
constituidos a optar por una deriva de entre el 1.50% y
1.60%, es decir cada estructura diseñada contemplará de
similares derivas.
4.2. Secciones de elementos para los diseños
estructurales
Las características de las secciones geométricas de cada
elemento estructural fueron empleados de acuerdo a los
requerimientos de prediseño que muestra la norma ACI 318,
donde cada edificio modelado tendrá una capacidad y una
resistencia diferente. La información se presenta en la Tabla
1: Sección geométricas de las columnas;
Tabla 2: secciones geométricas de las vigas;
Tabla 3: secciones geométricas de los muros estructurales y;
Tabla 4: secciones geométricas de las riostras.
Tabla 1: Secciones geométricas de las columnas
Cuadro de columnas
Tipo
Dimensiones
Nivel (m)
b (m)
h (m)
Edificio I
I
1.05
0.95
Nv. +3.20
Nv. +9.60
II
0.95
0.85
Nv. +12.80
Nv. +19.20
III
0.80
0.70
Nv. +22.40
Nv. +25.60
Edificio II
I
0.85
0.75
Nv. +3.20
Nv. +9.60
II
0.75
0.65
Nv. +12.80
Nv. +19.20
III
0.65
0.55
Nv. +22.40
Nv. +25.60
Edificio III
I
0.80
0.70
Nv. +3.20
Nv. +9.60
II
0.70
0.60
Nv. +12.80
Nv. +19.20
III
0.60
0.50
Nv. +22.40
Nv. +25.60
IV
0.90
0.80
Nv. +3.20
Nv. +9.60
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Comparación estructural del punto de desempeño mediante el método pushover para tres sistemas de
estructuras diferentes.
Tabla 2: Secciones geométricas de las vigas.
Cuadro de vigas
Tipo
Dimensiones
Eje
Nivel (m)
b (m)
h (m)
Edificio I
I
0.50
0.60
X
Nv. +3.20
Nv. +25.60
II
0.50
0.65
Y
Nv. +3.20
Nv. +25.60
Edificio II
I
0.40
0.60
X
Nv. +3.20
Nv. +25.60
II
0.40
0.50
Y
Nv. +3.20
Nv. +25.60
Edificio III
I
0.40
0.60
X
Nv. +3.20
Nv. +25.60
II
0.40
0.60
Y
Nv. +3.20
Nv. +25.60
Tabla 3: Secciones geométricas de los muros estructurales
Cuadro de muros
Tipo
Geometría
Nivel (m)
Sentido
Lw (m)
t (cm)
I
5.00
0.40
Nv. +0.00
Nv. +25.60
X
II
6.00
0.40
Nv. +0.00
Nv. +25.60
Y
Tabla 4: Secciones geométricas de las riostras
Cuadro de riostras
Tipo
Geometría
Nivel (m)
D (cm)
t (cm)
I
21.84
1.59
Nv. +3.20
Nv. +12.80
II
19.05
0.95
Nv. +12.80
Nv. +16.00
III
15.24
0.95
Nv. +16.00
Nv. +19.20
IV
14.22
0.95
Nv. +19.20
Nv. +22.40
V
12.70
0.63
Nv. +22.40
Nv. +25.60
Los edificios modelados mediante a los aspectos generales y
la caracterización de los miembros estructurales en
dependencia a cada sistema o modelo, son asignados al
programa ETABS para los respectivos análisis estáticos
lineales y análisis estáticos no lineales (Figura 2).
I.- Edificio
Aporticado
II.- Edificio con
Muros
Estructurales
III.- Edificio con
Diagonales
Rigidizadores
Figura 2: Diseños estructurales de hormigón armado.
4.3. Análisis lineal mediante el peligro símico
El análisis lineal ejecutado para los edificios
sismorresistentes, son desarrollados mediante el uso de la
normativa NEC-15 de Diseño Sismorresistente de Peligro
Sísmico, describiendo de tal manera las características para
el análisis del sistema estructural.
Zonificación sísmica (Tabla 5)
Tabla 5: Valores del factor Z en función de la zona sísmica
adoptada. Fuente: Tomado de la Norma Ecuatoriana de la
Construcción del Capítulo de peligro sísmico y diseño sismo
resistente.
Zona sísmica
I
II
II
IV
V
VI
Valor factor Z
0.15
0.25
0.30
0.35
0.40
≥
0.50
Caracterización
del peligro
sísmico
Intermedia
Alta
Alta
Alta
Alta
Muy
alta
Tipo de suelo
Para este tipo de análisis estructural se asignó un suelo tipo
“D” en dirección a la zonificación seleccionada, en este caso
a la provincia de Imbabura, cantón Otavalo, lo cual es una
región que contiene perfiles de suelos rígidos.
Factores de sitio al perfil del suelo (Tabla 6)
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Tabla 6: Factores de sitio. Fuente: Tomado de la Norma
Ecuatoriana de la Construcción del Capítulo de peligro sísmico y
diseño sismo resistente (2015).
Tipo de perfil
del subsuelo
Zona sísmica y factor Z
I
II
III
IV
V
VI
0.15
0.25
0.30
0.35
0.40
≥0.5
Fa
D
1.6
1.4
1.3
1.25
1.2
1.12
Fd
D
1.62
1.45
1.36
1.28
1.19
1.11
Fs
D
1.02
1.06
1.11
1.19
1.28
1.40
Factor de importancia
El factor de importancia para estos tipos de diseños
estructurales es asignado a un “I = 1.0”, dando a conocer que
es una estructura de edificación tipo residencial.
Coeficiente de ductilidad
También denominado como factor de reducción de
resistencia sísmica, que determina la adaptabilidad o
ductilidad del sistema estructural a diseñarse, el cual se optó
por los sistemas estructurales con pórticos especiales dado a
un coeficiente de “R = 8”.
Irregularidad en elevación y en planta
Cada diseño estructural no presenta ninguna irregularidad en
elevación y en planta, dado a que el diseño por elevación es
constituido simétricamente o constante en su forma vertical
y por su diseño en planta todos los niveles son constituidos
por un centro de rigidez semejante al centro de masa, por
ende, el coeficiente de configuración estructural es asignado
a un “ՓP = 1 y ՓE = 1”.
Coeficiente Ct
Estructura con pórticos especiales de hormigón armado
Ct = 0.055
Coeficiente para cálculo del periodo
Coeficientes para estructura con pórticos especiales de
hormigón armado
= 0.9 (Edificio I)
= 0.75 (Edificio II, Edificio III)
Factor de coeficiente del suelo
El valor utilizado para el coeficiente del suelo es asignado a
un “r = 1”, que es vinculado para el diseño espectral elástico
y que cuyo factor aplica para el uso de todo tipo de suelos,
excepto para un suelo tipo E.
Relación de ampliación espectral
La relación de ampliación espectral es basada en la selección
de la sismicidad de la región a la cual la estructura será
diseñada, dado a esto la selección se basa a un “n = 2.48”,
que son determinadas en relación a las provincias de la
Sierra, Esmeraldas y Galápagos.
Periodo límite inferior
Período límite de vibración inferior que representa al
espectro sísmico en el sismo de diseño.
T = 0.127 seg.
Periodo de vibración estructural
Periodo fundamental de vibración de la estructura definida
mediante la utilización de los coeficientes de dependencia
del tipo de la estructura y la altura máxima de la edificación.
T = 1.018 seg. (Edificio I)
T = 0.626 seg. (Edificio II, Edificio III)
Periodo límite superior
Período límite de vibración superior que representa al
espectro sísmico en el sismo de diseño.
T = 0.698 seg.
Aceleración espectral
Solución del espectro de respuesta elástico de aceleraciones
en dependencia al periodo de vibración de la estructura.
Sa = 0.82 g (Edificio I)
Sa = 1.19 g (Edificio II, Edificio III)
Espectro de diseño (Figura 3)
Figura 3: Espectro de diseño para un T de 4s.
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Comparación estructural del punto de desempeño mediante el método pushover para tres sistemas de
estructuras diferentes.
Relación de cortantes sísmicos (Tabla 7, Figura 4 y
Figura 5).
Tabla 7: Resultados de la relación de los cortantes sísmicos
TABA: Relación de cortantes sísmicos
Sentid
o
C.
Estatico
C.
Dinámico
NEC-SE-DS
Facto
r de
Escal
a
Ve [Ton]
Vd [Ton]
VD = 85%Ve
[Ton]
Edificio aporticado
X
521.10
408.87
442.94
1.083
Y
521.10
410.13
442.94
1.080
Edificio con muros estructurales
X
699.78
418.31
594.81
1.422
Y
699.78
426.21
594.81
1.396
Edificio con diagonales rigidizadores
X
676.43
420.17
574.97
1.368
Y
676.43
423.20
574.97
1.359
Derivas estructurales
Figura 4: Deriva máxima de la historia en el sentido X estructural
Figura 5: Deriva máxima de la historia en el sentido Y estructural
4.4. Análisis Estático No ineal – Pushover
El Análisis Estático No Lineal por el método de pushover
demuestra en estos estudios la comprobación estructural de
los edificios de hormigón armado, donde se evidencia el
comportamiento tanto en los desplazamientos, como en las
rotulaciones de los elementos en el rango no lineal para
determinar el punto de desempeño.
Con los criterios de desempeño se determinó la aceptabilidad
de la estructura ante un evento sísmico, en la que se visualiza
el estado de su comportamiento mediante los
desplazamientos inducidos por el programa Etabs en la
estructura.
No linealidad de los materiales
La no linealidad de los materiales dado a este apartado
demuestra el estado límite del hormigo no confinado y
confinado, donde el hormigón no confinado presenta
fragilidad ante solicitaciones de tracción, pero opta una
buena resistencia a los esfuerzos de compresión, mientras
que el hormigón confinado tiende a mostrar una buena
resistencia a los efectos o esfuerzos de tensión.
No linealidad de las secciones
Dado a los elementos estructurales en relación a los
diagramas de momento – curvatura y momento – rotación,
demuestran las capacidades de comportamiento en el rango
no lineal sobre los aspectos de flexión y flexo compresión en
las estructuras.
Desempeño estructural
El análisis de desempeño estructural para los tres sistemas de
edificios, son aplicados para el sismo de diseño con
propósitos de obtener resultados de desplazamiento, fuerza
cortante, y ductilidad en relación al grado de libertad de la
estructura (Figura 6, Figura 7 y Figura 8).
A) Edificio Aporticado de Hormigón Armado
Figura 6: Análisis de la curva Pushover (Sentido X)
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B) Edificio de Hormigón Armado con Muros
Estructurales
Figura 7: Análisis de la curva Pushover (Sentido X)
C) Edificio de Hormigón Armado con Diagonales
Rigidizadores
Figura 8: Análisis de la curva Pushover (Sentido X)
Curva Pushover mediante el criterio de aceptabilidad
Con los procesos de análisis se determinaron que los
edificios estructurales se encuentran en el rango de
Seguridad de Vida, a excepción del edifico de los diagonales
rigidizadores que presenta un rango muy cercano al nivel de
Prevención de Colapso, la cual son comprobados mediante
al punto de desempeño y los criterios de aceptabilidad de la
curva pushover (Figura 9, Figura 10 y Figura 11).
A) Edificio Aporticado de Hormigón Armado
Figura 9: Curva Pushover (Sentido X)
B) Edificio de Hormigón Armado con Muros
Estructurales
Figura 10: Curva Pushover (Sentido X)
C) Edificio de Hormigón Armado con Diagonales
Rigidizadores
Figura 11: Curva Pushover (Sentido X)
9
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Comparación estructural del punto de desempeño mediante el método pushover para tres sistemas de
estructuras diferentes.
Nivel de desempeño por criterio de aceptabilidad (IO,
LS, CP)
Los niveles de desempeño estructural por el criterio de
aceptabilidad tienen las características que se visualiza como
Ocupación Inmediata (IO), Seguridad de Vida (LS), y
Prevención de Colapso (CP).
En esta investigación las estructuras son analizadas por el
criterio de aceptación y aplicadas para un sismo de diseño,
donde presentan un nivel de desempeño al estado de
“Seguridad de Vida” en relación a las derivas y los
desplazamientos adquiridos durante el análisis estructural.
Conjuntamente, las rotulaciones de los elementos
estructurales como vigas y columnas se mantienen
constantes en su estado de nivel mencionado de acuerdo al
grado de libertad.
Para el Edificio Aporticado de Hormigón Armado (Figura
12, Tabla 8 y Tabla 9). Para el Edificio de Hormigón
Armado con muros estructurales (Figura 13 y Tabla 10 y
Tabla 11). Para el Edificio de Hormigón Armado con
Diagonales Rigidizadores (Figura 14, Tabla 12 y Tabla
13).
A) Edificio Aporticado de Hormigón Armado
a) Desempeño estructural en el sentido X.
b) Desempeño estructural en el sentido Y.
Figura 12: Nivel de desempeño estructural del Edificio I
Tabla 8: Resultados del nivel de desempeño estructural del Edificio
I
Análisis de la deriva
estructural en el sentido X
Análisis de la deriva
estructural en el sentido Y
Deriva total de la estructura en
el sentido X
Deriva total de la estructura en
el sentidoY
Deriva elástica de la estructura
en el sentido X
Deriva elástica de la estructura
en el sentido Y
Deriva inelástica de la
estructura en el sentido X
Deriva inelástica de la
estructura en el sentido Y
Tabla 9: Limites de deformación por derivas máximas. Tomada de
la norma ATC-40 (1996). La presente tabla de límites de
deformación muestra el rango de las derivas máximas que debe
alcanzar una estructura analizada en el rango no lineal.
Table: Deformation Limits (ATC-40 1996)
Perfomance Level
Interstory Drift
Limite
Immedi
ate
Occupa
ncy
Damage
Control
Life
Safet
y
Structu
ral
Stabilit
y
Maximum total
drift
0.01
0.01 -
0.02
0.02
0.33
Vi/Pi
Maximum inelastic
drift
0.005
0.005 -
0.015
no
limit
no limit
10
Vol.8, Núm.15 (ene-jun 2025) ISSN: 2737-6451
Ulcuango-Cabascango & Villavicencio-Cedeño (2025) https://doi.org/10.56124/finibus.v8i15.001
B) Edificio de Hormigón Armado con Muros
Estructurales
Tabla 10: Resultados del nivel de desempeño estructural del
Edificio II
Análisis de la deriva
estructural en el sentido X
Análisis de la deriva
estructural en el sentido Y
Deriva total de la estructura en
el sentido X
Deriva total de la estructura en
el sentidoY
Deriva elástica de la estructura
en el sentido X
Deriva elástica de la estructura
en el sentido Y
Deriva inelástica de la
estructura en el sentido X
Deriva inelástica de la
estructura en el sentido Y
Tabla 11: Limites de deformación por derivas máximas. Tomada
de la norma ATC-40 (1996). La presente tabla de límites de
deformación muestra el rango de las derivas máximas que debe
alcanzar una estructura analizada en el rango no lineal.
Table: Deformation Limits (ATC-40 1996)
Perfomance Level
Interstory Drift
Limite
Immedi
ate
Occupa
ncy
Damage
Control
Life
Safet
y
Structu
ral
Stabilit
y
Maximum total
drift
0.01
0.01 -
0.02
0.02
0.33
Vi/Pi
Maximum inelastic
drift
0.005
0.005 -
0.015
no
limit
no limit
a) Desempeño estructural en el sentido X.
b) Desempeño estructural en el sentido Y.
Figura 13:Nivel de desempeño estructural del Edificio II
11
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Comparación estructural del punto de desempeño mediante el método pushover para tres sistemas de
estructuras diferentes.
C) Edificio de Hormigón Armado con Diagonales Rigidizadores
a) Desempeño estructural en el sentido X.
b) Desempeño estructural en el sentido Y.
Figura 14: Nivel de desempeño estructural del Edificio III
Tabla 12: Resultados del nivel de desempeño estructural del
Edificio III
Análisis de la deriva
estructural en el sentido X
Análisis de la deriva
estructural en el sentido Y
Deriva total de la estructura en
el sentido X
Deriva total de la estructura en
el sentidoY
Deriva elástica de la estructura
en el sentido X
Deriva elástica de la estructura
en el sentido Y
Deriva inelástica de la
estructura en el sentido X
Deriva inelástica de la
estructura en el sentido Y
Tabla 13: Limites de deformación por derivas máximas. Tomada
de la norma ATC-40 (1996), La presente tabla de límites de
deformación muestra el rango de las derivas máximas que debe
alcanzar una estructura analizada en el rango no lineal.
Table: Deformation Limits (ATC-40 1996)
Perfomance Level
Interstory Drift
Limite
Immedi
ate
Occupa
ncy
Damage
Control
Life
Safet
y
Structu
ral
Stabilit
y
Maximum total
drift
0.01
0.01 -
0.02
0.02
0.33
Vi/Pi
Maximum inelastic
drift
0.005
0.005 -
0.015
no
limit
no limit
4.5. Comparación estructural al punto de desempeño y
ductilidad
La comparación de los resultados de los análisis estructurales
demuestra la diferencia del desempeño que lleva a cabo cada
edificio o estructura en dependencia al Análisis No Lineal
Estático (Figura 15).
Relación de peso estructural
Figura 15: Diferencia de peso estructural
La relación del peso estructural impuesta por su propio peso
es considerada de acuerdo a los elementos o miembros
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estructurales empleados en la estructura, en este caso cada
sistema estructural muestra su diferencia de peso, dando a
conocer que la estructura con mayor peso es el edificio
aporticado de hormigón armado por ser más robusta en sus
elementos estructurales.
Relación de peso sísmico
Conjuntamente al peso de las cargas implementadas en la
estructura y al peso de los miembros estructurales se
determinó la relación de los pesos símicos de cada uno de las
estructuras, donde cada peso sísmico tiene su diferencia a su
sistema estructural (Figura 17).
Figura 16: Diferencia de pesos sísmicos.
Relación de historias de respuesta estructural
Las siguientes relaciones de historia de respuesta estructural
son obtenidas del Análisis Estático No Lineal Pushover
(NSP), la cual son consideradas de los análisis de desempeño
estructural de cada edificio.
A) Desplazamientos por la acción sísmica de los tres
sistemas estructurales
Para este apartado mediante las historias de respuesta nos
permiten conocer los desplazamientos adquiridos por cada
estructura (Figura 17).
Figura 17: Diferencia de desplazamiento estructural.
B) Derivas máximas por piso de los tres sistemas
estructurales
Las siguientes derivas inelásticas son obtenidas del Análisis
Pushover, conociendo a su vez que son derivas máximas por
piso de la acción sísmica y del análisis no lineal de la
estructura (Figura 18).
Figura 18: Diferencia de derivas máximas por piso.
C) Distribución de cortantes por piso de los tres
sistemas estructurales
La distribución de los cortantes basales de cada estructura
nos permite diferenciar las fuerzas laterales por piso, las
cuales fueron adquiridos por los efectos de las fuerzas de
inercia que son provocadas a un sistema de N–Grados de
libertad (Figura 19).
Figura 19: Distribución de cortantes por piso.
D) Momentos de vuelco de los tres sistemas
estructurales
Los momentos de vuelco son las acciones sísmicas
provocadas por el empuje del suelo en la base de la estructura
en relación a la carga lateral y al momento generado por las
cargas horizontales desde un punto de la base de la estructura
hacia la altura del edificio, induciendo de tal forma al
desequilibrio de la estructura (Figura 20).
13
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Comparación estructural del punto de desempeño mediante el método pushover para tres sistemas de
estructuras diferentes.
Figura 20: Diferencia de los momentos de vuelco
Punto de desempeño
La determinación del punto de desempeño de cada una de las
estructuras analizadas en este apartado nos permite conocer
la diferencia de desempeño que tiene cada sistema
estructural según al análisis No Lineal (Tabla 14, Figura 21,
Tabla 15 y Figura 22)
Tabla 14: Resultados del punto de desempeño estructural (Dir. X)
Edificio
Aporticado
Edificio M. Corte
Edificio D.
Concéntricas
TABLE: ASCE
41-17 NSP
(Bilinear FD)
TABLE: ASCE
41-17 NSP
(Bilinear FD)
TABLE: ASCE
41-17 NSP
(Bilinear FD)
Displac
ement
Base
Shear
Displac
ement
Base
Shear
Displa
cement
Base
Shear
cm
tonf
cm
tonf
cm
tonf
0
0
0
0
0
0
12.48
1049.99
9.64
915.30
8.56
1029.54
32.93
1385.30
29.99
1188.54
25.66
1337.03
Figura 21: Punto de desempeño estructural mediante la curva
Pushover (Dir. X)
Tabla 15: Resultados del punto de desempeño estructural (Dir. Y)
Edificio
Aporticado
Edificio M. Corte
Edificio D.
Concéntricas
TABLE: ASCE
41-17 NSP
(Bilinear FD)
TABLE: ASCE
41-17 NSP
(Bilinear FD)
TABLE: ASCE
41-17 NSP
(Bilinear FD)
Displac
ement
Base
Shear
Displace
ment
Base
Shear
Displa
cement
Base
Shear
cm
tonf
cm
tonf
cm
tonf
0
0
0
0
0
0
12.58
1094.64
10.11
797.05
7.30
912.34
32.24
1457.74
30.05
999.03
26.06
1293.85
Figura 22: Punto de desempeño estructural mediante la curva
Pushover (Dir. Y)
Ductilidad estructural (Figura 23).
Figura 23: Comparación de los resultados de ductilidad
estructural.
14
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Ulcuango-Cabascango & Villavicencio-Cedeño (2025) https://doi.org/10.56124/finibus.v8i15.001
Reserva de ductilidad (Figura 24)
Figura 24: Comparación de los resultados de la reserva de
ductilidad
5. Conclusiones
El análisis NSP ejecutado para el edificio aporticado de
hormigón armado, presentó de resultados favorables al ser
analizado por el desempeño estructural mediante la curva
pushover y los criterios de aceptación junto a los niveles de
desempeño, donde la estructura diseñada con una deriva del
1.58 % adquirió un buen nivel de desempeño estructural
mostrándose de su estado a “Seguridad de Vida” al ser
aplicado para un sismo de diseño.
El análisis NSP empleado para el edificio de hormigón
armado con muros de corte es diseñada a una deriva
estructural del 1.58 % e inducido para un sismo de diseño, el
cual tiene un punto de desempeño estructural eficiente en
relación a los criterios de aceptabilidad ya que la estructura
tiende a mostrar un nivel de desempeño a “Seguridad de
vida”.
En relación al análisis NSP ejecutado para el edificio
aporticado de hormigón armado con las diagonales
concéntricas diseñada a una deriva estructural del 1.59 %, se
aplicó la evaluación para un sismo de diseño, donde los
criterios de aceptabilidad llegan al nivel de Seguridad de
Vida, pero con proximidad a llegar a Prevención de Colapso
por la deformación crítica de sus 3 a 4 elementos
estructurales.
Mediante al análisis ejecutado para los tres sistemas
estructurales, el edificio con mayor ductilidad y capacidad
de resistencia es el edificio aporticado de hormigón armado
manteniéndose en el nivel de Seguridad de Vida para un
sismo de diseño.
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[Tesis doctoral, UPC, Departament d'Enginyeria del
Terreny, Cartogràfica i Geofísica].
https://doi.org/http://dx.doi.org/10.5821/dissertation-
2117-94966
Contribución de los autores (CRediT)
Ulcuango-Cabascango, J.: Conceptualización, Análisis
formal de datos, Metodología, Administración de proyecto,
Recursos materiales, Visualización, Redacción – borrador
original, Redacción- borrador original. Villavicencio-
Cedeño, E.: Conceptualización, Análisis formal de datos,
Supervisión, Validación, Redacción- revisión y edición.
Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada
del manuscrito.
Conflicto de intereses
Los autores han declarado que no existe conflicto de
intereses en esta obra.
Nota del Editor
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opiniones contenidas en el documento son responsabilidad
únicamente de los autores y no de la Revista Científica
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