Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Diseño estructural de un edificio público con aisladores sísmicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-09) Coila Mamani, Leonidas Martin; Cornejo Palacios, Leonardo Manuel; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEn el presente trabajo se realizará el diseño estructural de un edificio de 04 pisos utilizando aislamiento sísmico. El sistema estructural del edifico estará compuesto de pórticos de concreto armado, cuyas ubicaciones fueron definidas con la estructuración de la planta de arquitectura. Para el sistema de aislamiento a diseñar se utilizaron 12 aisladores elastoméricos con núcleo de plomo. El proyecto comprende un edifico de oficinas de uso público, centrado en programas sociales: DEMUNA, Defensa Civil, Vaso de Leche y Tópico. El edificio se ubica en distrito de San Antonio de Cañete. El proceso de diseño de edificios con base aislada es iterativo, este inicia con la estructuración y la estimación de las dimensiones iniciales de los elementos estructurales. A continuación, mediante un análisis estático se determinan las propiedades preliminares del sistema de aislamiento y se verifica las respuestas máximas de derivas y aceleraciones con un análisis modal espectral. Luego, mediante un análisis dinámico tiempo – historia se realiza el diseño definitivo del sistema de aislamiento considerando la variabilidad de sus propiedades. Finalmente, mediante un análisis modal espectral se diseñan los elementos estructurales de concreto armado. En este documento se presentan los procesos seguidos para diseñar algunos elementos estructurales (una Zapata Aislada, las Columnas, las Vigas de Aislamiento y de la Superestructura) y los dispositivos aisladores con base en las Normas Técnicas: E.030 – Diseño Sismorresistente, E.031 – Aislamiento Sísmico, E.060 – Concreto Armado y E.020 – Cargas.Item Evaluación del desempeño sísmico de una edificación educativa moderna ubicada en una zona de alta sismicidad y sobre suelo blando(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-12) Avilés Farfán, Gonzalo Benjamín; Grados Trujillo, Darío Augusto; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLos nuevos edificios educativos peruanos son sísmicamente menos vulnerables que los construidos en décadas pasadas. Sin embargo, no se ha evaluado el desempeño que tendrían edificaciones educativas modernas frente a diferentes niveles de intensidad sísmica. El Ministerio de Educación desarrolló nuevos edificios educativos típicos de concreto armado en 2019, en respuesta a las pérdidas económicas y materiales por el Niño Costero del 2017. El presente trabajo evalúa el desempeño sísmico de un edificio típico denominado “Módulo Básico de Reconstrucción (MBR)”, de dos niveles y ubicado en la zona de más alta sismicidad peruana y sobre suelo blando. El trabajo se inició con la revisión del diseño estructural del edificio de acuerdo a las normas peruanas vigentes. Para la evaluación del desempeño, se utilizaron procedimientos de análisis no lineal y diferentes relaciones daño-deformación, provenientes de normas internacionales. La demanda sísmica se definió para 4 niveles de intensidad correspondientes a eventos: frecuentes, ocasionales, raros y muy raros, con períodos de retorno de 45, 75, 475 y 970 años. Los resultados del análisis tiempo-historia no lineal fueron parcialmente coincidentes con los resultados obtenidos por los métodos de análisis espectral no lineal. En cuanto al desempeño del edificio estudiado, los resultados indican que frente a eventos frecuentes, ocasionales y raros el daño estructural sería imperceptible, y solo eventos muy raros causarían daño sería leve. Desde el punto de vista de operatividad, el edificio podría seguir usándose inmediatamente después de eventos frecuentes, ocasionales y raros, y solo luego de eventos muy raros el edificio requeriría de reparaciones antes de reiniciar su uso. Se concluye que el edificio MBR tendría un desempeño sísmico adecuado, de acuerdo a su importancia como edificación en los diferentes niveles de intensidad sísmica estudiados.Item Desempeño de un edificio teórico aporticado de 5 pisos con disipadores de fluido viscoso(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-28) Chupica Espinoza, Tony Bryan; Ramírez Mejía, Yitzhak; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLos sistemas modernos de protección sísmica por disipación de energía empiezan a ser más difundidos en el medio peruano. Por ello, resulta necesario estudiar los procedimientos de análisis y diseño de los edificios con disipadores de energía. Este trabajo tiene por objetivo evaluar la posibilidad de que edificios con disipadores de fluido viscoso permanezcan sin daño en terremotos importantes. Se eligió un edificio aporticado de concreto armado de 5 pisos y se estructuró para lograr una deriva máxima de 7 por mil según lo establecido en la NTE E030. Se incorporó un sistema de protección sísmica empleando disipadores de fluido viscoso no lineales y se desarrollaron dos tipos de análisis para el edificio protegido: análisis espectral y análisis tiempo historia con dispositivos no lineales. La capacidad de cada uno de los elementos se tomó del análisis espectral amplificando estos valores por una sobrerresistencia de Ω = 2, el cual es un valor usualmente considerado para estas estructuras. Esta capacidad luego se comparó con la demanda del análisis tiempo historia, tomándose como criterio de comportamiento elástico el caso en que la capacidad superaba o igualaba la demanda. Los resultados de este trabajo indican que el sistema de protección de fluido viscoso no logra evitar que los elementos estructurales entren en el rango inelástico durante sismos raros; sin embargo, el sistema de protección si permite reducir la deriva en el edificio y por tanto el daño en el sistema estructural.Item Reforzamiento con disipadores metálicos del Pabellón A de Ingeniería de la PUCP(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-17) Barriga Cáceres, Diana Asunción; Verano Díaz, Diego Iván; Muñoz Peláez, Juan AlejandroAnte un eventual sismo severo, varias edificaciones peruanas antiguas se encontrarían en peligro inminente, puesto que fueron construidas bajo códigos y normas de diseño poco conservadores comparados a los estándares actuales. El presente trabajo evalúa la vulnerabilidad actual de una edificación antigua construida en los años 60’s, como lo es el antiguo Pabellón A de la PUCP, el cual es un edificio de 2 niveles ubicado en Lima, Perú. Se realiza la evaluación estructural de este por medio de análisis no lineales y se determina su nivel de desempeño ante la acción de los sismos de diseño propuestos por el Comité Visión 2000 del SEAOC (The Structural Engineers Association of California). Después, se define el desempeño objetivo al que se requiere llegar en la estructura mediante la incorporación del sistema de reforzamiento escogido, el cual comprende a la inclusión de disipadores histeréticos como los son las Barras de Pandeo Restringido (BRB’s). Una vez introducido el sistema de disipación, se verifica el estado de los demás elementos de concreto armado tal que sean capaces de soportar las cargas generadas por el nuevo sistema incorporado. Los resultados del trabajo muestran que, con el sistema de disipación diseñado, la estructura presenta una notable mejora en cuanto a su desempeño, puesto que se logra aumentar su resistencia en un 198%, incrementando su ductilidad en un 86 %. Cabe resaltar que el sistema de disipación instalado se acompaña con un reforzamiento de las columnas existentes.Item Diseño estructural de un edificio de 4 niveles y 1 sótano ubicado en el distrito de Jesús María(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-24) Gonzales Tapia, Abel Andrés; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEl presente proyecto consiste en el desarrollo del análisis y diseño estructural de un edificio multifamiliar de concreto armado de 4 pisos y 1 sótano, ubicado en el distrito de Jesús María, departamento de Lima, sobre un suelo de 40 ton/m2 de capacidad portante. El sistema estructural del edificio es de muros y pórticos de concreto armado. Los techos son aligerados en una dirección salvo en la zona del ascensor donde se usa losa maciza. Las losas, columnas y vigas fueron predimensionadas considerando los criterios indicados en el libro “Estructuración y Diseño de Edificaciones en Concreto Armado” – Antonio Blanco, 1994; mientras que las placas se predimensionaron considerando que el 80% de la fuerza cortante basal estática es resistido únicamente por el concreto de las placas. El predimensionamiento de las zapatas se hizo empleando las cargas de servicio y a una profundidad de -1.20m con respecto al nivel del sótano. Las viguetas de las losas aligeradas fueron analizadas como elementos unidimensionales en las cuales se consideró alternancia de carga viva y cada una de estas se combinó con la carga muerta para obtener luego una envolvente de combinaciones. Las losas macizas fueron analizadas como elementos bidimensionales con cargas perpendiculares a su plano. Se desarrolló un modelo 3D en el programa ETABS considerando vigas y columnas como elementos unidimensionales y los muros como elementos bidimensionales. Este modelo sirvió para el análisis de cargas de gravedad y para el análisis sísmico espectral. Los resultados del análisis modal indicaron periodos de 0.17s y 0.31s en los ejes X e Y, respectivamente. Se obtuvo una deriva máxima de 4.2 0/00 y se comprobó que el sistema era de muros estructurales tal como se había supuesto originalmente. El edificio presentó solo irregularidad de esquinas entrantes. Se realizó el diseño de cada elemento estructural de concreto armado siguiendo los lineamientos de la NTP E.060. Se pudo verificar que gracias a los criterios de predimensionamiento empleados todos los elementos de concreto armado se pudieron armar sin congestión de acero.Item Diseño de un edificio hospitalario con aislamiento sísmico de base(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-18) Rodriguez Jaramillo, Miguel Angel; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEl Perú se encuentra en una zona de sismicidad elevada por lo que en algún momento se producirán terremotos de gran magnitud. Además, existe gran informalidad y precariedad en una alta cantidad de construcciones, lo que incrementa el daño que se podría ocasionar. Por ese motivo, se necesita disminuir la vulnerabilidad de las estructuras, especialmente aquellas destinadas a brindar servicios hospitalarios, por medio de la implementación estratégica de sistemas de protección sísmica más eficientes, como lo es el aislamiento de base. El presente documento realiza el diseño del sistema de aislamiento de base y de algunos elementos estructurales de un hospital aporticado de siete niveles, ubicado en el distrito de San Borja, en el departamento de Lima. Para este fin, se propuso una metodología alineada a brindar un rango de propiedades del sistema de aislamiento. Este procedimiento se ha dividido en tres etapas que sintetizan los fundamentos teóricos y normativos que se explican en la presente tesis. En el diseño preliminar se utilizaron métodos estáticos para el predimensionamiento del sistema de aislamiento y un análisis modal espectral para su verificación mediante algunos criterios normativos, en el diseño definitivo se empleó un análisis tiempo-historia no lineal para consolidar las características del sistema de aislamiento y el comportamiento del edificio, y para el diseño de los elementos estructurales se utilizó un análisis modal espectral que incorpora las propiedades finales previamente obtenidas. Se concluyó que la flexibilidad y amortiguamiento que otorga el sistema de aislamiento redujo las derivas y las solicitaciones en el edificio. En ese sentido, la reducción de las deformaciones de entrepiso por la concentración del desplazamiento a nivel de base, que se traduce en una reducción de la demanda sísmica, hizo posible el uso de un sistema aporticado como sistema estructural resistente a cargas laterales.Item Diseño de un hospital en concreto prefabricado y con aislación sísmica(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-07) Mendoza Ruiz, Nestor Axel; Wong Montoya, Ricardo Ernesto; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLa Norma Peruana NTE.030 de Diseño Sismorresistente exige el uso de sistemas de aislamiento de base para edificaciones hospitalarias en las zonas de alta sismicidad, debido a la necesidad de garantizar su operatividad en un sismo severo. En esta tesis, se desarrolla el análisis y diseño de una edificación con elementos prefabricados de concreto y con un sistema de aislamiento. La decisión por emplear este sistema estructural tiene como finalidad presentar el diseño de una edificación aislada considerando un sistema industrializado y eficaz de construcción para la superestructura, que reduce los tiempos de ejecución y la variabilidad durante la construcción. La edificación seleccionada para el diseño es uno de los bloques de un hospital de cuatro niveles en Moquegua. Esta cuenta con un área techada de 4012 m2, ubicada sobre un suelo tipo S2. El diseño del sistema de aislamiento, compuesto por dispositivos elastoméricos y deslizadores, se desarrolló a partir del análisis considerando el Sismo Máximo Considerado (SMC) presentado en la Norma E.031. Se realizó un diseño preliminar del sistema de aislamiento empleando métodos estáticos y de superposición espectral. El diseño final se logró mediante procedimientos de análisis tiempo – historia. La superestructura del centro de salud es aporticada y se diseñó en base a elementos prefabricados de concreto pretensado y armado, siguiendo los lineamientos de la Norma E.060 Concreto Armado. Los resultados mostraron que el hospital tendría un buen desempeño permitiendo así su ocupación inmediatamente después de ocurrido un sismo severo de PGA=0.709g, correspondiente a Tr=2500 años.Item Diseño estructural de un edificio de concreto armado de ocho pisos en Huancayo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-06) Acosta Moreno, Joel; Balcázar Garrido, Jahdai Gesam; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEn el presente trabajo tiene por objetivo realizar el análisis y diseño estructural de un edificio de concreto armado de 8 pisos destinado a oficinas, ubicado en el distrito y provincia de Huancayo. El terreno es de forma rectangular y cuenta con un área de 929.98 m2 y posee una capacidad portante de 4kg/cm2 a 1.20m de profundidad respecto a nivel del terreno natural. El edificio consta de 18 estacionamientos en el primer piso y 20 oficinas por piso del segundo al octavo nivel. El suministro de agua se produce mediante un sistema de cisterna y bomba hidroneumática que impulsa el agua a los distintos niveles, evitando el empleo de tanque elevado. Dicha cisterna se ubica en el primer nivel. El sistema estructural está conformado, predominantemente, por muros de corte en ambas direcciones con el fin de controlar los desplazamientos laterales inducidos por el sismo, además se cuenta con vigas peraltadas y columnas formando pórticos. El sistema de techado está conformado por losas macizas en dos direcciones y aligerados con viguetas pretensadas de h=20cm separados cada 50cm de Concremax. Se realizó un modelo pseudotridimensional mediante el programa ETABS 2017 para analizar el edificio por cargas de gravedad y sismo. La cimentación se resolvió con cimientos corridos, zapatas aisladas, combinadas y conectadas en algunos casos, a profundidades variables, teniendo una profundidad máxima de -2.00m respecto al nivel del piso terminado. El análisis de la cimentación se realizó mediante un modelo basado en elementos finitos con ayuda del programa SAFE 2016. El análisis y diseño se realizaron de acuerdo a los requerimientos del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) y cumpliendo con los requisitos sismorresistentes señalados en la norma E.030, verificando la resistencia de los elementos de concreto armado según la norma E.060.Item Diseño estructural de un edificio de oficinas de cinco pisos ubicado en Cercado de Lima(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-11-28) Bustíos Vega, Carlos Javier; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLa presente tesis tiene como objetivo el diseño estructural de un edificio de oficinas de cinco pisos, ubicado en Cercado de Lima en Lima. Este se encuentra sobre un terreno de cimentación gravosa de capacidad portante 4 kg/cm2. El edificio presentado será utilizado como espacio para oficinas y almacenes. En el primer piso se encuentra una zona de acceso de carga, de patio de maniobras, un espacio para la recepción, para un cuarto de basura y para los SS.HH. En el segundo piso se encuentra una sala privada de muestras, una sala de espera y una kitchenette. En el tercer piso se encuentra un pool de oficinas, una zona de directorio, gerencia y SS.HH. En el cuarto piso se encuentra un depósito de acabados, una sala de espera y una sala de archivos. En el quinto piso se encuentra un depósito de lámparas, una sala de espera y SS.HH. El ingreso a cada piso se puede realizar de dos maneras, a través del ascensor y la escalera central. Todos estos elementos de acceso parten del primer piso y van hasta la azotea. En los capítulos iniciales se desarrollará la introducción y un pre dimensionamiento de los distintos elementos estructurales tales como: losas macizas, vigas peraltadas, columnas, placas, escaleras y cimentaciones. Con estos elementos pre dimensionados se procederá, luego, a realizar el metrado de cargas. El sistema estructural del edificio está conformado por placas (muros de corte), columnas y vigas. Para los techos se usaron losas macizas armadas en dos sentidos, las cuales funcionan como diafragmas rígidos en cada piso del edificio. La cimentación está conformada de cimientos corridos, zapatas aisladas y vigas de cimentación. Ya estructurada la edificación, se realizará el prototipo del edificio empleando el programa ETABS, con el cual se efectuará el análisis de cargas de gravedad y de cargas de sismo, donde se podrá verificar que la estructura cumpla con todo lo dispuesto en el RNE. Finalmente, se procede a diseñar las losas macizas, las vigas, las columnas, las placas, y las cimentaciones para, de esta manera, poder elaborar los planos de estructuras.Item Análisis sísmico de una edificación con disipadores de fluido viscoso(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-20) Fuentes Sadowski, Juan Carlos; Muñoz Peláez, Juan AlejandroSe realiza una serie de análisis comparativos en un edificio ideal aporticado de 5 pisos de concreto armado con disipadores de fluido viscoso incorporados en ambas direcciones. Se estudian tres configuraciones de arreglos de disipadores: en diagonal, doble diagonal y chevron. Asimismo, se examinan las respuestas de la estructura empleando disipadores lineales con exponente α = 1 y disipadores no lineales con exponente α = 0.25. La edificación sin disipadores no cumple la deriva permisible de la norma peruana sismorresistente NTE E.030. Se revisan los procedimientos de análisis dinámico para estructuras con disipadores, tanto análisis de respuesta espectral como de historia de la respuesta en el tiempo. En base a conceptos de energía se presentan las expresiones para calcular el amortiguamiento efectivo necesario de una edificación con disipadores incorporados al sistema estructural a fin de obtener una deriva objetivo establecida a priori. Los disipadores con las tres configuraciones de arreglos fueron predimensionados a fin de satisfacer las derivas máximas de entrepiso de la norma NTE E.030 para un mismo valor del amortiguamiento efectivo en cada dirección de análisis. Debido a la mayor eficiencia de la configuración chevron, se obtuvieron para este arreglo disipadores con menores valores de la constante de amortiguamiento. Se obtuvieron reducciones promedio en la dirección corta del edificio de 35% para los desplazamientos espectrales máximos y de 31% para las fuerzas espectrales en la base de la estructura. Los disipadores no lineales con α = 0.25 tienen la ventaja de producir fuerzas menores que los disipadores lineales con α = 1 aportando el mismo amortiguamiento efectivo al sistema estructural. Los análisis tiempo-historia realizados en este trabajo muestran que estas menores fuerzas de amortiguamiento desarrolladas por los disipadores no lineales con un valor bajo del exponente α se corresponden con fuerzas sísmicas basales mayores que las desarrolladas por los disipadores lineales. La edificación ideal de este trabajo pudo ser protegida adecuadamente con los dispositivos de disipación de energía.