Ingeniería Civil (Mag.)

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Aplicaciones multimedia para el curso de mecánica estructural
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-11-28) Nontol Espinoza, Carlos David; Acero Martínez, José Alberto
En el presente trabajo, se desarrollan aplicaciones en MATLAB a modo de herramientas didácticas, que permitan ilustrar de manera sencilla y amigable los conceptos del curso de Mecánica Estructural para facilitar el aprendizaje de los alumnos. El código de las aplicaciones está escrito en MATLAB y compilado en archivos ejecutables (archivos *.exe) de tal forma que no se requiera del programa principal para ser utilizados. Se desarrollan aplicaciones para los siguientes temas: Teoría de esfuerzos y deformaciones en el rango elástico, se abarca desde las definiciones básicas, la transformación de esfuerzos y deformaciones en general y en particular para encontrar los valores principales y direcciones principales. Ley de Hooke generalizada para distintos materiales, Incluyendo los efectos de cambios de temperatura. Teoría de falla para materiales frágiles y dúctiles: Máximo esfuerzo normal (Rankine Coulomb), Máxima deformación unitaria (Saint Venant), Densidad de energía de deformación (Beltrami), Máximo esfuerzo cortante (Tresca), Densidad de Energía de Distorsión (Von Mises). Se analiza los factores de seguridad y se grafica las superficies de fluencia de cada criterio de falla. Vigas con cimentación elástica y cargas variables, se calcula la deflexión, giro, fuerza cortante, momento flector y el esfuerzo máximo. Se desarrolla la teoría para “n” cargas aplicadas. Pandeo, enfoque clásico y con polinomios para diversas condiciones de apoyo, obteniendo la carga crítica y la forma modal de pandeo. Se analiza además la carga crítica de pandeo para elementos esbeltos de sección variable y de sección compuesta. En el análisis de teorías de falla se puede comparar los factores de seguridad y las superficies de falla para distintos criterios, observando que en bajo cierta combinación de cargas uno resulta más conservador que otro. En el análisis de pandeo de elementos esbeltos, se presenta tablas de la carga crítica obtenida para varias condiciones de apoyo, para elementos de sección constante, variable y de sección compuesta. La precisión de estos valores depende directamente de la exactitud de la ecuación de la deformada asumida. Al tener una viga apoyada sobre una cimentación elástica se obtiene esfuerzos en su sección. Se puede analizar el máximo de estos esfuerzos con alguno de los criterios de falla dependiendo del material en estudio. Así por ejemplo si es un material frágil se pude usar el criterio de Rankine, si es un material dúctil se puede usar el criterio de Tresca. El código de las aplicaciones también es presentado en archivos script (archivos *.m) de libre acceso. Se propone al final de este documento un nuevo alcance para complementar y mejorar el código desarrollado en el presente trabajo.
Comparación de las normas sísmicas más utilizadas para puentes continuos en el Perú y sus métodos de análisis
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Acero Martínez, José Alberto
Este trabajo esta orientado a revisar las normas sísmicas más utilizadas para puentes continuos en el Perú y sus métodos de análisis. Se revisan principalmente: la norma AASHTO STANDARD, AASHTO LRFD, CALTRANS y la Norma Sísmica para Puentes de Japón. También, se discute la propuesta de norma para puentes del Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú y se revisa la NTE E.030. Por otro lado, se revisan en forma referencial, normas sísmicas de puentes de Chile, Venezuela y Canadá.
Construcción de curvas de fragilidad para viviendas unifamiliares de muros de ductilidad limitada
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-27) Lopez Otiniano, Stewart Yaroshenko; Rodriguez Reyna, Carlos Alberto; Acero Martínez, José Alberto
El Perú es un país de alta sismicidad debido a su ubicación en el Cinturón de Fuego del Pacífico. El análisis de los registros históricos, así como el estudio del desempeño de los sistemas estructurales, han servido de base para el desarrollo de disposiciones normativas de diseño sísmico. El objetivo principal de estas disposiciones es reducir el riesgo sísmico. El déficit de viviendas en el Perú y el crecimiento de la población son la razón de la demanda permanente. Las viviendas de muros de concreto de ductilidad limitada (VMDL) son preferidas por los promotores inmobiliarios. Esto se debe a que esta tipología estructural resulta muy productiva en términos de tiempo de ejecución, simplificación de los procedimientos de construcción y reducción de los costos de construcción. La ausencia de sismos de gran magnitud durante 271 años en la costa centro del Perú, hacen que las viviendas y edificios de paredes delgadas no hayan sido sometidas a fuertes aceleraciones aún. Por lo tanto, no se cuenta con información de campo sobre su desempeño. Algunas pruebas de laboratorio se han llevado a cabo para evaluar el desempeño de muros individuales a escala natural. En dichas pruebas se han seguido los protocolos y provisiones de FEMA 461. El presente trabajo se centra principalmente en el desarrollo de curvas de fragilidad para viviendas de muros de concreto de ductilidad limitada (VMDL) edificadas sobre un pefil de suelo tipo S2. Estas funciones pueden obtenerse mediante opinión de expertos, pruebas de laboratorio, recopilación de información de campo y técnicas de simulación. En esta investigación, las curvas de fragilidad son generadas por una técnica de simulación de Montecarlo. Se generan curvas de fragilidad para viviendas unifamiliares típicas de 2 y 3 pisos que han sido diseñadas siguiendo los lineamientos de la normativa peruana vigente. El modelo de 2 pisos consiste en 3 viviendas que forman un solo bloque y comparten muros medianeros, en tanto que el modelo de 3 pisos es un bloque independiente. Estos dos modelos son representativos de la oferta actual de vivienda que se viene construyendo desde los años 90. La contribución más importante es el enfoque probabilístico que toma en cuenta la aleatoriedad de las propiedades mecánicas de los materiales involucrados, tales como la resistencia a la compresión del concreto y el límite de fluencia del acero de refuerzo, así como la incertidumbre de la demanda sísmica mediante la generación de señales sintéticas compatibles con el espectro normativo. Los resultados muestran un buen desempeño sismico para ambas tipologías. Para sismo severo (PGA=0.45g) la probabilidad de presentar daño leve es del 1% o menos.
Efecto del viento en torres de telecomunicaciones en el Perú y análisis comparativo según las normas TIA/EIA-222-F, ANSI/TIA- 222-G, IS 802 y Eurocode
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-08-11) Montejos Fidel, Mario Vicente Paul; Acero Martínez, José Alberto
Hoy en día, el virus Sars-Cov2 en el Perú ha llevado que muchas personas trabajen y estudien desde casa, creciendo la demanda en la cobertura de internet en sectores, como educación, entidades públicas, banca, salud, etc. Estos cambios y la nueva tecnología 5G, IoT (Internet of things) han llevado que la demanda de las construcciones de infraestructura de telecomunicaciones crezca. La presente tesis busca estandarizar el análisis de diseño de infraestructura de telecomunicaciones, investigar sobre los efectos de las antenas en la población y realizar un análisis comparativo entre las normas americanas TIA/EIA-222-F, ANSI/TIA-222-G, Indian Standard y European Standard, para torres de telecomunicaciones autosoportadas en el Perú. El análisis se realiza según los siguientes parámetros: velocidad de viento, área a la exposición del viento máxima y altura de torre. Se estima que es posible acoplar las normas internacionales de diseño de estructuras de telecomunicaciones a la realidad peruana. Además, en base a lo analizado se estima que se puede realizar una estandarización de las torres autosoportadas según los requerimientos solicitados. El procedimiento usado consiste en realizar un análisis comparativo de torres autosoportadas de 30m, 42m y 54m con base cuadrada de 1.00m, 4.00m y 4.07m, respectivamente; “face panel” tipo DMH para 30m y 42m, y “face panel” tipo “XH” para 54m, analizadas en 3 velocidades básicas de viento: 75, 90 y 110 km/h con una carga de antenas de 03 APE4516R1v06, 03 RRU5502, 01 MW A23D06HAC y un EPA (effective projected área) adicional, todas las antenas a tope de torre; el AEV (área de exposición al viento) total asumido varía según la altura de la torre. Se consideran antenas tipo FLAT (planas) a excepción de la antena MW que se considera tipo SHIELDED. Las estructuras están sujeta a peso propio, carga muerta de equipos, escalerillas y feeders, carga viva y carga de viento. El análisis se dará según las normas TIA/EIA 222-F, ANSI/TIA-222-G, Indian Standard y European Standard. La presente tesis demuestra la posibilidad de poder mejorar la norma peruana bajo los estándares y cálculos usados en las normas internacionales según la realidad de región. Las verificaciones y cálculos son variables respecto a cada norma y según las características usadas.
Guía de diseño de puentes atirantados con sección compuesta, con un ejemplo práctico
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-21) Acevedo Laos, Victor Manuel; Acero Martínez, José Alberto
La presente tesis desarrolla una guía sistematizada de análisis y diseño de los principales componentes de los puentes atirantados. Sin bien gran parte de la metodología es aplicable a cualquier tipo de tablero, se hace énfasis en los puentes con tableros de sección compuesta cuando los temas presentados requieren alguna particularidad con respecto al tipo de tablero utilizado. La metodología presentada tiene en cuenta las consideraciones necesarias para los puentes de grandes luces en general y para los puentes atirantados en particular. Éstas consideraciones incluyen: El análisis del proceso constructivo (construcción por voladizos sucesivos), la no linealidad geométrica debido al pandeo de los cables por peso propio (cable sag) y debido a los efectos P-Delta, el análisis por solicitaciones sísmicas para puentes de grandes luces, y la estabilidad aerodinámica. La tesis finaliza con un ejemplo práctico en donde se analiza un puente atirantado de sección compuesta aplicando los temas previamente tratados y se realiza el diseño estructural de los principales componentes de la superestructura.
Propuesta de reparación y reforzamiento de muros de 100 mm de espesor con ferrocemento ante carga lateral cíclica
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-08-25) Floriano Verde, Alfredo Giancarlo; Acero Martínez, José Alberto
En los últimos años se ha incrementado significativamente la construcción de viviendas utilizando muros de concreto. Debido a que las demandas sísmicas en términos de fuerzas y desplazamientos son importantes en nuestro país, los edificios construidos con este sistema deben tener una gran densidad de muros en sus dos direcciones de análisis y apoyados de la resistencia inherente que otorga los muros de concreto es que se construyen con bajas resistencia de concreto (entre 15 y 20 MPa) y espesor reducido (80, 100 y 120 mm). En muros de espesores reducidos resulta imposible confinar sus extremos con estribos a corto espaciamiento o usar doble malla de refuerzo. A las edificaciones que emplean estos muros se les denomina Edificios con Muros de Ductilidad Limitada (EMDL). En relación a los defectos constructivos que estas edificaciones presentan, se ha observado la presencia de fisuras por contracción de secado del concreto y a la formación de cangrejeras debido a la congestión de acero de refuerzo en su interior. Si a estas deficiencias constructivas se suma que las estructuras de concreto están inmersas ante sismos durante toda su vida útil, entonces es importante considerar una metodología de reparación y reforzamiento de los muros de ductilidad limitada luego de un evento sísmico severo. Ante el problema anterior, la presente tesis consiste en una propuesta de reparación y reforzamiento a partir de tres muros de ductilidad limitada luego de haber sido ensayados en laboratorio ante carga lateral cíclica. Dichos muros fueron llevados hasta un nivel de daño asociado al límite de reparación para luego volver a ser ensayados reparados y reforzados.