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Diseño estructural de un pabellón de hospital con aisladores sísmicos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-10-25) Zanelli Flores, Criss Talita; Paredes Salas, Patricia Mercedes; Muñoz Pelaez, Juan Alejandro
La construcción de edificios aislados es cada vez más importante en países sísmicos dado que el sistema de aislamiento protege a la estructura de los efectos de un sismo mediante la separación de la base con el movimiento del suelo. El daño se logra controlar por medio de la restricción de desplazamientos relativos de entrepiso y de aceleraciones de piso. La mayoría de casos de aplicación corresponden a edificios esenciales; es decir, aquellos cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después de un sismo. Según la Norma E.030 “Diseño Sismorresistente”, las edificaciones esenciales tales como hospitales, y que se ubican dentro de las zonas sísmicas tres y cuatro, deben ser construidas con aislamiento sísmico conforme a los lineamientos de la Norma E.031 “Aislamiento Sísmico”. En consecuencia, el objetivo de esta tesis es elaborar el diseño estructural de un pabellón de hospital de cuatro pisos con aisladores sísmicos ubicado en la costa de Lima de acuerdo a la normativa peruana. Para ello se plantean tres objetivos específicos: diseñar las propiedades de los dispositivos en el sistema de aislamiento, evaluar la respuesta del edificio ante un sismo extremo (2500 años de periodo de retorno) y desarrollar el diseño en concreto armado de los elementos estructurales. La metodología consistió, en primer lugar, en una revisión de la base teórica del aislamiento sísmico donde se estudió el comportamiento dinámico de los edificios de base aislada. Además, se investigó los principales tipos de dispositivos de aislamiento y se describió la modelación tridimensional del sistema de aislamiento. En segundo lugar, se inició el diseño del edificio de base aislada a partir de la estructuración y el predimensionamiento de los elementos estructurales. Luego, se pre diseñaron las propiedades de los dispositivos del sistema de aislamiento con un análisis lineal espectral. El diseño definitivo de las propiedades de los dispositivos se realizó a través de un análisis dinámico no lineal Tiempo Historia donde se calcularon las máximas respuestas del edificio en términos de derivas, aceleraciones y fuerzas. Por último, se desarrolló el diseño en concreto armado de los elementos estructurales y sus correspondientes planos. Los resultados indicaron que el edificio tendría daño leve en los elementos estructurales y no estructurales luego del sismo extremo.
Evaluación de vulnerabilidad sísmica de pircas mediante modelación numérica en elementos discretos: aplicación al caso de las pircas en Carabayllo, Lima
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-04-09) Zanelli Flores, Criss Talita; Santa Cruz Hidalgo, Sandra Cecilia
La ausencia de políticas de planeamiento urbanístico ha originado que los emigrantes habiten sobre laderas inestables de cerros en la periferia de la ciudad de Lima. Las viviendas en laderas pueden ser las más vulnerables debido a la precariedad de la construcción y a la dificultad de acceso. Estas viviendas son construidas sobre rellenos contenidos por muros de roca denominados pircas. Las pircas son estructuras precarias e inestables que presentan indicios del importante daño que podrían tener frente a posibles sismos; por ejemplo, algunas pircas de San Juan de Lurigancho (Lima) colapsaron durante el sismo de Pisco (2007). Frente al problema de la vulnerabilidad sísmica de las pircas, se realizaron diversos programas de mitigación y reducción de riesgos promovidos por diversas entidades, tales como ONG y Municipalidades. Estas entidades promovieron una mejora en las prácticas constructivas y realizaron estudios donde afirman la alta vulnerabilidad de las pircas; sin embargo, estos estudios son descriptivos y de enfoque cualitativo. Frente a los tres millones de personas que habitan en las laderas de Lima, es importante conocer la vulnerabilidad sísmica de las pircas mediante un análisis sofisticado que estime el daño posible según los niveles de sismo. El objetivo general de esta investigación es evaluar la vulnerabilidad sísmica de pircas en las laderas de la quebrada El Progreso, Carabayllo. Primero, se caracterizarán tres pircas representativas mediante un análisis estadístico de una encuesta existente. Luego, se estimará la máxima intensidad del movimiento sísmico de la ladera. Después, se realizará la modelación numérica en elementos discretos de las pircas frente a cargas de servicio y de sismo (pseudo-estático) fuera de plano. Se obtendrán curvas de respuesta estructural que relacionen la máxima intensidad del movimiento sísmico con la deriva fuera de plano. Por último, se calcularán las curvas de vulnerabilidad sísmica de pircas y de viviendas sobre pircas con base en los niveles de daño leve, moderado, extensivo y completo. Los resultados mostraron que, frente a sismos frecuentes, las viviendas sobre pircas bajas, y sobre pircas medianas o altas quedarían con un daño estructural del 37 y del 65%, respectivamente. Frente a sismos ocasionales, las viviendas sobre pircas bajas quedarían con un daño del 70% y las demás colapsarían. El conocimiento de vulnerabilidad sísmica es un paso crucial para estudiar el riesgo sísmico de las viviendas sobre pircas. Entonces, se podrá conocer la magnitud de la inseguridad sísmica que las viviendas en ladera enfrentan y establecer recomendaciones viables para evitar la pérdida de vidas humanas y los daños físicos.