Ingeniería Civil (Mag.)

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Evaluación del comportamiento sísmico del Puente Villena construido en 1967 usando un método basado en el desempeño
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-05) Salcedo Chahud, Carlos Augusto; Zeballos Cabrera, Antonio
La tesis consiste en la evaluación del comportamiento sísmico del Puente Villena, construido hace más de 50 años, usando un método basado en el desempeño. El nivel de amenaza se calculó utilizando el programa CRISIS 2007 para cinco periodos de retorno: 72, 224, 475, 975y 2475 años. El modelo de peligro sísmico utilizado es el desarrollado por el Instituto Geofísico del Perú. En dicho modelo se consideran 33 fuentes sismogénicas y leyes de atenuación espectrales que permiten estimar la respuesta sísmica para diferentes periodos estructurales. El análisis del puente se hizo con el programa SAP 2000 V14. Se hizo un análisis lineal elástico para las cargas de gravedad y la sobrecarga vehicular HL- 93 de la especificación AASHTO LRFD. También se hizo un análisis lineal modal espectral para conocer los periodos y forma de vibrar del puente. Para evaluar el desempeño, se hicieron dos tipos de análisis del comportamiento inelástico: un “pushover” y un análisis dinámico tiempo historia. En el análisis dinámico tiempo historia se emplearon cinco acelerogramas que fueron escalados a los cinco niveles de amenaza calculados. El escalamiento se hizo utilizando el programa SEISMOMATCH. Los resultados muestran que el puente tiene capacidad suficiente para resistir las cargas permanentes y la sobrecarga vehicular. Esto se correlaciona bien con lo observado en el campo ya que el puente se encuentra en buen estado y no hay registros que indiquen que ha sido reforzado o retro capacitado durante su vida útil. También se comprueba que el puente tiene una reserva importante para resistir la demanda sísmica. Esto no quiere decir que el puente no necesite ser retro capacitado, ya que en el estudio se determina que es probable que para periodos de retorno mayores a 975 años el puente puede tener una falla por corte en el apoyo de los arcos.
Estimación de funciones de vulnerabilidad sísmica en edificaciones con base en procedimientos probabilísticos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-01-27) Maldonado Salvatierra, Orlando Oscar; Zeballos Cabrera, Antonio
La estimación de funciones de vulnerabilidad se obtuvo mediante la estimación del costo medio y desviación estándar debido a daño sísmico producido por una cierta intensidad de evento sísmico, para una tipología estructural específica que caracterizan la incertidumbre del costo de daño desde el punto de vista probabilístico dado una intensidad sísmica que se asume aleatoria. El daño y su estimación se evaluaron para los elementos estructurales (columnas, vigas, losas aligeradas, placas etc.) y los no estructurales (tabiques, equipos, tuberías, instalaciones, vidrios, etc.). También se incluye los costos derivados de las pérdidas parciales o totales de funcionalidad del sistema estructural. Las curvas de vulnerabilidad son utilizadas como parte del análisis de riesgo sísmico que comprende las siguientes etapas: •Análisis del peligro sísmico •Análisis de la exposición del inventario de estructuras, edificios y actividades sujetas a riesgo •Análisis de vulnerabilidad, que es la estimación de daño y costo en una estructura o tipología específica en una zona determinada •Evaluación del riesgo de una estructura, un área o una región sometida a cierta amenaza sísmica. Se explica el procedimiento para la obtención de las funciones de vulnerabilidad, presentando la teoría necesaria que explica la metodología seguida por el programa “Probabilistic Seismic Vulnerability Tool” (PSVT) en su primera versión del año 2015. El cálculo de la probabilidad sísmica se obtiene mediante Simulación Monte Carlo (SMC), de modelos de edificaciones simples de una o dos plantas y posibilita estimar respuesta mediante modelos de un grado de libertad no lineales. La metodología seguida permite evaluar el comportamiento de la estructura para una ductilidad permisible (μ) considerando un sistema de un grado de libertad (1GL). Esto se decidió sobre la base de la deformación permisible y la capacidad de ductilidad que pueden alcanzar los materiales y del detallado del diseño seleccionado. La metodología también permite estimar la deformación de una estructura existente en la cual debe evaluarse su desempeño considerando un sistema de 1GL, previamente se determina la masa (m), la rigidez inicial (k) y la resistencia a la cedencia (fy) a partir de sus dimensiones, tamaño de los elementos y el detallado de diseño (refuerzos en estructuras de concreto reforzado, conexiones de las estructuras de acero, etc.) Nuestro estudio se centra en las clases C1mck 1GL y C2 mckFy 1GL, predeterminadas en el programa PSVT. El modelo C1mck 1GL corresponde a un modelo lineal de 1GL que mediante la inclusión del factor de coeficiente inelástico de deformación se estima el desplazamiento máximo lateral en el rango inelástico mediante simulación, para obtener finalmente las curvas de vulnerabilidad. El modelo C2 mckFy 1GL corresponde a un modelo inelástico de 1GL que utiliza un modelo de comportamiento histéretico elastoplástico, a partir de la deformación de fluencia, rigidez del sistema y de la relación de rigidez (rigidez post-fluencia entre la rigidez en rango elástico) se obtienen los desplazamientos máximos inelásticos para finalmente mediante Simulación Monte Carlo (SMC) obtener la curva de vulnerabilidad. Para explicar el procedimiento de verificación de desempeño, se seleccionó una edificación común (vivienda) y un bloque típico de una edificación esencial (colegio), ambas edificaciones corresponden a construcciones formales por lo que cuentan con licencia de construcción y su diseño ante cargas laterales está basado en la Norma Técnica E030 “Diseño Sismorresistente”. Se ha generado el modelo de demanda sísmica, modelo estructural para la simulación, y su análisis hasta determinar las funciones de vulnerabilidad. Los resultados muestran que las curvas de fragilidad dan un valor bajo o nulo de presentar una probabilidad de colapso, lo que cumple con la filosofía de diseño de la Norma Técnica E030 “Diseño Sismorresistente”. La estimación de la curva de vulnerabilidad permite determinar el costo de reparación de las estructuras para un escenario de demanda sísmica, y por el porcentaje de vulnerabilidad que alcanzaron las estructuras ante escenario caracterizado por un valor máximo de aceleración (PGA), no es necesario reforzar las edificaciones analizadas.
Propuesta de un método para el diseño de edificios con disipadores pasivos de energía utilizando registros sísmicos peruanos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-01-17) Anccasi Huayra, Rubén; Zeballos Cabrera, Antonio
La presente investigación se ha desarrollado siguiendo los lineamientos planteados por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) y por la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA). El método de diseño consiste en realizar un análisis dinámico no lineal tiempo historia, para lo cual se empleó el software SAP2000, basado en la filosofía de diseño por desempeño propuesto por la Sociedad de Ingenieros Estructurales de California (SEAOC) a través del Comité Visión2000. Con la finalidad de comparar el desempeño estructural y los costos de construcción, se eligió un edificio ubicado en la ciudad de Lima, cuyo uso es esencial. El edificio tiene cuatro niveles y presenta una configuración regular en planta y elevación. El sistema estructural está conformado por pórticos de concreto armado y una losa maciza de 20cm de espesor. El edificio no cumple por desplazamientos laterales, pero sí por resistencia de acuerdo a los límites establecidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Como solución se propuso dos alternativas, una solución no convencional que consistió en incorporarle disipadores de energía y una solución convencional que consistió en incrementar el tamaño de las columnas y vigas hasta lograr que el desempeño esperado de ambos edificios sean similares. Ambos edificios llegaron a un desempeño operacional y resguardo de vida para el sismo de 475 y 970 años de período de retorno, respectivamente. Se verificó que la diferencia de costos de construcción es de $1.29/m2, siendo el edificio no convencional el más económico. Ambas soluciones cumplen con el desempeño esperado.

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