Ingeniería Civil (Mag.)
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Item Método multicriterio para la selección de técnicas de reforzamiento sísmico mediante el uso de criterios de transparencia y herramientas BIM(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-23) Córdova Arias, Lisselyn Cristina; Santa Cruz Hidalgo, Sandra Cecilia; Brioso Lescano, Xavier MaxMuchos edificios escolares localizados en zonas sísmicas fueron diseñados con criterios sísmicos obsoletos y construidos bajo estándares de calidad inadecuados. Experiencias pasadas han dejado en evidencia la alta vulnerabilidad sísmica de los edificios escolares debido a fallas estructurales. Ante la necesidad de mitigar consecuencias futuras se han propuesto diversas técnicas de reforzamiento sísmico con el fin de alcanzar niveles de desempeño sísmico requeridos. Sin embargo, la selección de la mejor técnica de reforzamiento entre todas las alternativas disponibles es una tarea compleja debido a la variedad de criterios que influyen en la decisión. Esta tarea resulta aún más difícil cuando la reglamentación sobre reforzamiento sísmico a nivel mundial no propone un método de selección racional. En ese sentido, la investigación tiene como objetivo general mejorar la toma de decisiones de proyectos de reforzamiento sísmico mediante el uso de criterios de transparencia y herramientas BIM. Para afrontar el objetivo planteado, se propone una metodología para la toma de decisiones de proyectos de reforzamiento sísmico con un enfoque de transparencia. La metodología propuesta consta de cinco pasos en los que se apuesta por la innovación a través de la incorporación de tecnologías de información y comunicación en la construcción, como BIM, desde el inicio. El uso de BIM favorece la transparencia de la información y mejora el desempeño de la edificación a lo largo de todo su ciclo de vida. De esta manera, BIM se presenta como una estrategia prometedora para combatir las prácticas corruptas en la construcción, que afectan drásticamente la calidad de los proyectos, por ende, la salud y el bienestar de la población. La metodología propuesta se aplicó al estudio de caso “Reforzamiento Sísmico de Colegios Públicos Sistema Modular 780-PRE de Lima Metropolitana”. Los colegios 780-PRE fueron construidos con criterios de diseño sísmico obsoletos y baja calidad constructiva. Como parte de la metodología se llevó a cabo el taller participativo “Métodos multicriterios para toma de decisiones más transparentes en infraestructura educativa pública mediante el uso de BIM y TICs”, al que asistieron todos los stakeholders con participación en infraestructura educativa. Durante el taller, los stakeholders fueron partícipes de una experiencia de aprendizaje inmersivo a través del recorrido virtual por los modelos 3D y 4D de las alternativas de reforzamiento. Al mismo tiempo, los stakeholders participaron activamente en la coproducción de criterios de decisiones sobre reforzamiento sísmico dentro de entornos de trabajos colaborativos y multidisciplinarios. Finalmente, los stakeholders manifestaron que las actividades desarrolladas en el taller contribuyeron positivamente al incremento de la transparencia en la toma de decisiones de proyectos de reforzamiento sísmico.Item Respuesta torsional de edificios sísmicamente aislados en el Perú. Comparación de métodos estáticos y dinámicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-01-21) Aguilar Chuquimia, Henry Antonio; Muñoz Pelaez, Juan AlejandroEl creciente desarrollo de proyectos en el Perú, que involucran el uso de aisladores sísmicos, trae consigo la necesidad de investigar en detalle ciertos aspectos que influyen en la respuesta estructural de estas edificaciones, un aspecto relevante y recientemente actualizado en el estándar ASCE 7-16 es el relacionado a la respuesta torsional de sistemas sísmicamente aislados. En razón de lo indicado, es reconocido que la demanda sísmica característica de una región particular influye sobre la respuesta que posean las estructuras, por ello, el presente trabajo discute sobre la aplicación directa de las expresiones para estimar la máxima respuesta torsional de estructuras sísmicamente aisladas en el Perú, según el código ASCE 7 en sus versiones 2010 y 2016; para tal propósito, múltiples análisis numéricos se realizaron sobre la base de estructuras aporticadas, estableciéndose en las mismas: tres relaciones de aspecto en planta, dos alturas típicas, tres porcentajes diferentes de excentricidad (del orden de 0%, 5% y 10%) y múltiples acciones sísmicas espectro-compatibles, aplicadas de forma bidireccional, tanto para demandas de diseño (con Tr=500 años) como para máximas consideradas (con Tr=2500 años). Encontrándose finalmente, que para el caso de suelos rígidos y zonificación sísmica 4 del Perú, es posible plantear expresiones de mejor ajuste basadas en los códigos ASCE 7-10 y ASCE 7-16, todo ello establecido como producto del análisis de las relaciones entre métodos estáticos y dinámicos (espectral y tiempo-historia).Item Software educativo para la automatización del análisis no lineal estático pushover en estructuras de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-01-22) Poma de la Cruz, Jose Luis; Fernández Dávila Gonzales, Victor IvánEl diseño de una estructura de concreto armado no termina cuando se han obtenido sus secciones y refuerzos de acero correspondientes; por el contrario, es cuando se inicia la verificación del desempeño en términos estructurales y económicos que va a tener esa estructura ante diferentes eventos sísmicos. El análisis no lineal estático Pushover es muy utilizado para evaluar la capacidad sísmica resistente de las estructuras, así como la evaluación de los posibles mecanismos de falla de la estructura ante un evento sísmico. En la presente tesis se realiza el estudio del análisis no lineal estático Pushover en pórticos planos de concreto armado de secciones rectangulares esbeltas, sometidos a cargas laterales incrementales. En la presente Tesis se desarrolló el programa de cálculo ANÁLISIS MATRICIAL AUTOMATIZADO PUSHOVER 2D (AMAP 2D) en la interfaz del programa Microsoft Excel 2010 con macros habilitadas (formato .xlsm), con el lenguaje de programación Visual Basic for Applications (VBA). El programa AMAP 2D nos reporta la curva de capacidad y el mecanismo de falla de la estructura correspondiente a las cargas laterales incrementales impuestas en el análisis, constituyéndose en una herramienta de consulta para los estudiantes y profesionales de Ingeniería Civil. Además el programa permite el cálculo de los diagramas momento-curvatura de las secciones cuando se tiene ingresado sus dimensiones, acero de refuerzo, modelo constitutivo del concreto, modelo constitutivo del acero y la carga axial correspondiente al elemento.Item Efecto del ángulo de incidencia sísmica en la respuesta no-lineal de edificaciones de concreto armado con sistema dual(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-06-19) López Saucedo, Anthony Alexis; Fernández-Dávila Gonzales, Victor IvánEl efecto del ángulo de incidencia del sismo no es un problema trivial para países de alta sismicidad. Muchos códigos internacionales recomiendan a los diseñadores excitar sus edificios en los ejes principales usando sismos bidireccionales y métodos de combinatoria para estimar la respuesta total. Sin embargo, algunos autores han concluido que las respuestas de edificios solicitados en las direcciones principales pueden no ser las máximas. En consecuencia, esta investigación busca evaluar el efecto del ángulo de incidencia de sismos bidireccionales en la respuesta sísmica de edificaciones de concreto armado con sistema dual (pórticos y muros de corte). Este efecto será medido comparando las respuestas sísmicas de edificios bajo condiciones de ángulo crítico de incidencia y máxima amplificación. Los edificios a estudiarse serán generados a partir de un modelo paramétrico, el cual será evaluado mediante análisis no lineal tiempo historia. Las estructuras serán solicitadas usando 7 registros de aceleraciones sísmicas reales, variando el ángulo de incidencia. Se ha tomado como referencia para este estudio los edificios de 5 niveles. Los resultados muestran que, en algunos casos, las respuestas no lineales máximas para un determinado ángulo pueden ser hasta 50% mayores a las obtenidas usando metodologías establecidas por códigos nacionales e internacionales (E030, ACI, Eurocódigo). Además, la metodología RotD50 se muestra como alternativa a la incertidumbre causada por la ubicación del ángulo de incidencia crítico, según los resultados de este estudio.Item Factibilidad técnica y económica de utilizar aislamiento sísmico en hospitales peruanos existentes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-05-28) Pino Mendoza, Mario Ivan; Ita Paico, Paola Isabel; Muñoz Peláez, Juan Alejandro; Tarque Ruiz, Sabino NicolaDespués de un evento sísmico, se debe contar con los servicios de salud para el manejo de emergencias; por esta razón, los hospitales más importantes deben estar protegidos sísmicamente. Para el caso de hospitales existentes, una de las alternativas de protección sísmica es el reforzamiento con aislamiento sísmico; sin embargo, no se ha aplicado hasta el momento esta alternativa en el Perú. En este trabajo se evalua la factibilidad técnica y económica de utilizar aisladores en hospitales existentes de importancia en Perú para mejorar la seguridad sísmica. Se elige al hospital Edgardo Rebagliati Martins (HERM) por ser un edificio hospitalario representativo ubicado en Lima y se establece como objetivo de desempeño que para el sismo máximo esperado (Tr=2500 años), el nivel de daño de la estructura y contenido sea de leve a moderado. En términos de ingeniería, esto se traduce en controlar las derivas y aceleraciones del hospital. En el diseño del sistema de aislamiento se proponen 3 tipos de dispositivos y se plantea ubicar la interfaz de aislamiento en el nivel del sótano de tal manera que se minimicen las interrupciones de las funciones del hospital durante la obra. El método de intervención propuesto consiste en reforzar las columnas, colocar soportes temporales, cortar las columnas, instalar los aisladores y construir las vigas para la interfaz. Luego se enumeran y cuantifican las actividades principales y se estima el costo y plazo del proyecto. Los resultados de este estudio muestran la efectividad del sistema de aislamiento para garantizar la rápida recuperación de las instalaciones hospitalarias debido a que se calcula un daño leve para la estructura en un sismo de período de retorno aproximado de 2500 años. Se concluye que es factible aplicar esta técnica ya que se puede disponer de los recursos necesarios para su implementación; sin embargo, se requerirá de una empresa extranjera especializada con experiencia para que dirija la ejecución del proyecto.Item Modelamiento numérico del comportamiento sísmico de viviendas de mamposteria con bloques de tierra comprimida(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-05-23) Herrera Villa, Jhomayra de los Ángeles; Trinidad Moreira, Susana MaríaLa mampostería con bloques de tierra comprimidos (BTC) es una técnica de construcción económica que presenta mejores propiedades de resistencia y durabilidad que el adobe, y gran potencial de industrialización de sus unidades. Sin embargo, existe escasa información experimental y numérica del comportamiento sísmico de estructuras con este tipo de mampostería. En un trabajo previo, se ha realizado la caracterización experimental de mampostería con BTC con un tipo especial de bloque, que debido a su forma puede no requerir juntas de mortero, lo cual agiliza el proceso constructivo. El estudio también incluyó ensayos en una mesa vibratoria de un prototipo de vivienda a escala real. En este trabajo se realiza el modelamiento numérico del comportamiento sísmico del prototipo de vivienda ensayado, aplicando técnicas de macro-modelamiento. La mampostería es representada como material homogéneo e isotrópico, y sus propiedades elásticas e inelásticas son calibradas tomando en cuenta los resultados de la campaña experimental previa y recomendaciones empíricas empleadas por otros autores. En este proceso de calibración se realizan análisis de sensibilidad de las propiedades inelásticas para evaluar su influencia en la capacidad de la estructura. También se realizan análisis estáticos no lineales y análisis dinámicos en el modelo numérico; y los resultados se comparan con los obtenidos en los ensayos sísmicos. Las comparaciones incluyen curvas de capacidad, aceleraciones, desplazamientos, curvas de histéresis y patrones de agrietamiento. Finalmente, se concluyó que el modelo numérico desarrollado empleando el método de elementos finitos bajo el enfoque de macro-modelamiento tiene el potencial de representar el comportamiento sísmico del prototipo; sin embargo, debido a características propias del tipo de mampostería evaluado, la capacidad numérica es ligeramente sobrestimada. Esta sobrestimación se acentúa cuando los muros experimentan mecanismos de falla por deslizamiento; o cuando experimentan altas solicitaciones fuera de su plano que generan un comportamiento altamente biaxial en los muros.Item Diseño sísmico directo basado en desplazamientos de un sistema estructural dual(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-09-06) Córdova Shedan, Romel; Velásquez Vargas, José MartínEl diseño sísmico tradicional es el diseño basado en fuerzas (DBF), existe otro diseño sísmico basado directo basado en desplazamientos (DDBD) propuesto por su principal impulsor Priestley, M.J.N (2007). El DDBD a diferencia del DBF considera el daño estructural, con la finalidad de lograr un mecanismo de falla de la estructura para evitar el colapso. Es más fácil cuantificar el daño de una estructura a través de desplazamientos que de fuerzas. De esta manera una estructura para alcanzar un desplazamiento último de diseño, debe lograr una adecuada ductilidad, es decir la estructura será dañada incursionando en el rango inelástico. En la primera parte de esta tesis se presenta las diferencias que existen entre las metodologías del DDBD y del DBF resaltando algunas bondades del DDBD. En la segunda parte se presenta un caso de estudio de un edificio dual de 5 niveles que presenta regularidad tanto en planta como en elevación y se encuentra ubicada en una zona altamente sísmica cuya aceleración en suelo firme es el 45% de la aceleración de la gravedad. Luego se aplica las metodologías del DDBD y DBF al caso de estudio, con la finalidad de comparar sus respuestas de desplazamiento, derivas, diagramas de fuerza cortante y momentos. En la tercera parte, usando el programa ETABS, se realiza el Análisis Dinámico Tiempo Historia (ADTH) para comparar las respuestas de desplazamiento con las metodologías del DDBD, DBF. Para ello se sometió el modelo estructural a 3 registros sísmicos, cuyos espectros de respuesta fueron escalados con el espectro de diseño de la norma E.030. Luego se asignaron rótulas concentradas en posibles zonas de daño considerando los lineamientos del ASCE 41-13. En la parte final de la tesis se realiza las comparaciones y conclusiones sobre el caso de estudio. Es importante indicar que el nivel de desempeño sísmico del edificio para la metodología del DDBD es mayor que para el DBF. Esto se debe a que las derivas del método DDBD oscilan en el orden de 2% a 2.5% y las derivas del DBF se limitan a 0.7%. Por lo tanto, si comparamos los desplazamientos de ambas metodologías, una estructura diseñada con el DDBD logrará desplazarse más y debido a ello sufrirá mayor daño. Es asi que al comparar las fuerzas cortantes basales de cada metodología para el caso de estudio, se determinó que las cortantes basales obtenidas con el DDBD fueron mayores a las obtenidas con el DBF. Éstas resistencias obtenidas por el DDBD a diferencia del DBF, garantizan que la estructura logre los desplazamientos máximos de diseño, porque fueron obtenidas por un factor de reducción de espectro de desplazamiento que depende del amortiguamiento y ductilidad del sistema dual. Asimismo los desplazamientos para el caso de estudio del DDBD resultaron ser mayores a los desplazamientos del DBF y del ADTH, desmostrando que el nivel de desempeño de la metodología del DDBD es más exigente debido a que emplea una deriva del 2.5% comparada con una menor deriva de 0.7% del código sísmico peruano E.030.Item Generación de espectros de energía a partir de un conjunto de registros sísmicos medidos en el Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-09) Avendaño Alegre, Jenny; Fernández-Dávila Gonzales, Victor IvánEl contenido del presente trabajo se puede sintetizar en dos partes: i) Generación de espectros elásticos normalizados de energía de entrada basados en la ecuación del balance de energía, a partir de un conjunto de registros de aceleración medidos durante la ocurrencia de eventos sísmicos en diversos lugares del Perú y debidamente filtrados (en cantidad 39 de 107). Mediante el empleo de fórmulas empíricas [11] y [12] se obtuvieron espectros de energía histerética para determinados valores de ductilidad, periodo de vibración, y amortiguamiento viscoso, entre otros parámetros. Para estimar la energía histerética demandada, se calculó primero la energía de entrada, y se multiplicó por el factor resultante de aplicar la relación empírica (Ec 2.14) [12] (que depende de la variable de la ductilidad global), con el fin de hallar la parte de la energía de entrada que se disipa como energía histerética. ii) Aplicación de los espectros de energía en el diseño estructural, consistente en la verificación, de que la energía disipada por una estructura es mayor que la energía de demanda ante un evento sísmico. Para esto, se diseñó un edificio de concreto armado de tres niveles y se calculó la curva de capacidad y la ductilidad disponible (aplicando el análisis pushover). Finalmente, al determinarse que la energía disipada mediante deformación plástica fue mayor que la energía histerética demandada, se verificó el diseño, acorde con la norma vigente E030, las condiciones geotectónicas, y un nivel de daños aceptable. En general se concluye, que los valores de los espectros de energía normalizados y bilinealizados, presentan valores de energía de entrada que a pesar de ser conservadores, han servido para verificar el diseño de acuerdo a la normativa sismoresistente vigente, y por tanto, la metodología de diseño en base al balance de energía, para este caso específico, sirvió como una herramienta de verificación y control para el diseño estructural.Item Respuesta no-lineal de estructuras de concreto armado de un piso sometidas a solicitaciones sísmicas bi-direccionales con ángulos de incidencia variables(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-03-04) Florez Ttito, Alexander Rubenil; Fernández-Dávila Gonzales, Victor IvánEl Perú se encuentra en una zona de alta sismicidad y los sismos muestran lo vulnerables que son las edificaciones. La norma de diseño sismorresistente de estructuras E.030, no toma en cuenta la bi-direccionalidad del sismo. La norma asume que las acciones sísmicas actúan independientemente en cada una de las dos direcciones principales ortogonales o aproximadamente ortogonales del edificio. La acción sísmica separada es válida si la dirección predominante es coincidente con una de las direcciones principales. Si el sismo tiene dos componentes horizontales de acciones simultáneas importantes, además el agravante que el movimiento sísmico experimenta cambios en la dirección de incidencia y magnitud durante la ocurrencia del evento. Se puede suponer entonces que las respuestas calculadas por el análisis que indican las normas que no consideran la direccionalidad del sismo, no sean las verdaderas respuestas que se generan en las estructuras.