Ingeniería Civil (Mag.)
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Item Programa para optimización en peso de armaduras de acero mediante algoritmos genéticos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-02) Borda Galindo, Eimer Adrian; Santa Cruz Hidalgo, Sandra CeciliaLa optimización de estructuras consiste en modificar un diseño inicial mediante un método que permita obtener la mejor alternativa que satisfaga unas condiciones preestablecidas. Generalmente, la mejor alternativa o diseño óptimo es aquel que tiene el menor peso o costo posible satisfaciendo al mismo tiempo las condiciones de seguridad y servicio establecidas en las normas y reglamentos de construcción. En esta tesis se diseñó un programa de cómputo que optimiza el peso de armaduras, o estructuras articuladas, bidimensionales de acero mediante el método de optimización denominado algoritmo genético. El algoritmo genético, basado en la teoría de la evolución de Darwin, utiliza un mecanismo similar a la “selección natural”, para seleccionar mejores soluciones, y operadores inspirados en la genética, como son el cruce y la mutación, para generar nuevos conjuntos de soluciones (Sánchez Caballero, 2012). El programa de cómputo consiste en generar variantes o soluciones aleatorias de la geometría de la estructura y, posteriormente, generar nuevas soluciones utilizando operadores genéticos. Dichos operadores genéticos copian, combinan y modifican las características de las soluciones generadas previamente, proporcionando mayor probabilidad de aparecer en el proceso a las características de las mejores soluciones. El proceso se repite generando soluciones nuevas y conservando las mejores alternativas, hasta que se cumpla un criterio de convergencia (Gestal, Rivero, Rabuñal, Dorado, & Pazos, 2010). El programa de computo fue elaborado en MATLAB© y contiene una rutina para el análisis estructural, una rutina para el diseño estructural conforme a la Norma E.090 del Reglamento Nacional de Edificaciones y una rutina de algoritmos genéticos para la modificación de algunas coordenadas geométricas de la armadura que disminuyan el peso de la estructura satisfaciendo los requerimientos normativos de resistencia y deflexiones permisibles. Los datos de entrada del programa son: coordenadas fijas de nudos, coordenadas variables de nudos, límites de coordenadas variables, restricciones en los apoyos, conectividad de los elementos, cargas estáticas en direcciones “X” e “Y”, combinaciones de carga, librería de perfiles, límites de desplazamiento y los valores de las variables que definen el algoritmo genético. El programa asigna un perfil a cada elemento de manera independiente y obtiene coordenadas independientes entre sí, las cuales no se ajustan a una geometría definida. De manera opcional, el programa puede restringir los resultados para satisfacer condiciones de simetría y restricciones de desplazamientos. El programa presenta como resultados las coordenadas óptimas, el peso propio de la armadura, fuerzas internas de los elementos, perfiles seleccionados y una gráfica con la geometría resultante de la armadura. En los ejemplos, se obtuvieron estructuras óptimas con una reducción de peso entre 6% y 30% con respecto al diseño inicial. Se muestra que las soluciones óptimas dependen de la geometría de la armadura, las cargas las cargas aplicadas, el tipo de perfil a utilizar y los límites de deflexión permisible en servicio. El tiempo y exactitud de las soluciones es muy sensible a los operadores del algoritmo genético. Se concluye que es posible disminuir el peso de este tipo de estructuras de manera considerable lo que podría repercutir en ahorros considerables en material en proyectos de gran envergadura de naves industriales, almacenes, galpones, etc.Item Diseño de equipo para ensayos de pircas ante cargas laterales estáticas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-01) Rivas Sánchez, Gram Ysair; Santa Cruz Hidalgo, Sandra Cecilia; Blondet Saavedra, Jorge MarcialEl término muro de piedra con junta seca o pirca se refiere a aquella albañilería construida apilando piedras y sin usar mortero. Existen pocos estudios que hayan analizado su desempeño estructural ante cargas de sismo perpendiculares a su plano principal; por ello resulta necesario realizar estudios teóricos y experimentales a escala natural que evalúen su comportamiento ante estas cargas. En la presente tesis se diseñan dos equipos de ensayo denominados mesas inclinables para ensayos estáticos, MIEE, para realizar ensayos en especímenes a escala natural ante cargas laterales fuera de su plano. La MIEE gira al muro de tal manera que una componente de su peso propio actúa en dirección perpendicular a su plano principal. En el primer capítulo se presenta el problema, los objetivos, el alcance y la metodología de la tesis. El segundo capítulo trata sobre el estado del arte de pircas y su desempeño ante cargas de servicio y de sismo. Además, se describen los equipos para ensayos de muros utilizados en estudios previos. En el tercer capítulo se realiza la caracterización de las pircas de un sector representativo del distrito de Carabayllo, incluyendo su tipología, proceso constructivo, propiedades mecánicas y geotécnicas, y finalmente se realiza un análisis de estabilidad de las pircas y el talud con el método denominado “equilibrio límite”. En el cuarto capítulo se presentan dos propuestas de diseño de mesa inclinable: (1) MIEE con movimiento monotónico y (2) MIEE con movimiento cíclico. Se definen los siguientes parámetros de diseño: peso máximo, máximo ángulo de inclinación y velocidad de izaje. Se diseñan los componentes: mecánico, civil y sistema de izaje de los equipos propuestos. El sistema de izaje de la mesa monotónica consiste en un conjunto de pistones hidráulicos accionados con un tablero de control; mientras que el sistema izaje de la mesa cíclica consiste en un ensamble de poleas, cables y winches eléctricos. Finalmente, en el quinto capítulo se discuten, comparan los resultados obtenidos de las dos propuestas de mesas inclinables y se escoge la alternativa óptima.Item Priorización del reforzamiento de colegios públicos de Lima para la mitigación del riesgo sísmico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-06-27) Arana Vasquez, Víctor Ernesto; Palomino Bendezú, Juan Samuel; Santa Cruz Hidalgo, Sandra CeciliaEn este trabajo se propone un método para identificar prioridades de intervenciones para la mitigación del riesgo sísmico en el Sistema Educativo Público del Perú. El método se basa en identificar cinco niveles de prioridad para la intervención integral de colegios, de acuerdo a las necesidades y urgencias específicas de cada uno. El objetivo de la priorización se basa en dos criterios. 1) Las estructuras no deben causar muertes, y 2) deben aportar a la resiliencia del Sistema Educativo (alumnos, educadores, administrativos, infraestructura y entorno social). Se emplean múltiples Factores de Riesgo, identificados para el caso particular del Sistema Educativo. Los factores son cuantificados por parámetros extraídos a partir de una herramienta GIS y transformados a indicadores adimensionales para el Análisis Multicriterio. Se definen métricas de resiliencia y fragilidad estructural, para establecer niveles cuantitativos de riesgo. La fragilidad estructural ante sismos se mide por el daño probable en términos de pérdidas económicas en dos escenarios particulares y en un análisis probabilístico de riesgo sísmico. La resiliencia es medida con los llamados Indicadores de Contexto que representan directa o indirectamente las capacidades, el potencial y/o las debilidades que tiene cada colegio y su entorno. Estos características colaboran a reducir o incrementar la velocidad de recuperación del sistema ante un desastre (resiliencia) e incluso promueven la inclusión social. Los colegios que tengan algún pabellón que pueda colapsar (causar daños físicos a sus ocupantes) y que aporten a la resiliencia del Sistema, serán de máxima prioridad. Y los siguientes niveles de prioridad serán producto de la combinación de los criterios mencionados. Las intervenciones asignadas para cada colegio son diferenciadas por nivel de prioridad y tipología de pabellones. El objetivo será reducir la brecha hacia un Sistema Educativo físicamente seguro y con un alto grado de resiliencia. Se realiza la validación de la propuesta, mediante la comparación cuantitativa y cualitativa de la propuesta con lo empleado por el MINEDU a través de la PRONIED y la DRELM, y la recomendación propuesta por el Banco Mundial.Item Estudio analítico de vulnerabilidad sísmica de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) en la costa central del Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-06-01) Reyes Virhuez, César Abraham; Santa Cruz Hidalgo, Sandra CeciliaEn los últimos años, se ha intensificado la construcción de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) por poseer un menor costo de construcción con relación a edificios tradicionales, enfocado para sectores emergentes. Sin embargo, aún no se tienen registros de su comportamiento ante eventos sísmicos por ser construcciones nuevas. Las investigaciones que se han realizado evaluaron el desempeño sísmico solamente para el estado límite de colapso [1] o está basado en la opinión de expertos [2]. El objetivo del proyecto es contribuir a mejorar la seguridad de las viviendas peruanas mediante el estudio analítico de la vulnerabilidad sísmica de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) ante diversas intensidades sísmicas para la costa central del Perú. Para ello, primero se caracterizó la tipología a través de un modelo representativo y se evaluaron las respuestas sísmicas de la estructura mediante un Análisis Dinámico Incremental (IDA, por sus siglas en inglés) [3]. Luego, se obtuvieron curvas de fragilidad para cada demanda sísmica, que mide su probabilidad de excedencia. Finalmente, se obtuvo el desempeño sísmico a través de curvas de vulnerabilidad que estiman el costo de reparación esperado, basado en el reporte FEMA 58 [4]. Los resultados obtenidos permitirán evaluar las pérdidas económicas de la tipología de vivienda EMDL y posibilitarán la elaboración de planes de reparación después de un evento sísmico.