Ciencias con mención en Ingeniería Civil

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    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, Robinson
    En 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.
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    Comparación estructural y económica de los principales sistemas de sostenimiento de excavaciones para edificaciones y estructuras enterradas en el Perú y el mundo
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-01) Meza Castillo, Wendy Jhasmín; Manrique Huamancaja, Erick Franz; Ticse Quispe, Jerson Aron; Atahuamán Arroyo, Josué José; Julca Yunca, Yoner Efraín; Villagómez Molero, Diego
    El crecimiento de la demanda de viviendas ubicadas en zonas céntricas ha impulsado a que las construcciones tiendan a expandirse de forma vertical, buscando aprovechar lo más posible el terreno. De esta manera, se generó la necesidad de construir sótanos relativamente profundos. Para tal fin, es necesario conocer los diferentes sistemas de sostenimiento de terrenos que existen actualmente y cuáles son las que poseen más ventajas y/o desventajas. En el presente trabajo de investigación se presenta la comparación en cuanto al proceso de diseño, costos y plazos de construcción de cinco sistemas. Las técnicas de sostenimiento que se seleccionaron para el análisis son muro Berlinés, Top-Down, Muro Pantalla, Soil nailing, pantalla de Pilas y Pilotes. El sistema más económico resulto el muro Soil Nailing y el más caro el sistema Top – Down.
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    Análisis de factibilidad del uso del acero en sistemas estructurales de edificios
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-20) Prada Conde, Grecia Chijei; Malca Valderrama, Orlando Javier; Lira Vargas, Gerardo Antonio; Olarte Bustinza, Jafet Fabricio; Díaz Cobeña, Marcelo Eduardo; Villagómez Molero, Diego
    El presente trabajo de investigación consiste en determinar las principales razones por las cuales, el acero debería ser una alternativa importante para el diseño y construcción de sistemas estructurales sismorresistentes de edificios en el Perú. En primera instancia, la investigación consistió en revisar el panorama actual de la construcción en el país, determinando las principales causas por las que se sigue masificando el uso del concreto armado para el diseño y construcción de sistemas estructurales de edificios, sin dar paso al uso de materiales con propiedades estructurales tan eficientes como el acero. Luego, se establecieron las principales ventajas de este material como elemento estructural sismorresistente; lo cual fue el punto de partida para el análisis de factibilidad del uso del acero en los sistemas estructurales de edificios. Asimismo, la presente investigación tuvo una metodología cualitativa, para lo cual se revisaron numerosas fuentes bibliográficas, extrayendo apartados que resulten importantes para el desarrollo de la investigación. En ese sentido, se abordó el trabajo de investigación con los siguientes puntos principales: - Revisión de Literatura. Se presenta de manera breve la historia del uso del acero como material de construcción, así como sus principales usos en la actual industria peruana, se resume de manera breve la normativa nacional e internacional para el diseño de sistemas estructurales de acero y se enumera las principales propiedades estructurales del acero. - Desarrollo de la investigación. Se presenta las principales consideraciones para el diseño de estructuras de acero, donde se mencionan las consideraciones para la estructuración, cargas, métodos y verificaciones de diseño; además, los principales sistemas estructurales planteados en la normativa. Por otro lado, se identifica y desarrolla las principales ventajas del uso del acero como material de miembros estructurales y se desarrolla un análisis de factibilidad para su uso en la construcción. La investigación desarrollada permitió obtener conclusiones y recomendaciones finales, que se detallan en el capítulo final del presente trabajo de investigación. Lo cual, pretende ser de utilidad para estudiantes y empresas del sector construcción, como una fuente inicial de información para detectar los principales problemas y soluciones ante el actual estado de estancamiento en el desarrollo de edificios de acero estructural en el país. De modo que, se brinde un impulso para el desarrollo, especialización y masificación del acero como material en sistemas estructurales sismorresistentes de edificios.
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    Comparación de edificios conformados por sistemas estructurales de acero en el Perú y en el extranjero
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-20) Sánchez Carrasco, Ivanna Franccesca; Dávila Andía, Breyton Luis; Mora Chihuantito, Christian Gustavo; Sulluchuco Otake, Roy; Gonzales Santillana, Jim Fernando; Villagómez Molero, Diego
    El presente trabajo de investigación se centró en el uso de acero estructural en la construcción de una vivienda multifamiliar y una oficina en el extranjero. A partir de ello, se plantearon los factores sismorresistentes y de diseño que limitan la masificación del uso de acero estructural en la construcción de viviendas multifamiliares en el Perú. El objetivo principal de este trabajo consistió en determinar la viabilidad de construir edificios destinados a viviendas multifamiliares como un desafío de realizarlos, actualmente, en el Perú. Primero, se desarrolló la metodología a partir de la recopilación de información de investigaciones recientes, publicaciones académicas, libros y papers. Asimismo, se revisaron las normas E.020 Cargas, E.030 Diseño Sismorresistente, E.060 Concreto armado, E090 Estructuras Metálicas, AISC 341-16 y AISC 360-10. Luego, con la información recolectada, se eligieron edificaciones en acero estructural idealizadas en el extranjero y el Perú para comparar sus sistemas sismorresistentes. Cabe mencionar, que las consideraciones de sismorresistencia y diseño para los edificios del extranjero se contrastaron con las normas peruanas, a fin de ver si las consideraciones del extranjero son las mismas o varían y su posibilidad de construirlas. Finalmente, se compararon los indicadores económicos de las edificaciones escogidas en el Perú con la finalidad de analizar la factibilidad de construir viviendas multifamiliares en acero estructural en nuestro país. En conclusión, se obtuvo que si es posible la construcción en acero estructural en edificaciones de viviendas multifamiliares en el Perú si es que existiera una industria complementaria de acero adecuada.
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    Sistema estructural “tubo en tubo” para edificios altos
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-15) Pucuhuaranga Llancari, Valeria Liseth; Segovia Ramírez, Lenibet Pelagia del Pilar; Andrade Martínez, Kevin Enrique; Alcántara Aniceto, Daniel Santiago; García Núñez, Patrick Ghandy; Rojas Palomino, Paolo Giovanni; Villagómez Molero, Diego
    El presente trabajo muestra el estudio del comportamiento del sistema estructural Tubo en Tubo y la comparación de este esquema respecto de otros sistemas estructurales para edificios altos. La justificación de la investigación se presentó dada la alta demanda por desarrollar edificaciones verticales con mayores alturas en base a sistemas tubulares capaces de resistir mejor las fuerzas que ejercen el viento y los sismos. Para comprender mejor el funcionamiento de este sistema estructural se analizan casos de estudios teóricos diseñados con códigos sísmicos y de viento de la India. En todos los casos se reconocen los sistemas estructurales empleados y se idealizan tomando en cuenta las principales características, requerimientos y propiedades constructivas y estructurales. Posteriormente, todos los casos se evalúan con una serie de acciones de cargas laterales similares que permiten que los resultados se puedan comparar. La evaluación de estos casos nos permite analizar la eficiencia de cada esquema por medio de los desplazamientos máximos, deformaciones, fuerzas cortantes y estados de daño obtenidos en los análisis.
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    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, Robinson
    La 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.
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    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, Robinson
    En 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.
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    Consideraciones de diseño para el uso de elementos prefabricados de concreto armado para estructuras de edificios
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-12) Montenegro Carrillo, Renzo Adolfo; López Chaupijulca, Gloria Lorena; García Arriola, Manuel Alejandro; Vílchez Moreno, Sergio Emanuel; Muñoz Blanco, Jairo César; Villagómez Molero, Diego
    Los elementos prefabricados se han abierto camino en el mercado mundial debido a sus diversas ventajas; sin embargo, se deben tener consideraciones importantes al momento de diseñar con estos. El presente trabajo de investigación expone dichas consideraciones, así como las ventajas que presentan estos elementos. Las consideraciones para el diseño con elementos prefabricados deben ser tomadas en cuanta desde la concepción del elemento a usar. Se debe definir que elemento es el prefabricado a usar y que función tendrá en la estructura para luego analizar el tipo de conexión que tendrá con los demás elementos. Posteriormente se podrá analizar también el tipo de falla que posiblemente tendría y el comportamiento sísmico de los mismos. Asimismo, se exponen las ventajas durante el proceso constructivo, las consideraciones durante este y el beneficio que tiene el uso de estos elementos en un contexto tan difícil y diferente como el actual. El distanciamiento social y la necesidad de que el sector no se detenga económicamente, brinda como opción más viable el uso de nuevas metodologías como esta. Es importante mencionar que los códigos de diseño empleados en nuestra normativa aun no cobren este tipo de elementos por lo que se debe tener en consideración al momento de proponer el uso de estos al constructor. El mercado peruano aun es conservador por lo que se requiere exponer mejor las ventajas de esos elementos y educar a los constructores acerca del uso correcto de estos al momento de instalarlos.
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    Análisis comparativo de seguridad y señalética en edificios educativos de Perú con México, España y Canadá
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-02) Blanco Villafuerte, Daniela Alejandra; Quirita Alvarado, Marcela Sariah; Ramírez Ochoa, Mayte Elizabeth; Ruiz Godoy, José Antonio; Ramos Palma, Yhoner Yhoner; Ramírez Valdivia, Victoria Emperatriz
    El Perú tiene un total de 113069 centros educativos de acuerdo con el reporte del Ministerio de Educación del Perú (2018). Sin embargo, gran parte de estas edificaciones son altamente vulnerables frente a eventos sísmicos como lo indica el informe del Censo de Infraestructura Educativa 2014 (Instituto Nacional de Estadística e Informática y Minedu, 2014). Además, muchos de ellos tienen problemas de acceso a electricidad, agua, saneamiento y telecomunicaciones, especialmente en las zonas rurales (Minedu, 2016). Teniendo en cuenta que los centros educativos son ambientes que albergan niños, adolescentes y personal docente, es necesario que las escuelas sean entornos seguros y saludables para estas personas (Instituto de Prevención, Salud y Medio Ambiente, 2012). Para ello, es primordial cumplir con los requisitos de emplazamiento, infraestructura, mantenimiento, servicios públicos, señalización y programas de defensa civil; tal como lo establecen las normas de cada nación. En tal sentido, el objetivo principal de esta investigación es comparar la normativa peruana de seguridad y señalética en edificios educativos con las normativas extranjeras: española, mexicana y canadiense. De este modo, se puede determinar que países presentan normas mejor diseñadas en determinados aspectos y así señalar cuales de estos podrían ser modificados para una óptima aplicación de las normas peruanas. En este caso, la investigación se centró en comparar las normativas de los países mencionados, correspondientes a los aspectos de emplazamiento, infraestructura básica, arquitectura, estructura y señalización. Según el análisis realizado, se precisaron algunas recomendaciones para las normativas peruanas, tales como adoptar la norma ISO 7010 en señalética con el fin de especificar las dimensiones para las señales, señalar la importancia de contemplar el plan de desarrollo urbano para escoger el emplazamiento de los centros educativos, implementar el uso de mapas de regionalización de cargas de granizo y velocidades de viento con el fin de mejorar los criterios de diseño estructural, entre otras.
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    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, Robinson
    En 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.