Ingeniería Civil con mención en Estructuras Sismorresistentes

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Comportamiento a flexión de vigas de concreto armado reforzadas con bandas CFRP sometidas a acciones cíclicas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-11) Gutierrez Ramos, Maria Milagros; Fernandez Davila Gonzales, Victor Ivan
A nivel mundial, muchas universidades y centros de investigación han realizado experimentos con elementos de concreto armado reforzado con polímeros reforzados con fibra (FRP). Esta tesis se ha desarrollado con el fin de poder investigar el comportamiento de vigas reforzadas con sistema FRP ante diversas variables planteadas. La presente tesis tiene como objetivo evaluar el comportamiento a flexión de vigas reforzadas con bandas de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) en la zona a flexión; además, con la finalidad de evitar la delaminación prematura de las bandas de CFRP, se colocó el sistema de anclaje utilizado por Samaniego (2021), el cuál consistía en bandas transversales en los extremos y anclajes en el extremo empotrado. Se realizaron ensayos cíclicos a flexión de cuatro vigas de concreto armado en voladizo, con distintas cuantías de acero y CFRP, diseñadas con la norma ACI 318-19 y la guía de diseño ACI 440.2R. El estudio experimental estuvo conformado por cuatro vigas cantiléver de concreto armado de 250 x 400 mm de sección y 2100 mm de longitud libre. Se asumió un modelo empotrado en un extremo con una carga puntual en el extremo libre. Además, con fines comparativos se consideraron los resultados experimentales de otra investigación, de cuatro vigas cantiléver con el mismo sistema de anclajes y en las mismas condiciones de ensayo (Samaniego, 2021). Las variables de estudio fueron la cuantía de acero a flexión (ppss = 0.38%, 0.87% yy 1.42% ) y la cuantía de CFRP (ppff = 0.30%, 0.60% yy 0.90% ). Los estribos fueron barras de 10 mm de diámetro y se ubicaron 1@50 mm, 7@100 mm y el resto @200 mm, para todas las vigas. Los resultados indican que las vigas reforzadas con CFRP alcanzaron momentos resistentes a flexión menores a los esperados teóricamente (17%). En los ocho especímenes, la falla ocurrió por el aplastamiento del concreto, evitándose la falla por delaminación de la fibra. La degradación de la rigidez de los especímenes fue alterada por las cuantías de CFRP y acero; a mayor cuantía de refuerzo (interno y externo) menor degradación de la rigidez. La energía disipada creció a medida que se incrementó la cuantía de CFRP (ppff = 0.30%, 0.60% ), sin embargo, la energía disipada por el espécimen con ppff = 0.90% fue menor a la energía disipada por el espécimen con ppff = 0.60%. De manera similar, el acero de refuerzo incrementó la energía disipada, pero la energía disipada por los especímenes con ppss = 1.42% fue menor que la energía disipada por los especímenes con ppss = 0.87%.
Degradación de la capacidad estructural de pórticos regulares de concreto armado afectados por deterioros patológicos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-21) Tello Diaz, Victor Manuel; Asmat Garaycochea, Christian Alberto
El Perú es un país con una alta sismicidad debido a su ubicación en la zona denominada ‘Cinturón de Fuego del Pacífico’, haciendo que la construcción de edificaciones seguras sea fundamental. Sin embargo, la construcción informal genera el desarrollo de patologías estructurales haciendo a las edificaciones más vulnerables. El desconocimiento sobre las consecuencias de las patologías estructurales puede llevar a ignorar los peligros reales y aumentar el riesgo de daños y pérdida de vidas humanas en caso de un sismo. Es necesario comprender que el deterioro de la estructura puede disminuir su capacidad estructural para resistir sismos. La investigación tiene como propósito presentar un estudio inicial sobre la degradación de la capacidad estructural de pórticos de concreto armado afectados por deterioros patológicos. Se consideró la configuración de pórticos de concreto armado de hasta seis niveles y seis crujías afectados por las patologías de carbonatación, ciclos de hielo y deshielo, corrosión, porosidad, y reacción álcali-sílice, en tres grados de afectación patológica (leve, moderado y severo). Siendo las patologías de corrosión, carbonatación y porosidad las de más probable ocurrencia en nuestro país. Se analizó un total de 96 pórticos Las patologías estructurales fueron modeladas en función de los resultados obtenidos de investigaciones experimentales publicadas en papers científicos. El método de análisis estructural utilizado fue el análisis estático no lineal (‘pushover’), mediante el cual se obtuvieron curvas de capacidad, las cuales relacionan el cortante basal con el desplazamiento máximo de la estructura (trabajo por fuerzas externas). Posteriormente, se comparan los resultados obtenidos (curvas de capacidad) con los cuales se determina el comportamiento de las estructuras afectadas por las diferentes patologías estructurales. Se concluye con la determinación de los porcentajes de degradación de la capacidad estructural.
Diseño estructural preliminar automatizado de edificaciones de concreto armado usando redes neuronales artificiales
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-07) Cusiquispe Rocca, Roy; Velásquez Vargas, José Martín; Rodríguez Reyna, Carlos Alberto
El diseño estructural de edificaciones involucra procesos repetitivos que buscan determinar las dimensiones adecuadas de los elementos estructurales y los parámetros sismorresistentes, que cumplan los requerimientos mínimos de la Normativa Técnica Peruana. Estos procesos son tediosos, propensos a errores y produce pérdidas de tiempo; haciendo que el diseño estructural sea, ineficiente y sobredimensionado, derivando en un mayor uso de materiales de construcción e incremento del costo de construcción. Para evitar estos problemas, la presente investigación tiene el objetivo de realizar un diseño estructural preliminar automatizado de edificaciones de concreto armado usando Redes Neuronales Artificiales (RNA). Para alcanzar este objetivo se construyeron modelos de RNA, que tienen la capacidad de predecir ratios, que permiten estimar la geometría de los muros estructurales (placas) y columnas, además, predecir parámetros sismorresistentes: periodos, derivas máximas, desplazamientos máximos del último nivel y cortante basal. La estructura de las RNA, estuvo compuesta por: una capa de entrada, formada por las características geométricas y sísmicas, que caracterizan a las edificaciones, extraídas de 51 proyectos existentes con sistemas estructurales: muros estructurales, y dual; ubicados en la ciudad de Lima; una capa oculta, que proporciona robustes y eficacia; y una capa de salida, compuesta por los valores objetivo: ratio de muros estructurales (placas), ratio de columnas, y parámetros sismorresistentes. Los resultados finalizaron con la construcción de 11 modelos de RNA, estos fueron entrenados, validados y probados. En la etapa final se implementó los modelos de RNA en un caso práctico, logrando resultados coherentes a un diseño estructural convencional. En conclusión, se demostró que las Redes Neuronales Artificiales tienen la capacidad de desarrollar un diseño estructural preliminar; con un mínimo Error Medio Cuadrático (MSE) y con valores de R cuadrado ajustado superior al 83% y 77%, para la predicción de ratio de muros estructurales y columnas, y parámetros sismorresistentes, respectivamente.
Evaluación de las reglas de combinación direccional en el cálculo de la respuesta estructural en edificios de concreto armado
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-10) Bravo Anaya, Rualth Gustavo; Zegarra Ciquero, Luis Antonio
Actualmente, el diseño sísmico de edificios se basa en aplicar una excitación sísmica a lo largo de uno de los ejes principales de la estructura; pero, distintas investigaciones han demostrado que el ángulo de incidencia y bi-direccionalidad del sismo son parámetros importantes a tomar en cuenta. El objetivo de la presente investigación fue evaluar las reglas de combinación direccional en el cálculo de la respuesta estructural de edificios de concreto armado para distintas irregularidades estructurales. La metodología empleada consistió en realizar distintos análisis tiempo historia lineal bi-direccional en 9 modelos computacionales, utilizando distintos ángulos de incidencia del sismo; con estos resultados se obtuvieron las respuestas críticas de las estructuras evaluadas. Así mismo, se realizó un análisis modal espectral a lo largo de los ejes principales de la estructura, para después aplicar las reglas de combinación direccional evaluadas en el estudio. Para evaluar las reglas, se compararon las respuestas obtenidas de cada regla con las respuestas críticas obtenidas del análisis tiempo historia. Con los resultados obtenidos se concluyó que no existe una regla de combinación direccional que estime mejor las respuestas para determinada irregularidad estructural; más bien, sin importar el tipo de irregularidad, la regla que estimó de mejor manera las respuestas evaluadas fue la regla del escalado a la cortante basal estática, regla presente en la norma peruana y en normas de otros países. Además, se observó que la respuesta estructural obtenida con el análisis modal espectral subestima la respuesta crítica, pues varía entre el 65% y el 87% de la respuesta obtenida con el análisis tiempo historia. Finalmente, se observó que los parámetros más relevantes que afectaron en las respuestas calculadas con las reglas de combinación direccional fueron el periodo fundamental y la excentricidad de la estructura, por lo que, se propuso una nueva regla que depende de estos dos parámetros.