Análisis modal y pushover modal para la evaluación sísmica del edificio patrimonial del Antiguo Colegio Borja mediante una estrategia de modelización en la meso-escala.
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Date
2026-04-09
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Publisher
Universidad de Cuenca. Facultad de Ingeniería
Abstract
This thesis evaluates the seismic behavior of the Antiguo Colegio Borja, a heritage unreinforced masonry building, through modal analysis and modal-based nonlinear static (pushover) analysis, using a meso-scale structural model developed in STKO software. The building exhibits an irregular plan geometry, flexible floor and roof systems, and a lack of effective tying elements, conditions that significantly influence its dynamic response and seismic vulnerability. The modal analysis revealed a complex dynamic behavior, characterized by the absence of dominant global modes at low frequencies and the activation of local vibration modes associated with different building blocks, indicating a lack of global structural integrity. The results highlight the strong influence of flexible diaphragms on mass participation and the development of differential deformations among structural components. Modal pushover analyses showed a pronounced directional dependence of the seismic response. While the longitudinal direction exhibits higher strength and a more stable response, the transverse direction is governed by a brittle behavior, with early strength degradation and the activation of out-of-plane failure mechanisms concentrated at wall intersections. Based on the combined interpretation of modal and pushover results, a preliminary seismic vulnerability diagnosis was established, and general strengthening recommendations were proposed, aimed at improving kinematic compatibility and overall structural behavior while respecting the building’s heritage value.
Resumen
El presente trabajo evalúa el comportamiento sísmico del Antiguo Colegio Borja, una edificación patrimonial de mampostería no reforzada, mediante análisis modal y análisis estático no lineal (pushover modal), empleando un modelo estructural en meso-escala desarrollado en el software STKO. El edificio presenta una geometría irregular en planta, sistemas de piso y cubierta de baja rigidez y ausencia de elementos de amarre, condiciones que influyen de manera significativa en su respuesta dinámica y en su vulnerabilidad sísmica.
A partir del análisis modal se identificó una respuesta dinámica compleja, caracterizada por la ausencia de modos globales predominantes en las primeras frecuencias y la activación de modos locales asociados a distintos bloques del edificio, lo que evidencia un comportamiento no solidario entre muros. Los resultados muestran que la flexibilidad de los diafragmas condiciona la distribución de masas efectivas y favorece la aparición de deformaciones diferenciales. Los análisis pushover modales evidenciaron una marcada anisotropía en la respuesta sísmica de la estructura. En la dirección longitudinal, el edificio presenta una capacidad resistente mayor y una respuesta relativamente estable, mientras que en la dirección transversal se observa un comportamiento frágil, con degradación temprana de la resistencia y activación de mecanismos de falla fuera del plano, concentrados principalmente en los encuentros esquineros de los muros. Con base en la integración de ambos análisis, se estableció un diagnóstico preliminar de vulnerabilidad sísmica y se propusieron recomendaciones generales de refuerzo estructural orientadas a mejorar la compatibilidad cinemática y el comportamiento global del edificio, preservando su valor patrimonial.
Keywords
Ingeniería Civil, Mampostería no reforzada, Análisis modal, Análisis pushover
Citation
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TI; 1400
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Civil