Optimización de cuantía de acero mediante verificación no lineal de diseño basado en desempeño en un edificio de 7 niveles

Abstract

Este trabajo explora la optimización del refuerzo de acero en un edificio de concreto armado de 7 niveles en Chiclayo, empleando un enfoque de diseño basado en desempeño sísmico. En el Perú, el diseño estructural tradicional se basa en análisis lineales, que no siempre reflejan con precisión el comportamiento de las estructuras durante sismos severos. Por eso, esta tesis plantea el uso de análisis no lineales, tomando como referencia el apéndice A del ACI 318-19. Primero, el edificio fue diseñado conforme a las normas peruanas E030 y E060 y, posteriormente, verificado mediante lineamientos internacionales (ACI 318-19, ASCE 7-16, LATBSDC y TBI), aplicando análisis no lineal estático (pushover) y dinámico (time-history). Los resultados indican que es posible reducir el refuerzo de acero en un 5.85% en muros y en un 10.33% en vigas, logrando mantener las derivas dentro de los límites normativos y aumentando la ductilidad en ambas direcciones. Estos hallazgos sugieren que el diseño basado en desempeño permite una optimización del uso de acero sin comprometer la seguridad estructural, haciendo posible la construcción de edificaciones más eficientes, seguras y económicamente viables en zonas de alta actividad sísmica.

This study explores the optimization of steel reinforcement in a 7-story reinforced concrete building in Chiclayo, using a performance-based seismic design approach. In Peru, traditional structural design relies on linear analysis, which does not always accurately reflect the behavior of structures during severe earthquakes. To address this limitation, this thesis proposes the use of nonlinear analysis, following guidelines in Appendix A of ACI 318-19. The building was initially designed according to Peruvian standards E030 and E060 and then verified using international guidelines (ACI 318-19, ASCE 7-16, LATBSDC, and TBI) through static pushover and dynamic time-history nonlinear analyses. The results indicate that steel reinforcement can be reduced by 5.85% in walls and 10.33% in beams while maintaining story drifts within regulatory limits and increasing ductility in both directions. These findings suggest that performance-based design enables efficient steel usage without compromising structural safety, making it feasible to construct more resilient, cost-effective buildings in high-seismicity regions.