Ingeniería Civil (Mag.)
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Item Evaluación del desempeño de un hospital aislado con dispositivos de goma (LRB) y de péndulo friccional (FPS)(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-04) 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).Item Comportamiento sísmico de edificios asimétricos con sistemas de aislación(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-18) Garrido Chávez, César Augusto; Fernández Dávila Gonzales, Víctor IvanSe presenta la evaluación del efecto torsional en edificios de seis pisos aislados de concreto armado, considerando el efecto de las excentricidades de rigidez (er) en la superestructura. Este tipo de excentricidad produce amplificaciones significativas de desplazamientos laterales en los edificios aislados e influyen más en los aisladores de fricción. La escasez de estudios sobre este tema en particular motivó evaluar el comportamiento del aislador de fricción de triple péndulo (TFP, en sus siglas en inglés) ante los efectos de er, y para ello se planteó un análisis comparativo con el aislador elastomérico de núcleo de plomo (LRB). Los edificios de seis niveles fueron definidos a través de los siguientes parámetros: excentricidad de rigidez normalizada uni-direccional (er/r), el periodo fundamental de vibración en la dirección Y (Ty), la relación de periodos laterales en las direcciones X e Y (Ty/Tx), y el grado de acoplamiento torsional (Ω). Para el sistema de aislación se consideraron como parámetros el periodo de vibración (Tb) y el amortiguamiento del sistema (ξb); además, se evaluó de manera particular la excentricidad de rigidez normalizada uni-direccional de la base de aislación (er(ba)/r) y el grado de acoplamiento torsional del sistema (Ωba). Las estructuras fueron solicitadas mediante 7 pares de registros de aceleraciones sísmicas reales considerando acciones bi-direccionales, escaladas al espectro de diseño de pseudo-aceleraciones de la norma E.031 (2020), y sus respuestas sísmicas fueron obtenidas a partir de análisis no lineal tiempo historia. Se analizó la influencia de cada parámetro a partir de las respuestas sísmicas globales máximas tales como los desplazamientos laterales, las rotaciones de cada planta, las derivas y las aceleraciones de entrepiso. Se observó un similar comportamiento torsional empleando ambos dispositivos. Los edificios asimétricos aislados con TFP presentaron ligeramente mayores desplazamientos laterales, pues estos dispositivos no desarrollaron toda su capacidad disipativa. En general, la presencia de er generó un factor de amplificación de desplazamiento lateral respecto al edificio simétrico aislado (er= 0) de 1.24 en edificios aislados con LRB y de 1.15 en edificios aislados con TFP. Asimismo, las mejores opciones para reducir la torsión en edificios aislados con er en la superestructura consisten en aumentar Ω o mantener una relación Tb/Ty> 3.5. Adicionalmente, se comparó la influencia de la excentricidad de masa (em) y rigidez (er) en la superestructura para los edificios asimétricos aislados verificando que la presencia de em produce mayores amplificaciones de desplazamientos laterales. Además, el parámetro Ω tuvo mayor control torsional en los edificios asimétricos aislados con er que con em.Item Comportamiento de edificaciones prefabricadas de concreto con arriostramientos de acero(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-07-17) Sedano Cabrera, Jhonatan Christian; Asmat Garaycochea, Christian AlbertoEn el Perú, el déficit de viviendas es considerable (11.2%); asimismo, la respuesta estatal ante emergencias ha sido lenta e ineficiente, muestra de lo descrito fue la lenta reconstrucción de viviendas afectadas en el sismo de Ica de 2007 (90% de avance en 10 años), o la reconstrucción de viviendas e infraestructura general producto del Fenómeno del Niño del 2017, aún en ciernes. Así, lo descrito abre el abanico en cuanto a la exploración de alternativas constructivas que demuestren eficiencia estructural y económica para contribuir a la brecha inmobiliaria existente, y mejorar la respuesta estatal ante emergencias. Los prefabricados, por sus características inherentes, proveen eficiencia, rapidez y economía a la construcción; asimismo, en experiencias pasadas, se observó un comportamiento favorable ante solicitaciones sísmicas. No obstante, fueron recopilados puntos a mejorar como la formación de diafragma, la distribución de las líneas resistentes ante cargas laterales, entre otros. El presente trabajo de investigación pretende aportar a la promoción de la estructuración con elementos prefabricados, para contribuir de algún modo a cubrir el vacío que la normativa peruana tiene con la estructuración de estos elementos; al considerarlos solo como sistemas no convencionales. Para ello, se propuso la estructuración de un edificio de departamentos unifamiliares con dos alternativas: la primera, con elementos de concreto armado, y la segunda, con prefabricados de concreto con arriostramientos de acero ASTM A500 como parte del sistema resistente ante fuerzas laterales; y se realizó un comparativo de su desempeño estructural utilizando análisis estático y dinámico no lineal. Los resultados obtenidos muestran que la estructuración con prefabricados de concreto y arriostramientos de acero exhibe un buen desempeño ante sismos raros (Tr= 475 años); y que, además, ostenta un mecanismo de falla dúctil, en una variante del mecanismo viga débil-columna fuerte.Item 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, AntonioLa 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.Item Estudio del desempeño sísmico del hospital regional de Áncash mediante el análisis dinámico incremental(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-08) León Malo, Iván Eliseo; Santa Cruz Hidalgo, Sandra CeciliaEl avance en el conocimiento de técnicas de análisis más refinadas frente a los altos niveles de amenaza sísmica en el Perú, hace necesario la evaluación de la infraestructura hospitalaria construida en el territorio peruano. Los edificios de hospitales son estructuras esenciales que durante y después de los movimientos sísmicos deben seguir operando, por lo que existe un amplio interés en mitigar al máximo el riesgo del sistema estructural en cada uno de sus componentes y lograr el desempeño esperado. El hospital regional Eleazar Guzmán Barrón ubicado en el distrito de Nuevo Chimbote de la Provincia del Santa de la Región Ancash, fue diseñado en 1974 con un código que no garantiza que se cumplan los requisitos más rigurosos de los códigos vigentes. En el presente trabajo se estudia el desempeño sísmico del bloque D del mencionado nosocomio. El estudio comprende primero el análisis estático no lineal y luego el dinámico incremental de la estructura que, al ser sometido a movimientos sísmicos de distintos niveles de intensidad, permitirá conocer la respuesta en ambas direcciones. En la dirección longitudinal, la estructura tiene niveles de desempeño inesperados, comportamiento elástico hasta alcanzar rápida y violentamente el nivel de seguridad limitada frente sismos menores que el de diseño porque en los ejes de fachada la edificación presenta el efecto de columna cautiva. En la dirección transversal la situación es aún peor, frente a todos los niveles de amenaza, el desempeño que se alcanzaría es de colapso. En vista que la edificación es poco dúctil y poco resistente, se recomienda realizar de forma inmediata el reforzamiento del bloque D del hospital regional Eleazar Guzmán Barrón para dotarla de capacidad de deformación y resistencia y así garantizar niveles de desempeño aceptables frente a sismos moderados y severos que están por venir.Item Propuesta de diseño de modelo de vivienda de adobe de dos pisos a escala reducida reforzada con malla de cuerdas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-05) Pando Casabona, Lourdes Gretel; Blondet Saavedra, Jorge MarcialEl adobe es un material de construcción usado en el Perú desde la época prehispánica. A partir de esta herencia cultural, los peruanos han empleado este material tradicional para construir sus viviendas debido a su accesibilidad y su bajo costo. Sin embargo, el adobe es un material pesado, débil y frágil (Blondet y Villa García, 2004). Muchos pobladores practican la autoconstrucción de sus viviendas y muchos las construyen de dos pisos, sin utilizar ningún tipo de refuerzo. El Perú se ubica en una zona de alta actividad sísmica lo cual implica un riesgo constante para muchas personas, en especial para los pobladores en zonas rurales quienes habitan viviendas de adobe, pues estas construcciones en tierra tienen una alta vulnerabilidad sísmica lo cual ocasiona numerosas pérdidas humanas y daños materiales cada vez que ocurre un terremoto de gran magnitud (Blondet, 2018). Por tal motivo, el estudio sigue la línea de investigación iniciada en el Departamento Académico de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), por un grupo de profesores quienes, desde 1970, estudian refuerzos sísmicos viables y económicos que contribuyan a disminuir la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de adobe en el Perú. En una reciente investigación, se comprobó la eficacia del refuerzo de malla de cuerdas en un módulo de adobe de un piso, sometido a cargas sísmicas en la mesa vibratoria de la PUCP, pues el refuerzo evitó el colapso de la estructura. Por tal motivo, en el documento se desarrolla el diseño de modelo de vivienda de adobe de dos pisos a escala reducida, con el propósito de estudiar la efectividad del sistema de refuerzo sísmico de malla de cuerdas en viviendas de adobe de dos pisos mediante ensayos de simulación sísmica.Item Procedimientos para el análisis y diseño de estructuras con sistemas de disipación de energía en el Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-01-21) Fuentes Sadowski, Juan Carlos; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLos sistemas de disipación de energía ya tienen disponibilidad comercial en Perú y ya se están desarrollando proyectos importantes de edificios nuevos así como reforzamientos de edificios existentes empleando estas tecnologías de protección sísmica. Varios países ya disponen de códigos para el análisis y diseño de edificaciones con dispositivos de disipación de energía sin embargo, nuestro país aún no cuenta con una norma propia al respecto. El objetivo de esta tesis es desarrollar procedimientos de análisis y diseño de estructuras con disipadores que sirvan de base para una futura norma local. Con este fin se estudian normas internacionales relevantes como ASCE 7 y FEMA, así como investigaciones importantes realizadas sobre esta materia. Se muestra que los llamados métodos simplificados desarrollados en los códigos americanos para estructuras con disipadores son de gran utilidad para obtener estimaciones de las respuestas sísmicas inelásticas. Se muestra que bajo ciertas condiciones una estructura con disipadores y comportamiento inelástico del sistema sismorresistente puede ser representada como una estructura con rigidez lineal equivalente y amortiguamiento viscoso equivalente. Los métodos simplificados fueron implementados en conjunto con la norma peruana sismorresistente E.030. Estos procedimientos se aplicaron a una estructura regular de concreto armado de 5 pisos ubicada en la costa peruana y empleando dos tipos de dispositivos: disipadores de fluido viscoso y disipadores TADAS. Los resultados de los métodos simplificados propuestos fueron evaluados con los resultados de análisis tiempo historia no lineales y se obtuvieron en general predicciones conservadoras para los desplazamientos de entrepiso y los cortantes sísmicos basales. En base a estos resultados se concluye que los métodos simplificados deberían ser incluidos en una futura norma peruana de estructuras con disipadores.