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 Evaluación del desempeño sísmico de un edificio peruano de concreto armado con dispositivos de fluido viscoso(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-02) Quiroga Flores, Luis Enrique; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEn el protocolo peruano de diseño de edificaciones con sistemas de dispositivos de fluido viscoso (DFV) no se incluye la evaluación del desempeño ni la estimación del daño. El objetivo de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de un edificio peruano representativo con DFV no lineales (EDIF-DFV). Se diseñó un edificio convencional con muros y pórticos de concreto armado (EDIFCONV), usando las normas peruanas de edificaciones y se incorporó un sistema de DFV diseñado con la norma estadounidense FEMA 273. Se seleccionó la alternativa de distribución de DFV que produjo la mayor reducción de derivas de entrepiso. Luego se desarrolló la comparación del desempeño sísmico del EDIF-DFV con respecto al EDIF-CONV, usando el Análisis Dinámico Incremental (IDA). El desempeño fue evaluado usando el desplazamiento lateral de la azotea (SEAOC, Vision 2000), derivas de entrepiso (HAZUS-MH MR4), y el daño en los elementos estructurales mediante los giros inelásticos en las rótulas (ASCE 41). Los resultados del EDIF-CONV mostraron que, para los sismos de 50 y 100 años, presentaría un estado funcional, daño leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría una reparación menor en las placas. Para el sismo de 2500 años, estaría en resguardo de vida, con daño moderado más acentuado y requeriría reparaciones en las vigas y placas. En cambio, en el EDIF-DFV, para los sismos de 50 y 100 años, se encontraría operativo y casi sin daño. Para el sismo de 500 años, estaría funcional con daño leve y prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 2500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría reparaciones en las placas. Para los sismos de 500 y 2500 años, las columnas adyacentes a los DFV presentarían mayor daño respecto al EDIF-CONV, pero no excederían el umbral de daño de “Ocupación Inmediata”. Se concluye que, para sismos con intensidades menores o equivalentes al sismo de 500 años, el daño del EDIF-DFV sería leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Se recomendaría incorporar DFV en un edificio peruano convencional para disminuir los costos de reparación por daños.Item 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 AlbertoEn 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.Item Evaluación experimental de la permeabilidad del concreto basado en el cambio de la relación pasta de cemento vs. cantidad de agregado. Caso de estudio con cementos y agregados peruanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-08-17) Beresovsky de las Casas, Aleksey; Brioso Lescano, Xavier MaxLa permeabilidad del concreto constituye una de las propiedades más importantes de este material, en particular porque condiciona la durabilidad y vida útil de las estructuras de concreto armado. Sin embargo, esta propiedad no es del todo comprendida por los constructores y otros interesados del ámbito de la construcción, en parte por no ser común la medición de la permeabilidad en la mayoría de las obras de edificación y en parte por desconocimiento de los mecanismos que la gobiernan. Este trabajo presenta evidencia con resultados experimentales del cambio de la permeabilidad en probetas de concreto cuyos diseños de mezcla tienen relaciones agua entre cemento fijas. El reglamento nacional de edificaciones especifica en su capítulo de durabilidad del concreto, la limitación de la relación agua/cemento, resistencias a la compresión mínimas e incluso tipos de cementos (estos últimos por resistividad química) para limitar la permeabilidad para evitar el deterioro del concreto. Investigaciones realizadas previamente indican que la sola definición de estos parámetros resulta insuficiente para restringir la permeabilidad del concreto. Se busca con los resultados presentados en este documento, ofrecer un sustento para ampliar los parámetros de control de diseño de mezcla con el objetivo de restringir la permeabilidad del concreto con mayor efectividad, así como promover nuevas líneas de investigación sobre los aspectos técnicos tratados.Item 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 AlbertoHoy 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.Item Construcción de puentes: propuesta de metodología para diseño de ensamble y montaje de puentes de armadura metálica flexibles de luces medianas en proyectos mineros en el Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-05) Mendívil Rivas, José Antonio; Zegarra Ciquero, Luis AntonioLos puentes son muy importantes en proyectos mineros. Su aplicación en sistemas de transporte de mineral o residuos los hace críticos para la operación. Los casos de luces medianas y grandes alturas complican su montaje. Los contratistas en el Perú normalmente instalan puentes de luces cortas por métodos estándares con grúas móviles y no tienen la experiencia para el montaje por métodos especializados, como lanzamiento, abatimiento o izado pesado con gatas. Cuando se trata de una inversión minera de un mayor alcance ―el puente y la infraestructura de transporte― la situación se complica aún más porque el alcance y complejidad del puente quedan poco visibles en el paquete técnico de licitación de construcción. El Manual de Puentes de Perú establece de forma general los requerimientos de ingeniería de erección de puentes. No existe una bibliografía especifica en el Perú que proponga el detalle de requerimientos para el montaje especializado en estos casos. En esta tesis, se incluye el estudio de un caso real en el Perú de un puente de armadura metálica de 300 m de longitud total a instalarse en un valle a 90 m de altura por encima del lecho del río, el cual soporta el peso de un canal de relaves y una tubería de agua industrial. Sobre la base del estudio de caso, se demuestra por analogía y deducción que la proposición de una metodología sistemática para la ejecución de ingeniería de ensamble y montaje de este tipo de puentes permite planificar su ejecución eliminando o mitigando los riesgos de inversión. La presente investigación se justifica porque permite demostrar que este tipo de aplicaciones complejas no pueden ejecutarse sin la inclusión correcta de ingeniería de erección previa al montaje, dado que un error en la secuencia de construcción puede llevar a una condición de falla catastrófica.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 Ensayo de Análisis Modal Operacional en la Tribuna Oriente del Estadio Huancayo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-03) Bada Castillo, Jose Antonio; Zegarra Ciquero, Luis AntonioLos estadios deportivos son estructuras sometidas a cargas dinámicas producidas por el salto rítmico de los espectadores. Estas cargas pueden ocasionar vibraciones inadmisibles para el confort humano y fallas estructurales por resonancia. La resonancia es un fenómeno que ocurre cuando la frecuencia de la carga aplicada es igual a la frecuencia natural de la estructura (Clough y Penzien, 2003). Un caso práctico donde se detectaron vibraciones y fisuras es la tribuna Oriente del Estadio Huancayo. Es más, el aforo de esta tribuna fue reducida debido a la existencia de fisuras y problemas de inestabilidad (Chavez, 2011). Por ello, el presente trabajo tiene como objetivo la protección de tribunas de concreto armado ante vibraciones causadas por la actividad rítmica de los espectadores. Para lograr nuestro objetivo fue necesario estudiar el comportamiento dinámico de la tribuna, determinar el daño que las vibraciones podrían causar y proponer un reforzamiento que contribuya con el confort del público y con la seguridad estructural de la tribuna. Bajo estas circunstancias, se realizó un ensayo de Análisis Modal Operacional (OMA) con un sismómetro que registró señales dentro de una banda de frecuencias entre 0.20 y 40 Hz y una frecuencia de muestreo de 200 Hz. Estos registros fueron procesados para conocer la frecuencia fundamental de 4.45 Hz en la tribuna y la frecuencia fundamental del suelo que se encuentra entre 0.60 y 2.00 Hz. Con estos resultados se implementó y validó el modelo numérico de Elementos Finitos (FEM) de la tribuna y se evaluó su comportamiento debido al salto rítmico de los espectadores con una frecuencia excitadora de 3.50 Hz. Por consiguiente, se planteó el reforzamiento estructural de la tribuna Oriente del Estadio Huancayo.Item 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 AlbertoLa 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.Item Diseño comparativo de edificación de 7 pisos con aislamiento de base utilizando acero grado 60 y 75(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-14) Enciso Miranda, Fernando Ubaldo; Quiun Wong, Daniel RobertoEl Perú está ubicado en el conocido cinturón de fuego, donde interactúan la placa de nazca bajo la sudamericana, el mismo que se desarrolla con una velocidad promedio de 7-8 cm/año (DeMets et al, 1980; Norabuena et al, 1999), por lo que estamos expuestos a movimientos tectónicos importantes con periodos de recurrencia cortos, terremotos que han causado muchas muertes e ingentes perdidas económicas; Arequipa está ubicada en una zona sísmica. Debido a esta amenaza sísmica es que la innovación tecnológica estructural propone la protección sísmica de las estructuras a través de dispositivos pasivos como aisladores y disipadores de energía visco elásticos, de fricción o metálicos. Estos permiten que las estructuras tengan un mejor comportamiento estructural, desacoplando la estructura del suelo con estos dispositivos reduciendo drásticamente el movimiento sísmico en la superestructura, pudiendo ser imperceptible por los usuarios, mejorando su funcionalidad y operatividad de la edificación postsismo; sin embargo, se tiene un incremento en el costo comparado con un diseño tradicional. Al no tener mucha demanda sísmica la superestructura, se puede utilizar aceros de alta resistencia para reducir secciones de concreto y minimizar densidades de acero pudiendo tener intersecciones de acero (nudos) con poca interferencia. En la tesis se utiliza aisladores LRB (goma con núcleo de plomo) para una edificacion de 7 pisos regular en planta y elevación, con una relación de esbeltez de 2, presentando dos estructuraciones dual y aporticada. Comparamos sus características estructurales de las edificaciones para un diseño convencional y luego de proponer el sistema de aislamiento con 2 tipos de dispositivos LRB para cada estructuración se diseña la propuesta de edificacion aislada con estructuración dual con acero de construcción grado 60 y la edificacion aporticada con acero grado 75. Se realiza una comparación de metrados y presupuesto de partidas de estructuras para las 2 estructuraciones con cantidades de acero y concreto en columnas y vigas. Se concluye que es conveniente estructurar las edificaciones aisladas aporticadas y utilizar acero grado 75 u 80 sin incrementar sustancialmente el costo de una edificacion aislada.