Ciencias con mención en Ingeniería Civil
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Item Interacción suelo-estructura en un edificio con sótanos: consideraciones para el análisis sísmico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-31) Puente Quisca, Diego Leonardo; Vilcamich Muñoz, Edgar Alexander; Castro Solorzano, Jhoan Dante; Andrade Ceferino, Julinho Moner; Cuadros Urbano, Ladi Diana; Ucañan Diaz, RobinsonEn una edificación con sótanos, el análisis sísmico y diseño tradicional tiende a considerar a la estructura como un sistema empotrado en la base, para posteriormente diseñar la subestructura de sótanos de manera independiente. Sin embargo, el análisis de la interacción entre suelo y estructura es más complejo, por lo que no puede generalizarse un solo procedimiento como método para estimar el comportamiento de la estructura ante un sismo. En la mayoría de los casos, si bien analizar la estructura como empotrada en la base no ha presentado complicaciones y se aplica según las normas de diseño, existe un conjunto de parámetros que hacen necesaria la consideración de la interacción suelo-estructura en el análisis. El presente trabajo de investigación expone aquellos factores que hacen fundamental que se consideren los sótanos como parte integral de la estructura dentro del análisis sísmico. Este conjunto de factores debe ser tomado en cuenta como indicador de que el método tradicional de diseño no sea el adecuado para reflejar el comportamiento real de la estructura. De este modo, el diseño y análisis comienza considerando un solo sistema suelo-sótanosestructura, para lo cual se han desarrollado modelos matemáticos y computacionales que estiman las respuestas de la estructura ante sismos. Se deben definir las relaciones implicadas en el análisis sísmico para identificar los parámetros críticos; es así que, como parámetro fundamental, el tipo de suelo determinará la necesidad de considerar la interacción sueloestructura o empotramiento en la base. Es importante reconocer que la norma peruana continúa con el modelo tradicional de diseño y análisis, sin considerar la interacción suelo-estructura; debido a ello, los profesionales en la materia se apoyan de normativa extranjera para edificaciones que requieran de especial cuidado y precisión. Teniendo conocimiento de los parámetros a considerar antes de optar por el método tradicional de diseño, se podrá tener una mejor noción del comportamiento esperado de la estructura ante un sismo.Item Propuesta para la identificación de diafragmas rígidos y flexibles en estructuras de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-27) Tenorio Vásquez, Cynthia Esther; Palomino Pando, Alejandra Nikita; Meléndez Soto, Natalia Verónica; Velit Villalba, Renato Alejandro; Siancas Huallpa, Kris Kristhoferson; Ucañan Diaz, RobinsonLa actual norma peruana de diseño sismorresistente no establece un criterio que permita diferenciar un diafragma rígido de uno flexible. Ello conlleva a que, en los proyectos estructurales, únicamente se aplique un diafragma rígido por simplicidad en el análisis, pero que a su vez podría generar inconsistencias en la etapa de diseño. Con base en ello, la presente investigación realizó la revisión bibliográfica de criterios internacionales para identificar, de forma cuantitativa, un diafragma flexible en un determinado proyecto. De la revisión bibliográfica, basado en la norma ASCE/SEI 7-16, se obtuvo el sustento teórico, y junto a una calibración numérica en el software ETABS, se generó una propuesta tentativa que se incorpore en la norma peruana NTE E.030. La principal limitación es que solamente es válida para estructuras de concreto armado con sistema de piso de losas macizas. Es decir, se especificó un criterio diferenciador de diafragmas rígidos y flexibles compatible con los requisitos de análisis de la norma peruana para un sistema estructural en específico. Finalmente, se aplicó el criterio definido a tres estructuras modeladas irregulares con esquinas entrantes: una con torsión regular, una con torsión extrema y una sin problemas de torsión. Los resultados demostraron que la planta con irregularidad por torsión extrema generó un sistema de losa más flexible, con mayor periodo fundamental y una resistencia lateral de diseño menor, en comparación a un modelo numérico con diafragma rígido. En conclusión, se demostró que la respuesta numérica entre un modelo con diafragma flexible y uno rígido es diferente y se validó la propuesta al permitir identificar dichas diferencias.Item Planteamiento de una metodología de evaluación estructural en edificaciones de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-24) Barriga Cáceres, Diana Asunción; Bustamante Bances, Gianella Lisset; Náquira Insapillo, Vania Margarita; Espichan Rivas, Walter Daniel; Verano Díaz, Diego Iván; Ucañan Diaz, RobinsonEn el Perú existe una gran variedad de factores climáticos y externos que hace que exista un peligro constante en las edificaciones, esto sumado a la vulnerabilidad que generan en las estructuras la alta tasa de informalidad, falta de conocimiento y uso de los reglamentos nacionales de edificaciones y deficiente fiscalización de las construcciones por parte de los municipios hacen que el riesgo sea aún mayor poniendo en juego la vida del grupo de personas que está en contacto con dichas estructuras. Ante la problemática descrita se propuso una metodología de evaluación post sismo para edificaciones de concreto armado la cual además es aplicable frente a otro tipo de eventos externos que hagan variaciones significativas en los esfuerzos de la estructura. La metodología está compuesta por dos etapas que se aplican una seguida de la otra; la primera corresponde a una evaluación preliminar rápida que consiste en obtener información inmediata que determinará si la estructura es segura ubicándola en una escala de 4 niveles, por otro lado, la segunda etapa corresponde a una evaluación detallada que determinará con datos más exactos si la edificación es “Habitable”, “Uso Restringido” o “No habitable” y la magnitud del daño. Asimismo, dependiendo de la importancia de la edificación, se podrá utilizar solo la evaluación preliminar o se exigirá una evaluación detallada desde un principio. Para cada una de las etapas se elaborará una ficha de inspección con su respectiva instrucción de uso. El uso de esta metodología contribuye y da una alternativa ante una normativa inexistente en el Perú y promueve la creación de un sistema de evaluación de la seguridad de edificaciones formal y normanda en nuestro país.Item Propuestas técnicas para el diseño y construcción de losas en dos sentidos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-19) Graus Medina, Daniel Angel; David Polanco, André Alexander; Alvarado Cabrera, Sebastián José; Vidal Cardeña, Mauricio Jesús; Inca Martínez, Laura Lía; Ucañan Diaz, RobinsonEn la presente investigación se analizan tres tipos de losas, losas macizas en dos direcciones, losas aligeradas en dos direcciones y losas BubbleDeck. Como parte del análisis de cada una de ellas, se parte de la definición y composición de cada losa. Luego, el análisis tomará en cuenta tres aspectos importantes para poder observar las principales ventajas y desventajas que tiene cada tipo de losa. En primer lugar, se estudia el comportamiento estructural, donde con un caso ejemplo se observa el desempeño de cada losa para dos condiciones, losas sin vigas y losas con vigas. En segundo lugar, la constructabilidad toma en cuenta diferentes aspectos tales como, proceso constructivo, materiales y tiempo de construcción. En tercer lugar, el costo se calculará por metro cuadrado dependiendo de los dos aspectos mencionados y extrayendo datos del mercado nacional e internacional. Cuando se finaliza el análisis de los tres aspectos, se procederá a seleccionar una para un caso de estudio de un colegio ubicado en el distrito de Puente Piedra. La elección de la losa tomará en cuenta los límites económicos establecidos, además de los tres aspectos analizados. Finalmente, se escoge la losa más conveniente para el presente caso, se describen las ventajas y desventajas de cada losa, ya sea sin vigas o con vigas, y se realizan los comentarios finales que alienten la búsqueda de nuevas tecnologías que pueda mejorar el aspecto económico del sector construcción en el Perú.Item Procedimiento para una evaluación estructural en una vivienda de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-23) Espada Chilin, Sharon Mercedes; Mego Farías, Andrea Silvana; Quevedo Rivera, Hans Félix; Barreto Mauricio, Ronald Jesús; Ñaupari Diaz, Antonio Hildebrando; Ucañan Diaz, RobinsonEn el Perú la construcción de concreto armado es un sistema típico en viviendas de pequeña altura (2-4 pisos), esto debido al impactante y descontrolado crecimiento poblacional que ha sufrido el país y que ha motivado la construcción masiva de este tipo de viviendas con la finalidad de albergar a las familias, muchas de las cuales emplean la autoconstrucción. Además, esta mencionada autoconstrucción se aprecia más en los sectores socioeconómicos más bajos, en donde el factor calidad se ve opacado por el factor económico, y por ende la seguridad de la vivienda es discutible. Respecto de este último aspecto, el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (2018), señaló que las viviendas particulares constituyen un espacio importante de desarrollo y seguridad para las familias, siendo esta afectada por el significativo impacto que tiene la autoconstrucción en la calidad de estas viviendas. Es por esto que surge la necesidad de encontrar alternativas que permitan realizar una evaluación estructural en una vivienda de concreto armado con la finalidad de posteriormente poder ejecutar la reparación o reforzamiento para este tipo de vivienda. De manera que se le brinde una garantía de funcionalidad y seguridad. En ese sentido, la investigación propuesta contribuirá a determinar un método viable tanto técnica como económicamente para una evaluación estructural en una vivienda de concreto armado que evalué el desempeño sísmico de una vivienda, para esto se realizará una comparación de los distintos métodos de evaluación estructural en viviendas de concreto armado encontrados en las distintas normas de evaluación estructural existentes actualmente. De los resultados y comparaciones realizadas, se concluye que primero deberá desarrollarse la observación detallada de campo, esta deberá iniciar inmediatamente terminada la recopilación de la información preliminar o primaria. Luego, deberá analizarse el presupuesto con el cliente, para lo cual se realizarán distintos ensayos que se pueden aplicar a este tipo de viviendas (viviendas de concreto armado) en su actual estado. Finalmente, deberán analizarse los datos recabados y resumirse en un informe que ha de incluir la comprobación de la resistencia estructural, la viabilidad del proyecto, el listado de problemas estructurales y el análisis de la aplicación del método de evaluación estructural propuesto.Item Análisis estructural considerando interacción suelo - estructura en centro educativo Puente Piedra(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-15) Garro Manayay, Hernán Jhonatan; Sotelo Vargas, Hebert Harley; Grozo Alencar, Gerardo Andre; Argüelles Madalengoitia, Luis Augusto; Aguirre Plejo, Carlos Bruno; Ucañan Diaz, RobinsonEn la actual Norma Peruana de Diseño Sismorresistente, las características del suelo de fundación y su impacto en la respuesta de la estructura se representan en una modificación de la aceleración en el sitio de la edificación. Dicho factor se magnifica en la medida de la cantidad de energía remanente después de la disipada por la deformación del suelo debido a un determinado nivel de sismo. Por lo tanto, el efecto del suelo incide directamente en la construcción del espectro de diseño. Sin embargo, no se acompaña dicha consideración de las propiedades del terreno durante el proceso de análisis. El desarrollo de la investigación y planteamiento de modelos más acertados con el comportamiento estructural surge con la necesidad de incrementar la confiabilidad de los resultados acordes a los objetivos de la ingeniería de desempeño y resiliencia. Por tal motivo, la interacción suelo-estructura es una de las principales líneas de estudio y busca conocer la modificación del movimiento del sistema de fundación. En el presente trabajo de investigación se realiza un análisis modal espectral de un pabellón escolar de dos niveles y una azotea de muros de concreto armado, cimentado sobre un suelo arcilloso de baja plasticidad (clasificación S2 según Norma E.030). Se pretende validar los modelos dinámicos de interacción suelo-estructura propuestos en las guías de diseño sismorresistente ASCE 41-13 y GBDS 2020. Asimismo, se compara los resultados obtenidos frente a un modelo de base fija en términos de fuerzas y desplazamientos del sistema y los elementos estructurales, dentro de los lineamientos de la Norma Peruana. Finalmente, a partir de las comparaciones de cada modelo, se concluye que la flexibilización de la base genera un estiramiento del periodo, incremento de las derivas, así como problemas de irregularidad torsional. Asimismo, la incidencia en las fuerzas de diseño tiene una mayor variabilidad según el tipo de elemento y su ubicación.Item Propuesta preliminar de método de análisis de interacción suelo - estructura para suelos peruanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-03) Abanto Oblitas, Rosa Maricarmen; Cisneros Meneses, Loiwi Klein; Gomez Cordova, Giancarlo; Díaz Esquivel, Christian Manuel; Rojas Peralta, Pablo Alberto Sebastian; Ucañan Diaz, RobinsonEl presente trabajo de investigación comprende la elaboración de una propuesta preliminar para el análisis de interacción suelo - estructura (ISE) para suelos peruanos en base a la revisión de normas internacionales e investigaciones relacionadas a este tema. Es conocido que ninguna de las normas peruanas incluye el efecto del suelo con la estructura y que nuestro país cuenta con una alta actividad sísmica, lo cual podría generar que se eliminen algunos efectos perjudiciales al momento de realizar un diseño sismorresistente si es que se considera esta interacción. Como parte de la metodología, se empezó realizando una recopilación de conceptos generales de los distintos modelos de interacción suelo - estructura como, por ejemplo, el modelo dinámico de Winkler. Luego de la revisión de la bibliografía, se realizó la comparación entre las normas peruana, chilena, mexicana y rusa, para que se plantee una propuesta que incluya el efecto de este fenómeno en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente. Finalmente, se presentaron las conclusiones y recomendaciones producto de esta investigación para que puedan ser usados como sustentos al momento de modificar e incluir el efecto de la interacción suelo - estructura en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente.Item Análisis técnico-económico para la toma de decisión entre el reforzamiento de la estructura actual o una nueva construcción de un centro educativo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-27) Galvez Carrión, Renzo Didier; Portal Melendrez, Rocio Amparo; Solano Osorio, Enrique Martin; Meza Pantoja, Francis Alfredo; Pinares Luna, Mijahil; Ucañan Diaz, RobinsonEl presente trabajo de investigación busca mostrar las deficiencias estructurales que se pueden presentar en edificios educativos antiguos. Así, el objetivo principal es ayudar en la toma de decisión entre dos opciones para resolver dichas deficiencias estructurales: Llevar a cabo un programa de reforzamiento y rehabilitación estructural, o realizar la demolición y construcción de un nuevo bloque de aulas. Para ello, la investigación utiliza como herramienta la evaluación técnica y económica de ambas alternativas. Esta se aplica al caso práctico de un pabellón de aulas del Instituto Superior Tecnológico Público Carlos Cueto Fernandini de la ciudad de Lima con más de 50 años de construido. En el presente trabajo se desarrolla la metodología que se emplea para una evaluación de estructuras existentes de concreto armado, incluyendo los principales ensayos que se suelen realizar en la estructura, así como las técnicas más comunes y económicas de reforzamiento estructural disponibles. Luego, se detalla la evaluación estructural efectuada, donde se indica las principales deficiencias estructurales de la edificación, y se calcula el costo de los ensayos que se realizarán. Después, se plantea un programa preliminar de rehabilitación de la estructura en función de las deficiencias encontradas, de modo que la estructura renovada cumpla con las exigencias mínimas de las normas actuales; de este modo, se obtiene un estimado rápido de los costos que este programa implicaría. Seguidamente, se estima mediante ratios de un proyecto similar, los costos que generaría la alternativa de demolición y construcción de un nuevo pabellón que reemplace al existente. Finalmente, comparando los costos de las dos alternativas en estudio, se puede concluir que la opción de reforzamiento y rehabilitación es la más conveniente.Item Análisis técnico-económico sobre la decisión de reforzamiento o construcción nueva de la estructura de un centro educativo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-06) Aguilar Huarca, Thalia Esmeralda; Flores Rodriguez, Oscar Dioni; García de la Arena Gonzalez, Joseph Isaac; López Ortiz, Josué Diego; Pillaca Oruro, Reiner Diego; Ucañan Diaz, RobinsonLa siguiente investigación se realiza por la necesidad de conocer alternativas que cambien la situación de distintos centros educativos que en los últimos años se han visto muy afectados a causa de los sismos ocurridos en nuestro país. Es de suma importancia conocer si los distintos centros educativos resistirán a sismos de grandes magnitudes y si necesitan un reforzamiento estructural para que presenten un buen desempeño o será necesario su demolición y una posterior reconstrucción de acuerdo a las nuevas normas de diseño sismorresistente. El objetivo general del presente proyecto de investigación consiste en definir la opción óptima en términos técnico-económicos entre las dos alternativas planteadas; la demolición y posterior reconstrucción de la estructura, o el reforzamiento de la estructura. Se usan como base en el siguiente proyecto distintas investigaciones de reforzamiento sísmico de los centros educativos en el Perú, investigaciones que persisten en evaluar la vulnerabilidad sísmica. En el presente trabajo se analizan de manera técnica y económica dos alternativas de reforzamiento en sentido longitudinal que serán la colocación de aletas de concreto armado y el cierre de paños con albañilería, métodos que serán aplicados en un pabellón típico considerando parámetros más desfavorables para posteriormente determinar la mejor opción respecto al costo de reparación o de construcción de un nuevo centro educativo. Finalmente, en esta investigación se concluye que es necesario tener no solo un análisis técnico sino también económico ya que en los proyectos de gran envergadura, en el país, cada nuevo sol (S/.) es vital para la elección de la mejor alternativa de mejoramiento o saneamiento de infraestructuras y se recomienda que las futuras edificaciones de centros educativos sean construidas bajo el sistema de pórticos duales, además de aislar la tabiquería de las columnas a fin de evitar la falla de columna corta que es tan recurrente.