Ingeniería Civil (Lic.)
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Item Desempeño de un edificio teórico aporticado de 5 pisos con aislamiento en la base(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-02-18) Peralta Marticorena, Waldo Gonzalo; Montalbetti Solari, Juan Antonio AlejoEl uso de aisladores sísmicos viene siendo incluido con mayor exigencia en el diseño y construcción de edificaciones esenciales en el Perú. Por esto, es importante informarse y estudiar sobre el proceso de diseño y análisis estructural de las edificaciones con aislamiento sísmico en la base. Este trabajo busca evaluar el desempeño que tiene una edificación con aislamiento en la base frente a una edificación aporticada de base fija. El edificio teórico elegido es aporticado de concreto armado de cinco pisos, diseñado para lograr una deriva permisible dentro del valor máximo que establece la Norma Técnica de Edificación E.030 (2018). Se añadió una base de aislamiento a la edificación, cuyo modelo computacional fue evaluado según el análisis espectral y el de tiempo historia con incursiones no lineales. Se amplió la capacidad de cada uno de los elementos estructurales obtenidos del análisis espectral con una sobrerresistencia igual a 2 (Ω = 2), lo cual se considera usualmente para este tipo de estructuras. Posteriormente, este valor en específico fue comparado con la demanda obtenida del análisis tiempo historia, teniendo como base de comportamiento lineal el caso en el que la capacidad es igual o superior a la demanda. Los resultados de este trabajo muestran que la incorporación del aislamiento en la base del edificio evita que la superestructura incursione en el rango inelástico incluso durante sismos raros, a la vez que reduce de manera importante la deriva de la superestructura asi como el daño a la edificación.Item Análisis comparativo estructural del sistema de aislamiento de un museo de concreto armado de varios niveles usando aisladores sísmicos elastoméricos y deslizantes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-03) Hidalgo Tasayco, Adolfo Rafael; Montalbetti Solari, Juan Antonio AlejoLa presente tesis consiste en la comparación del desempeño de un museo de concreto armado de varios niveles de 1, 3 y 5 pisos utilizando 2 distintos tipos de aisladores sísmicos (elastoméricos y deslizantes). Con la superestructura ya adecuadamente diseñada, se predimensionarán los elementos estructurales del sistema de aislamiento. Además, se emplearán análisis estáticos y espectrales para el diseño inicial de la interfaz de aislamiento utilizando propiedades nominales en los dispositivos. En base a esto, se realizará el diseño final empleando análisis tiempo-historia para propiedades nominales y para sus valores máximos y mínimos correspondientes tomando en cuenta los lineamientos de la norma E.031 de aislamiento sísmico. Finalmente, una vez verificado que los dispositivos de aislamiento hayan cumplido con los requisitos mínimos de diseño, se prepararán las especificaciones técnicas del sistema de aislamiento para cada situación planteada, además se evaluará el comportamiento de cada caso para presentar la mejor elección propuesta.Item Ventajas del uso de aisladores sísmicos mediante una comparación entre un puente con aislador sísmico y otro convencional tomando como referencia una alternativa al Puente Dueñas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-17) Herrera Dominguez, Carlos Jesus; Morán Yáñez, Luis MiguelLa presente tesis expone las ventajas del uso de aisladores sísmicos mediante una comparación entre un puente con aisladores sísmicos y con apoyos convencionales tomando como referencia una alternativa al Puente Dueñas. Así mismo, hace énfasis en la mejora de la respuesta sísmica, y en la reducción de las dimensiones y cantidad de acero del pilar central. Estos beneficios fueron demostrados mediante la comparación de los resultados del análisis matemático del puente, puesto que estos, permiten observar la diferencia que hay entre el comportamiento y los elementos esperados. En el primer capítulo se describe la introducción al tema. Se establece el objetivo general y los objetivos específicos de la presente tesis, así como la justificación y la metodología. El segundo capítulo refiere al marco teórico y la importancia que tiene el estudio realizado en la elección para el mejor comportamiento de la estructura. En el tercer capítulo se describe el proyecto y se predimensionan los elementos del puente. En el cuarto capítulo se realiza el análisis estructural del puente, para el cual, se considera el modelo computacional y la asignación de cargas. Se obtienen los resultados de desplazamientos y fuerzas en la estructura. En el quinto capítulo se realiza el diseño estructural del pilar central. Se calculan las propiedades de diseño para el aislamiento sísmico y se obtienen los valores de los desplazamientos y fuerzas de diseño, así como las dimensiones y cantidad de acero del pilar central. En el sexto capítulo se realiza la comparación de los resultados obtenidos en los capítulos 4 y 5. En el séptimo y último capítulo se presentan las conclusiones a las que se llegaron con el estudio. Se responde el objetivo general y específicos de la tesis y se enuncian las recomendaciones para futuras líneas de investigación.Item Estudio de las propiedades mecánicas y dinámicas de aisladores elastoméricos con núcleo de plomo en base a su dimensionamiento interno(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-01) San Martin Altamirano, Luis Manuel; Asmat Garaycochea, Christian AlbertoDesde los inicios de la humanidad, gran parte de la población mundial, en distintas regiones, han sufrido las pérdidas de vidas y daños a sus propiedades debido a los terremotos. Es por esto que los ingenieros, a lo largo de los años, han venido desarrollando varios diseños y tecnologías de construcción para intentar mitigar los efectos de los terremotos en edificios, puentes y contenidos potencialmente vulnerables. El aislamiento, sísmico, es, un dispositivo relativamente reciente que salvaguarda las estructuras, frente a consecuencia destructivas, de un sismo, aislando la estructura, de la superficie y de esa manera, impidiendo que los movimientos sísmicos se transmitan a la misma. Para lograr, esta separación se utilizan dispositivos llamados aisladores, que; por estar colocados me manera eficiente debajo de las columnas de la superestructura, pueden cumplir un rol significativo durante la acción de un sismo. En particular, los aisladores con, corazón de plomo, (LRB), se fabrican de caucho de bajo amortiguamiento y capas intercaladas de acero, y en el corazón un núcleo de plomo. Este núcleo de plomo, permite aumentar su rigidez inicial y aumentar la cantidad de disipación de energía a través del incremento, del amortiguamiento, del aislador entre 25, y 30%. Esta tesis pretende investigar acerca de la obtención de las propiedades mecánicas del aislador LRB a partir de su dimensionamiento interno para su posterior testeo y fabricación. Asimismo, se generará una plantilla de cálculo que facilitará la obtención de las propiedades del aislador en base a las dimensiones propuestas. Como resultado se espera aportar conocimiento que pueda servir de ayuda para que en un futuro se puedan fabricar este tipo de aisladores en el país y no depender de patentes extranjeras. Entonces, se concluye que el aislamiento sísmico acrecienta el, periodo y el amortiguamiento, de la estructura, lo cual se interpreta en una disminución de la demanda sísmica del terremoto hacia la estructura. Pese a ello, se puede afirmar que la mejor opción para utilizar este sistema es sobre estructuras rígidas situadas en suelos también rígidos, lo cual puede aplicarse en la ciudad de Lima debido a su edafología.Item Análisis y modelamiento de un sistema híbrido de disipación de energía: aisladores sísmicos con amortiguadores en base(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-18) Quispe Vilches, Javier Antares; Asmat Garaycochea, Christian AlbertoEl proceso de aislamiento de base en edificios como herramienta de prevención consiste en separar la superestructura y el suelo mediante una interfaz flexible, con el fin de disminuir el efecto del movimiento sísmico para la misma. Los proyectos con aislamiento sísmico se están incrementando en el país, son considerados entre los sistemas más efectivos de protección ante un sismo; sin embargo, tiene ciertas limitaciones ligados a los dispositivos que lo conforman. El sistema híbrido de disipación de energía es una variación del sistema aislado, presentando la adicción de amortiguadores en la interfaz de aislamiento conformada por aisladores. El principal objetivo de este sistema es reducir el desplazamiento de esa interfaz. Esta reducción implica diferentes usos que se le puedan dar al sistema. No sé analizará el aporte de algún sistema de control activo en el proyecto ni el diseño del sistema estructural. En esta investigación el sistema aislado estará conformado por aisladores LRB y en el sistema híbrido se adicionará amortiguadores de fluido viscoso. El análisis comprende el modelamiento en el software ETABS 2018 de tres estructuras, cada una será analizada para distintos valores de amortiguaciones y se definirá la amortiguación adecuada para el sistema. Los parámetros de la respuesta estructural para la comparación de sistemas son: los desplazamientos, derivas, fuerzas basales y el comportamiento de los aisladores. Los resultados detallarán los beneficios y posibles desventajas del sistema híbrido. En el Perú no se ha plasmado un proyecto con la implementación del sistema híbrido y los estudios relacionados a este tema son escasos. Por ende, esta tesis ampliará el conocimiento de esta técnica desde un enfoque nacional.Item Factibilidad de proteger con aislamiento sísmico un edificio de vivienda social de muros de ductilidad limitada(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-19) Calderón Astuhuaman, Víctor Hugo; Blondet Saavedra, Jorge MarcialLos edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) son predominantemente empleados como viviendas sociales en el Perú. Debido a algunas de sus características, se estima que su desempeño sísmico es menor que el de los edificios con muros convencionales de concreto armado. Diferentes tecnologías de protección pueden utilizarse para mejorar su desempeño ante sismos severos, pero estas pueden ser inviables económicamente. Por esta razón, en la presente tesis se evalúa la factibilidad de aplicar el sistema de aislamiento sísmico a un EMDL ubicado en la zona de mayor riesgo sísmico del Perú, un inmueble aún no construido y representativo de los existentes en la costa peruana. El objetivo es cuantificar el sobrecosto de aislar sísmicamente un EMDL situado en un contexto de riesgo. Para llevar a cabo este cometido, se han planteado dos edificios: uno de base fija y otro con la misma disposición y tipo de muros, pero implementado con aisladores sísmicos en su base. Ambos se modelaron computacionalmente para analizarlos y luego diseñarlos estructuralmente. Con base en los planos resultantes del diseño, se procedió a estimar y comparar los costos de construcción de los dos edificios. Los resultados muestran que el aislamiento sísmico del EMDL escogido reduce efectivamente sus solicitaciones sísmicas de diseño. Sin embargo, la reducción de costos en la superestructura no es suficiente para compensar el costo de la implementación del sistema de aislamiento, el cual cuenta con vigas que soportan los muros, aisladores elastoméricos y deslizadores planos que trabajan en paralelo. Finalmente, al ser el costo total de construcción del edificio aislado 19.4 % mayor que el del edificio con base fija, se concluye que no es atractivo económicamente aislar el EMDL elegido.Item Comparación técnica y económica de un edificio para aulas de cinco pisos con y sin aislador sísmico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-05) Cano Castro, Luis Armando; Liberato Villaorduña, Jochen Gerson; Contreras Bálbaro, Juan JoséLa presente tesis consiste en la elaboración de dos alternativas de diseño estructural para un edificio de cinco pisos y un sótano. Asimismo, el tipo de edificio presentado es de aulas, que es considerado esencial según la Norma E030 (2018), ya que estos tienen como finalidad resguardar la vida y mantener su nivel de desempeño para ser usados como refugios o zonas seguras después de un sismo. El edificio en mención está ubicado en la ciudad de Lima y está cimentada sobre un suelo de capacidad portante de 4 kg/cm2. Para el diseño se ha utilizado la Norma E031 (2019) que corresponde a los lineamientos para el diseño de aislamiento sísmico; así mismo, se también se tomó en consideración la Norma ASCE 7-16 (2016). Los dispositivos de aislamiento considerados en el diseño son de tipo elastoméricos. Como hipótesis, inicialmente se plantea comprobar que el costo de la partida de estructuras de la edificación no se incrementa en más del 15% al incorporar un sistema de aislamiento elastomérico. Además, se espera mostrar que la incorporación de aisladores en el diseño de un edificio mejora notablemente el desempeño estructural del mismo. Para el desarrollo de la presente tesis, primero se elaboró el diseño del edificio sin aislamiento sísmico, el análisis símico se realizó en base a los lineamientos del la Norma E030 “Diseño Sismorresistente” y para el diseño en concreto armado, se consideró la Norma E060 “Concreto Armado”. Luego se elaboró el diseño del edificio aislado, para lo cual se siguió lo establecido por la Norma E031 “Aislamiento Sísmico”. Finalmente, se metró los volúmenes de materiales de la partida de estructuras y se multiplicó por los precios unitarios referenciales presentados en el libro “Analisis de Precios Unitarios” (2014) publicado por la Cámara Peruana de la Construcción. Como resultado final de la presente tesis, se provee ratios de costos de la partida de estructuras por metro cuadrado para cada propuesta de diseño, con el fin de que pueda servir de referencia para futuros proyectos de construcción. Así pues, se podría estimar el costo aproximado de proyectos con características similares al presentado en esta tesis, y como podría variar al incorporar aisladores sísmicos en el diseño.Item Diseño estructural de un pabellón de hospital con aisladores sísmicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-10-25) Zanelli Flores, Criss Talita; Paredes Salas, Patricia Mercedes; Muñoz Pelaez, Juan AlejandroLa construcción de edificios aislados es cada vez más importante en países sísmicos dado que el sistema de aislamiento protege a la estructura de los efectos de un sismo mediante la separación de la base con el movimiento del suelo. El daño se logra controlar por medio de la restricción de desplazamientos relativos de entrepiso y de aceleraciones de piso. La mayoría de casos de aplicación corresponden a edificios esenciales; es decir, aquellos cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después de un sismo. Según la Norma E.030 “Diseño Sismorresistente”, las edificaciones esenciales tales como hospitales, y que se ubican dentro de las zonas sísmicas tres y cuatro, deben ser construidas con aislamiento sísmico conforme a los lineamientos de la Norma E.031 “Aislamiento Sísmico”. En consecuencia, el objetivo de esta tesis es elaborar el diseño estructural de un pabellón de hospital de cuatro pisos con aisladores sísmicos ubicado en la costa de Lima de acuerdo a la normativa peruana. Para ello se plantean tres objetivos específicos: diseñar las propiedades de los dispositivos en el sistema de aislamiento, evaluar la respuesta del edificio ante un sismo extremo (2500 años de periodo de retorno) y desarrollar el diseño en concreto armado de los elementos estructurales. La metodología consistió, en primer lugar, en una revisión de la base teórica del aislamiento sísmico donde se estudió el comportamiento dinámico de los edificios de base aislada. Además, se investigó los principales tipos de dispositivos de aislamiento y se describió la modelación tridimensional del sistema de aislamiento. En segundo lugar, se inició el diseño del edificio de base aislada a partir de la estructuración y el predimensionamiento de los elementos estructurales. Luego, se pre diseñaron las propiedades de los dispositivos del sistema de aislamiento con un análisis lineal espectral. El diseño definitivo de las propiedades de los dispositivos se realizó a través de un análisis dinámico no lineal Tiempo Historia donde se calcularon las máximas respuestas del edificio en términos de derivas, aceleraciones y fuerzas. Por último, se desarrolló el diseño en concreto armado de los elementos estructurales y sus correspondientes planos. Los resultados indicaron que el edificio tendría daño leve en los elementos estructurales y no estructurales luego del sismo extremo.Item Análisis comparativo técnico-económico de un hospital de 7 pisos diseñado en concreto armado y acero estructural usando aisladores sísmicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-03-08) Torres Flores, Luis Alberto; Asmat Garaycochea, Christian AlbertoLa presente tesis fue realizada con el fin de poder comparar, en aspectos técnicos y económicos, el rendimiento y eficiencia de dos posibles soluciones de estructuración para un mismo hospital de siete pisos construido en concreto armado y en acero estructural. Se ha realizado el análisis modal espectral y el diseño de las componentes estructurales para los dos modelos. De acuerdo a los diseños se elaboraron metrados y presupuestos referenciales para cada caso. Ambas estructuras contarán con la protección sísmica de aisladores de núcleo de plomo en la base. Se comparará las estructuras en los ámbitos de rigidez, resistencia, costo y tiempo de realización; cada una de estas áreas tendrá un porcentaje de incidencia mediante el cual se asignará una calificación final a cada estructura. De esta manera, se presenta la discusión para cada criterio y la elección de la mejor opción para el caso de estudio.Item Desempeño sísmico de aisladores: estudio de un hospital de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-11-27) Rosario Gamero, Martín Rodrigo del; Asmat Garaycochea, Christian AlbertoEsta investigación consiste en la evaluación del comportamiento inelástico y no lineal de un hospital de concreto armado diseñado con aisladores sísmicos de base. Además, busca revisar su desempeño y capacidad de ductilidad a partir de la comparación de las derivas de entrepiso con y sin aisladores, considerando el comportamiento inelástico de la superestructura. La investigación se basa, en un principio, en modelar la estructura de un hospital, previamente diseñado, e introducir las propiedades inelásticas de los elementos como rótulas plásticas y aisladores, utilizando los principios de equilibrio, compatibilidad y relaciones constitutivas para construir curvas momento-curvatura para cada sección que requiera ser analizada. Todo esto con el fin de conocer el comportamiento estructural y secuencia de agotamiento de capacidad de las secciones para la estructura con y sin aisladores, empleando un análisis pushover y tiempo-historia. Se espera comprobar la eficiencia de los aisladores para reducir la deriva de entrepiso y mejorar el desempeño sísmico del hospital.