Ingeniería Civil (Mag.)
URI permanente para esta colecciónhttps://hdl.handle.net/20.500.12404/766
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Ítem Acceso Abierto Vulnerabilidad sísmica de viviendas autoconstruidas en la ciudad de Arequipa(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025) Mendoza Albornoz, Henry Giuseppe; Blondet Saavedra, Jorge MarcialEl presente trabajo tuvo como objetivo determinar la vulnerabilidad sísmica de viviendas autoconstruidas e identificar los sistemas constructivos predominantes en la ciudad de Arequipa. La investigación se desarrolló mediante la aplicación de fichas de encuesta y reporte elaboradas por la Pontificia Universidad Católica del Perú y SENCICO, que permitieron sistematizar información de campo y evaluar aspectos técnicos como densidad de muros, estabilidad de tabiques, calidad de materiales, mano de obra y condiciones del entorno. El estudio se centró en viviendas de albañilería de uno o más pisos, construidas con ladrillo de arcilla o bloques de sillar. Se evaluaron 40 edificaciones entre 2004 y 2005, y se clasificó su vulnerabilidad sísmica en tres niveles: baja, media y alta. Los resultados mostraron que el 60 % de las viviendas presentó vulnerabilidad alta, el 17,5 % vulnerabilidad media y el 22,5 % vulnerabilidad baja. Estos hallazgos evidenciaron que gran parte del parque habitacional autoconstruido en Arequipa no cumplía con la normativa sísmica del Perú, lo cual incrementaba su susceptibilidad a sufrir daños significativos ante un sismo. La investigación aportó insumos para el diseño de una cartilla con recomendaciones técnicas destinadas a la construcción de viviendas de albañilería confinada, con el fin de difundir buenas prácticas constructivas y mejorar la seguridad estructural de las viviendas informales. Asimismo, los resultados mostraron coherencia con investigaciones posteriores realizadas en otras ciudades del país, lo que destacó la necesidad de políticas públicas orientadas a atender la autoconstrucción y reducir la vulnerabilidad sísmica en el Perú.Ítem Restringido Integración del diseño topológico en la impresión 3D – Diseño, fabricación y caracterización mecánica de mobiliario funcional impreso en 3D con concreto con agregado reciclado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025) Cardenas Palomino, Kelssy Tatiana; Silva Mondragón, Guido LeonardoLas ventajas ofrecidas por la manufactura aditiva aplicada a la construcción se potenciarán en la medida que se planteen diseños y formas geométricas que aprovechen la flexibilidad constructiva que ofrece esta tecnología. En esta línea, la presente tesis tiene como objetivo integrar la optimización topológica y la impresión 3D en el diseño de un mobiliario funcional que será fabricado con concreto que incorpora como agregado material reciclado proveniente de residuos de construcción y demolición (RCD). Para ello, se realizó inicialmente la caracterización mecánica del material, cuyos resultados sirvieron como datos de entrada para el desarrollo de la optimización topológica. Además, se efectuaron ensayos de impresión con el objetivo de analizar sus características, tales como su capacidad de apilamiento antes del colapso y su comportamiento al imprimir elementos inclinados con pendientes entre 5° y 20°. A partir de los datos obtenidos, se realizó la optimización topológica mediante un análisis de elementos finitos y algoritmos de optimización con la finalidad de la obtención de una geometría eficiente que minimice el uso de material, manteniendo un adecuado desempeño estructural. Asimismo, se evaluaron diferentes rutas de impresión en el que se analizó el tiempo, material requerido y calidad de impresión. Finalmente, se validó el desempeño estructural del mobiliario impreso mediante ensayos mecánicos bajo cargas de servicio. Este proyecto representa un aporte significativo por combinar diseños estructuralmente eficientes con el uso de un material sostenible.Ítem Acceso Abierto Redes neuronales restringidas por ecuaciones diferenciales y su aplicación a la dinámica estructural(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025) Huarachi Coaquira, Hugo Friedman; Moya Huallpa, Luis AngelEn Perú, la norma E.030 exige un acelerómetro en el techo de edificios de más de 20 pisos, mientras que las normativas internacionales recomiendan más sensores distribuidos en todos los pisos para un monitoreo adecuado. Para compensar esta falta de información es posible usar las redes neuronales informadas mediante la física, la cual logra mezclar el procesamiento de los datos obtenidos mediante los sensores en conjunto con las leyes físicas que gobiernan el comportamiento dinámico. No obstante, al ser una metodología reciente, debido a la carencia de fundamentos, es necesario diseñar una función de pérdida y arquitectura personalizada según el problema a resolver. Así, esta investigación se enfoca en desarrollar una función que permita obtener la respuesta sísmica en todos los pisos, utilizando como datos de entrada la aceleración registrada en el suelo y en el techo. La forma de dicha función se define a través del diseño de la arquitectura de la red neuronal compuesta de dos convoluciones unidimensionales y una red neuronal recurrente que emplea una celda GRU. Mientras que su entrenamiento se basa en una función de pérdida diseñada en base a la solución discreta modal de la ecuación de movimiento de la dinámica estructural en el espacio de estados. Logrando que se tome como etiquetas la aceleración en el techo y las matrices que consideran la influencia de los primeros modos fundamentales. Finalmente, para probar esta metodología se crea un modelo teórico que simula un edificio a corte de 20 niveles , de donde se extraen los datos de entrenamiento y a la vez se usa como referencia para evaluar el desempeño de la red neuronal. Usando como medida el coeficiente de correlación de Pearson, se tuvieron los mejores resultados en los últimos niveles y en la predicción de los desplazamientos, esto a razón de que predominan frecuencias bajas en estas señales, los cuales son las más fáciles de entrenar por las redes neuronales.Ítem Acceso Abierto Evaluación estructural de daños y reforzamiento de un hospital esencial antiguo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024) Contreras Bálbaro, Juan José; Chang Breña, Marco Antonio; Santa Cruz Hidalgo, Sandra CeciliaActualmente en el Perú existen más de 160 Hospitales, de los cuales, los que tienen la mayor cantidad de camas tienen más de 50 años de antigüedad. Ante esta situación, es de carácter urgente la evaluación estructural de cada una de estas edificaciones. Esta tesis evalúa estructuralmente las edificaciones hospitalarias antiguas para poder plantear un reforzamiento o su reemplazo. Las alternativas de reforzamiento planteadas son la inclusión de arriostres metálicos y disipadores. Para el análisis por desempeño se usó un Análisis Estático no lineal (Pushover) y un Análisis Dinámico Incremental (IDA). Los resultados demuestran que para un sismo muy raro (PGA= 0.675g), un pabellón hospitalario antiguo tiene una deriva máxima de 18.00‰, mientras que si se refuerza con arriostres metálicos la deriva se reduce a 9.10‰ y si se refuerza con disipadores la deriva se reduce al valor de 6.60‰. Según Hazus con el reforzamiento de disipadores se estaría mejorando de un nivel de daño completo a un nivel moderado. En cuanto a los costos de reparación, para un sismo muy raro (PGA=0.675g), un pabellón hospitalario antiguo presenta 93% del costo total de reparación, mientras que si se refuerza con arriostres metálicos presenta un porcentaje de 55% y si se refuerza con disipadores es de 25%. En conclusión, ambas alternativas reducen el daño en la estructura, sin embargo, el reforzamiento con disipadores es más eficiente ya que aumenta la capacidad de amortiguamiento y el porcentaje del costo de total de reparación (25%) es menor que el de arriostres metálicos (55%).Ítem Acceso Abierto Análisis y beneficios del uso del concreto ligero con base en esferas de poliestireno en elementos estructurales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024) Vargas Villegas, Raul Kensel; Quiun Wong, Daniel RobertoThe principal objective of this research is to study the use of lightweight concrete based on spheres of polystyrene in structural elements and denote its benefits in the general structure. This investigation will be divided into two main parts. First, specimensare made for compressive resistances of 175 kg/cm2 and 210 kg/cm2 with dry specific weights between 1.8 and 2.0 tons per cubic meter, the specimens are tested at ages of 7,14, 21 and 28 days to observe the evolution of the resistance. On the other hand, for the oldest specimens, find the modulus of elasticity and it compare with the Peruvian code E.060 for lightweight concrete. Then, in accordance with the norm ASTM C78, the modulus of rupture of 2 specimens applying loads in the middle thirds are calculated. To end, a cyclic load test is performed on a thin wall of 2000 mm long, 2400 mm high and 10 mm thick and its behavior is analyzed, comparing it with other wall of conventional concrete and similar dimensions. On the second part, with the data obtained, a structural model was prepared for a building with lightweight concrete, and the maximum forces on the base of the buildings were obtained. The results are compared with the building modelled with normal-weight concrete and the design of one of themost requested elements is verified. In addition, in the case of the foundation, the settlements and pressures in the ground are reduced and, consequently, the dimensions of the foundations can be reduced. The results indicate that element can get specific weights less than standard concrete and to get resistances of 175 kg/cm2 and 210 kg/cm2 , the resistance of concrete indicate early evolution in 7 days of approximately 85 percent of the request strength and then presents a 5 percent rise every 7 days. Regarding the modulus of elasticity of the new concrete, it gets a reduction of the 10 percent for the concrete 175 kg/cm2 and reduction for the 15 percent for the concrete 210 kg/cm2 . In the structural design and the reinforcement in a higher load element, it gets a final reduction of steel of 20 percent. Finally, the total weight of the edification was reduced to 80 percent and it is obtained smaller efforts and settlements in the ground.Ítem Acceso Abierto Implementación de ensayo de laboratorio y correlación de respuestas mecánicas en unidades de tapial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024) Carpio Nolasco, Jesús Daniel; Silva Berríos, Wilson EdgarEn el Perú el porcentaje de hogares que habitan en viviendas construidas con adobe y tapial sigue siendo importante. De acuerdo al último censo oficial, representan el 28 % del total de viviendas habitadas, y de estas, 7 de cada 10 se encuentran en áreas rurales. Con el propósito de conocer con mayor amplitud el desempeño mecánico de las unidades de tapial, y reflejar los futuros hallazgos en la mejora de la normativa vigente, se propone obtener una correlación entre ensayos mecánicos que permitan conocer sus propiedades mecánicas a bajo costo. Alternando entre dos composiciones de suelo y tres humedades de mezcla, se elaboraron muretes y probetas cilíndricas que fueron sometidos a ensayos de compresión diagonal y de tracción indirecta, respectivamente. Con los resultados obtenidos se verifica una correlación de resistencias máximas en tracción para el rango elástico (r=0.8 y rs=0.82). Sin embargo, en el caso de otras propiedades mecánicas, aunque existe una alta correlación, la dispersión aún es bastante notoria, por lo que se sugiere la realización de más ensayos que corroboren o modifiquen las conclusiones del presente estudio. Se propone añadir estos hallazgos en la norma E.080 Diseño y Construcción con Tierra Reforzada y se propone como investigación futura estandarizar ensayos que permitan el monitoreo y control de la calidad del tapial en obra, lo que podría servir ante una eventual industrialización de su uso, como en el caso de programas de vivienda masiva, en zonas donde sea aplicable.Ítem Acceso Abierto Evaluación de alternativas de modelamiento numérico para edificios de concreto armado con sótanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024) Pari Cusi, Herson Duberly; Silva Berríos, Wilson EdgarEl objetivo de la investigación es evaluar diferentes alternativas de modelamiento numérico de edificios con sótanos, dado que este problema se aborda de diferentes maneras en la práctica profesional, lo que a veces puede conducir a inconsistencias. Se han planteado cuatro alternativas de modelamiento: EMP, modelo que ignora la presencia de sótanos; SIN; modelo con sótanos y base empotrada; ISM, modelo con sótanos y reacción del suelo con base empotrada; ISE, modelo con sótanos y la reacción del suelo en toda la superficie de contacto del sótano con el suelo. Estas alternativas se han implementado en 12 edificios, considerando tres tipos de suelo y cuatro alturas distintas. Se ha encontrado que existe diferencias significativas en el comportamiento estructural entre las alternativas de modelamiento para edificios de 10 y 15 pisos en términos de periodo fundamental de vibración, desplazamiento lateral máximo y fuerza cortante basal; mientras que para edificios de 20 y 25 pisos la respuesta estructural no es significativamente diferente. En un estudio ampliado a 180 “edificios de corte” para buscar un mayor número de resultados que permitan establecer una tendencia del comportamiento de la respuesta de un edificio con sótanos, se ha podido observar que tanto la relación de periodos, desplazamientos laterales y fuerza cortante basal entre el modelo ISE y EMP se reduce a la unidad cuando el suelo tiende a ser más rígido y el edificio más flexible (mayor altura).Ítem Acceso Abierto Evaluación del desempeño de un hospital aislado con dispositivos de goma (LRB) y de péndulo friccional (FPS)(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024) Barrientos Castilla, Froilan Carlos; Muñoz Pelaez, Juan AlejandroLos hospitales deben seguir operando durante y después de un terremoto con la finalidad de asegurar la continuidad de los servicios. Para ello se usa el aislamiento sísmico. Esta tesis evalúa el desempeño de un hospital peruano en la cuidad de Moquegua, ubicado en la zona de mayor sismicidad peruana y suelo intermedio (Z4 y S2 según la NTE E.030). Se utilizan dos tipos de aisladores: elastoméricos y péndulos friccionales. Se desarrolla el análisis del desempeño empleando el Análisis Dinámico Incremental (IDA) con un modelo no lineal del edificio aislado. Los resultados del desempeño estructural muestran que para un PGA de 0.7g (sismo con periodo de retorno de 2500 años) las derivas máximas promedio con dispositivos de goma y de péndulo friccional son de 5.8‰ y 5.5‰, respectivamente. Además, las rotaciones inelásticas máximas promedio de columnas y vigas resultaron ser una fracción del límite de Ocupación Inmediata: de 0.55 y 0.54 para goma, y 0.40 y 0.52 para péndulo friccional. En cuanto al desempeño no estructural, las aceleraciones máximas promedio de piso son de 0.40g con goma y 0.50g con péndulos friccionales. Según HAZUS el umbral de daño leve en elementos no estructurales es 0.45g. Se concluye que con ambas opciones la estructura quedaría en estado de ocupación inmediata. En cuanto a los elementos no estructurales sensibles a aceleraciones, el sistema con goma si lograría dar la protección necesaria (90% del límite de HAZUS). En cambio, con aisladores friccionales no se lograría la protección necesaria (110% del límite de HAZUS).Ítem Embargo Evaluación del desempeño sísmico de un edificio peruano de concreto armado con dispositivos de fluido viscoso(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024) Quiroga Flores, Luis Enrique; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEn el protocolo peruano de diseño de edificaciones con sistemas de dispositivos de fluido viscoso (DFV) no se incluye la evaluación del desempeño ni la estimación del daño. El objetivo de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de un edificio peruano representativo con DFV no lineales (EDIF-DFV). Se diseñó un edificio convencional con muros y pórticos de concreto armado (EDIFCONV), usando las normas peruanas de edificaciones y se incorporó un sistema de DFV diseñado con la norma estadounidense FEMA 273. Se seleccionó la alternativa de distribución de DFV que produjo la mayor reducción de derivas de entrepiso. Luego se desarrolló la comparación del desempeño sísmico del EDIF-DFV con respecto al EDIF-CONV, usando el Análisis Dinámico Incremental (IDA). El desempeño fue evaluado usando el desplazamiento lateral de la azotea (SEAOC, Vision 2000), derivas de entrepiso (HAZUS-MH MR4), y el daño en los elementos estructurales mediante los giros inelásticos en las rótulas (ASCE 41). Los resultados del EDIF-CONV mostraron que, para los sismos de 50 y 100 años, presentaría un estado funcional, daño leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría una reparación menor en las placas. Para el sismo de 2500 años, estaría en resguardo de vida, con daño moderado más acentuado y requeriría reparaciones en las vigas y placas. En cambio, en el EDIF-DFV, para los sismos de 50 y 100 años, se encontraría operativo y casi sin daño. Para el sismo de 500 años, estaría funcional con daño leve y prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 2500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría reparaciones en las placas. Para los sismos de 500 y 2500 años, las columnas adyacentes a los DFV presentarían mayor daño respecto al EDIF-CONV, pero no excederían el umbral de daño de “Ocupación Inmediata”. Se concluye que, para sismos con intensidades menores o equivalentes al sismo de 500 años, el daño del EDIF-DFV sería leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Se recomendaría incorporar DFV en un edificio peruano convencional para disminuir los costos de reparación por daños.Ítem Embargo Evaluación del Desempeño Sísmico del bloque B9 del Instituto Nacional de Salud del Niño (INSN) mediante el análisis no lineal estático y dinámico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023) Mejía Trejo, Paulo Israel; Santa Cruz Hidalgo, Sandra CeciliaEl objetivo de este trabajo fue evaluar el desempeño sísmico del bloque B9 del Instituto Nacional de Salud del Niño (INSN) mediante el empleo del análisis no lineal estático y dinámico. Para ello, se siguieron los lineamientos desarrollados en el documento del comité VISION2000 y en el código ASCE41 versión 2013 para evaluar el desempeño de estructuras. Para el análisis no lineal estático, los niveles de amenaza sísmica se modelaron según los parámetros de la norma E.030 en sus versiones 2003 y 2016, verificándose que se cumplan con los objetivos desempeño para ambos casos. En el análisis no lineal dinámico se emplearon diez registros sísmicos, característicos del país, para obtener las curvas IDA y con ellas sacar una curva representativa para evaluar si se cumplen con los objetivos de desempeño. El trabajo se dividió en siete capítulos, ordenados de la siguiente manera: En el capítulo I, se hizo una revisión de los antecedentes de la destrucción de hospitales a lo largo de los años a causa de los terremotos, la evolución de los códigos de evaluación de estructura, la amenaza sísmica local, la situación actual de los hospitales en el Perú, justificación y objetivos del trabajo. En el capítulo II, se realizó un detallado marco teórico sobre los métodos de análisis sísmicos existentes, haciéndose énfasis en los análisis no lineales. Además se hace una comparación entre el análisis no lineal estático y dinámico, mostrando las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. También se presentan los métodos empleados por el ATC40, FEMA356 y FEMA440 para obtener el punto de desempeño ante un nivel de amenaza sísmica. En el capítulo III, se desarrollan los conceptos referentes a la evaluación del desempeño sísmico de estructuras. Se brinda un repaso de los lineamientos especificados por el comité VISION200 y el ASCE41-13 como: niveles de desempeño, niveles de amenaza sísmica y objetivos de desempeño según el tipo de edificación. Además se hizo una lista con los principales documentos que evalúan la vulnerabilidad en un hospital. En el capítulo IV, se presentan las principales consideraciones y requerimientos que se deben tomar para desarrollar un análisis no lineal. Los temas que abarca este capítulo son: modelos del comportamiento de los materiales, rigideces efectivas, diagramas momento vs curvatura y modelos de plasticidad de secciones y elementos. En el capítulo V, se brindan las consideraciones generales que se tomaron para modelar los elementos estructurales en el programa de cómputo. Además se definen los niveles de amenaza sísmica para el análisis no lineal estático y los factores de escala de los registros para el análisis no lineal dinámico. En el capítulo VI, se muestra la evaluación realizada con el FEMA577, los resultados obtenidos en cada dirección según las matrices de desempeño de los códigos empleados para los niveles de amenaza modelos con la norma E.030 (versión 2003 y 2016). También se muestran las curvas IDA obtenidas en cada dirección de los registros sísmicos, además de la curva representativa. En el capítulo VII, se brindan los comentarios, conclusiones y recomendaciones sobre el trabajo realizado. Se presentan anexos con las tablas empleadas de los códigos y ejemplos detallados del modelamiento de los elementos estructurales en el programa Peform3D.