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Análisis de un sistema de aislamiento sísmico modular para la protección de personas vulnerables y contenidos en ambientes pequeños en el Perú
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-23) Campos De la Cruz, Fernándo José; Sosa Cárdenas, Carlos Alberto
En la actualidad, el uso de sistemas de aislamiento sísmico en el Perú está dirigido a edificaciones esenciales, y otros edificios si el costo del sistema es rentable. Sin embargo, hay casos poco atendidos como la protección efectiva de personas vulnerables dentro de sus viviendas, y contenidos delicados dentro de algún ambiente de un edificio ya existente. La ingeniería sismorresistente se enfoca en una persona promedio –persona que puede evacuar una edificación sin ayuda–. Sin embargo, el 10% de la población del Perú son personas con discapacidad, y durante un sismo es más probable que se encuentren solas en sus viviendas (edificio común) y no en un hospital con aislamiento sísmico (edificación esencial). Diversos estudios internacionales indican que la situación de estas personas, ya de por sí vulnerables, se agrava luego de un sismo moderado o severo. Asimismo, actualmente no hay una opción económica de aislamiento sísmico, que proteja al menos los contenidos importantes dentro de una zona de una estructura existe. Por estas razones, se necesitan propuestas de aislamiento sencillas y económicas para casos de pequeña escala como: la habitación de una persona vulnerable en un primer piso, un sector de un hospital antiguo, un ambiente con contenidos delicados dentro una estructura existente o nueva, etc. La tesis propone y analiza numéricamente un modelo de sistema de aislamiento sísmico modular que reduce las aceleraciones en la plataforma o piso sobre el que estarían las personas vulnerables y/o contenido delicado. Para definir un sismo representativo para el análisis se incluyen: parámetros estandarizados como la aceleración máxima del suelo y la intensidad de Mercalli modificada, y otras variables como el potencial destructivo del sismo y la duración del sismo. En base a estos criterios, entre los sismos históricos más relevantes del Perú, las señales sísmicas que mejor representan al sismo de mayor intensidad son de Arequipa 2001 y Pisco 2007. Luego, se define el modelo de sistema de aislamiento sísmico modular, con apoyos cada 0.25m2 para que sea adaptable en ambientes pequeños. Cada apoyo aísla la plataforma del movimiento sísmico en la base, mediante una rótula mecánica y contacto liso, dentro de una superficie cóncava que le permite moverse libremente. Para el análisis, se considera una plataforma unitaria cuadrada de 0.25m2 y se varía sus diferentes parámetros dinámicos para evaluar su influencia en la atenuación del movimiento y de la aceleración. Esto permite definir los parámetros dinámicos optimizados de diseño. Se calculó su comportamiento con Matlab y se simuló su comportamiento en Ansys Workbench, con resultados similares. El sistema propuesto puede reducir la aceleración máxima hasta en un 85%. Con esto se logra un efecto que cumple con estándares de confort de personas ante vibraciones cotidianas. Finalmente, se presenta los planos del sistema de aislamiento modular, así como planos de una serie de ejemplos de aplicación.
Diseño de cubierta textil y graderío de concreto armado para el campo deportivo de la PUCP
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-04-11) García-Lastra Zorrilla, Juan; Sosa Cárdenas, Carlos Alberto
Esta tesis desarrolla el diseño de un graderío de concreto armado en el campo de futbol del lado Norte del campus PUCP, así como de una estructura metálica sobre ella con una membrana tensada. Tanto la cubierta como el graderio fueron diseñados por el alumno, mediante programas de modelado CAD y cálculo de estructuras variados. Se muestran en la memoria los diferentes pasos de diseño y comprobaciones. Aparte del desarrollo de la memoria de diseño y cálculo con los planos correspondientes, se incluye una introducción y posterior desarrollo del campo de las tensoestructuras, aquellas conformadas por membranas tensadas. La estructura del documento de la tesis se compone por: • Memoria de diseño y cálculo • Anexo de descripción de estructuras tensadas • Estudio de mecánica de suelos • Planos La memoria expone de forma preliminar los antecedentes del proyecto, su objeto, un estado del arte de las estructuras tensadas, el análisis multicriterio, normativas estructurales utilizadas, selección de materiales, hipótesis de carga y posteriores procesos de diseño y cálculo de los diferentes tipos de estructuras de concreto armado, acero y membrana tensada. El anexo de descripción de estructuras tensadas explica el funcionamiento, propiedades y fundamentos de cálculo y diseño recogidos de diferentes fuentes bibliográficas. El estudio de mecánica de suelos del lugar donde se ejecutaría el proyecto ha sido realizado para la PUCP en el año 2012, para una ampliación de la Facultad de Arte. Los planos definen geométricamente las dos estructuras: la cubierta textil con su soporte de acero y correspondientes cimentaciones y el graderío de concreto armado, también con sus cimentaciones.
Reparación de muros de construcciones históricas de tierra mediante el sellado de fisuras y refuerzos estructurales adicionales
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-11) Sosa Cárdenas, Carlos Alberto; Soto Oblea, Edward Jonathan; Blondet Saavedra, Jorge Marcial
Se propone una técnica dual de reparación y reforzamiento para proteger las construcciones patrimoniales de adobe frente al efecto destructivo de los terremotos. La técnica consiste en la reparación de las grietas sísmicas mediante inyección de barro líquido, combinada con el reforzamiento de los muros con mallas formadas por cuerdas sintéticas (drizas). Para comprobar la efectividad de esta técnica, se efectuaron ensayos de simulación sísmica en el Laboratorio de Estructuras de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Se construyó un espécimen modelo de cuatro muros de adobe a escala natural que se ensayó en el simulador sísmico hasta generar grietas en los muros. Las grietas resultantes fueron reparadas mediante la inyección de barro líquido para intentar restituir la resistencia original de la estructura. Luego, los muros del modelo fueron reforzados con drizas. Después del periodo de secado, el modelo fue ensayado nuevamente en el simulador sísmico. El comportamiento del modelo ante movimientos de gran intensidad fue satisfactorio: se mantuvo la integridad estructural ante la excitación sísmica simulada, de gran severidad, y se evitó el colapso parcial de los muros. Para entender el comportamiento de las drizas en los muros del modelo reforzado, se estudió un procedimiento de análisis de movimiento de bloque rígido sometido a fuerzas de excitación sísmica y de interacción de drizas. Finalmente, se presenta un análisis preliminar para calcular las fuerzas en las drizas. Estos resultados permitirán desarrollar un método de diseño de la malla de drizas. Esta publicación consta de dos artículos publicados en conferencias internacionales. En ellos se compila la técnica propuesta y ensayada tal como se menciona en los párrafos superiores. El primer artículo se presentó en Turquía en setiembre de 2013 y el segundo se publicará en la ciudad de México en octubre de 2014.