Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Protección sísmica de edificios educativos peruanos vulnerables con disipadores histeréticos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-11-15) Aquino Chumbile, Kevin Gunter; Patiño Padilla, Rodrigo José; Muñoz Peláez, Juan AlejandroA partir de 1997, la norma peruana de diseño sismorresistente establece requisitos de rigidez más exigentes que los indicados en las normas anteriores. Los edificios educativos diseñados en base a las normas sismorresistentes anteriores a 1997, conocidos como edificios 780-Pre, son estructuras flexibles que han tenido mal desempeño en los terremotos ocurridos en el país, en especial durante los eventos de Nazca 1996, Arequipa 2001 y Pisco 2007. En la actualidad, el Perú cuenta con un amplio número de edificios escolares vulnerables, 780-Pre, que necesitan ser intervenidos. El presente trabajo evaluó la vulnerabilidad de un edificio representativo tipo 780-Pre de dos niveles ubicado en la zona sísmica 4 y construido sobre un suelo intermedio (S2). La evaluación se realizó empleando métodos de análisis no lineales, estático y tiempo historia para un sismo raro de 500 años de periodo de retorno. Se calificó el desempeño utilizando los criterios propuestos por Federal Emergency Management Agency (FEMA 356) y el Comité Visión 2000 de The Structural Engineer Association of California (SEAOC). Se plantearon dos alternativas para mejorar el desempeño empleando disipadores histéricos de cortante (Shear Links). Para cada alternativa, se estimó la respuesta no lineal del edificio y se calificó su desempeño. La primera alternativa consistió en colocar los dispositivos histeréticos sobre un soporte de acero (arreglo Chevron) apoyado sobre los tabiques que conforman los alfeizares de las ventanas (alternativa CM). Esta alternativa resultó medianamente efectiva, ya que los dispositivos debían tener fuerzas máximas por debajo de la resistencia de la tabiquería en la que se instalaban. Con esta alternativa, se logró evitar el colapso de la edificación para el sismo raro, pero no el daño extensivo que se busca evitar en edificaciones esenciales. La segunda alternativa consistió en retirar los muros de albañilería y colocar los dispositivos histeréticos sobre un soporte de acero (arreglo Chevron) apoyado en las vigas y zapatas (alternativa SM). Con esta alternativa se pudieron instalar dispositivos de mayor capacidad, logrando que la edificación se mantenga funcional frente a un sismo de 500 años de periodo de retorno. Con ambas alternativas se logra evitar el colapso y solo es posible dar protección completa instalando dispositivos histeréticos de mayor capacidad conectados directamente al sistema estructural retirando previamente la tabiquería existente.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 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 Procedimientos de análisis y diseño para edificios sísmicamente aislados en el Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018) Chumpitaz Martínez, Juan Héctor; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEl aislamiento de base es uno de los sistemas de protección sísmica con mayor efectividad. Esta técnica consiste en insertar una interfaz flexible compuesta por aisladores en la base de un edificio. La flexibilidad de los dispositivos logra que el periodo fundamental de la estructura se incremente, de tal manera que las solicitaciones sísmicas que actúan sobre la estructura se reducen considerablemente. En Perú existen estructuras con aislamiento sísmico, pero no se cuenta con un código peruano de diseño de estructuras aisladas; esto obliga al proyectista a realizar el diseño de este tipo de estructuras haciendo referencia a normas extranjeras. El presente trabajo propone una serie de procedimientos o metodología para el análisis y diseño de estructuras aisladas, basada en conceptos teóricos y casos prácticos. Esta metodología utiliza como documentos de referencia algunos códigos internacionales de diseño y la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente E.030. Se usó como ejemplo un edificio aporticado de concreto armado de cinco pisos, con un sistema de aislamiento en su base. Se prediseñó el sistema de aislamiento empleando métodos estáticos sobre un sólido rígido y se hizo un análisis espectral de todo el edificio como verificación previa. El diseño final se desarrolló empleando procedimientos de análisis Tiempo-Historia No Lineal. El diseño del sistema de aislamiento del edificio se desarrolló tomando como información los resultados del análisis tanto para el sismo de diseño (SD) como el sismo máximo posible (SMP) considerados para estructuras peruanas. Finalmente se realizó un prediseño básico de los aisladores, considerando que son del tipo HDRB, y también se diseñaron algunos elementos estructurales utilizando la Norma E.060 Concreto Armado. Se concluyó que un edificio aislado tiene un desempeño superior al que tendría un edificio con base fija. Sin embargo, para logar aislar un edificio se deben cumplir algunos requisitos mínimos. Por otro lado, los procedimientos de análisis y diseño presentados pueden ser ajustados de acuerdo a la aparición de nuevos códigos e investigaciones, sobre todo algunos parámetros de diseño que deberían ser adaptados a la realidad peruana.Item Desempeño sísmico de un edificio aporticado de cuatro pisos diseñado con el Reglamento Nacional de Edificaciones y aceptando una deriva máxima de 1%(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-03-05) Díaz López, Leonardo Amadeo; Santos Cavalho, Dennis Jesús; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLas lagunas sísmicas, en el borde oeste del Perú datan de hace poco más de 130 años, lo cual implica que edificaciones de concreto armado no han sido sometidas a movimientos bruscos del suelo. La norma actual local y la de otros países tienen como finalidad la protección de la edificación ante un solo nivel de amenaza sísmica. Por tal razón la necesidad de estudiar nuestras edificaciones bajo diferentes niveles de amenaza sísmica es un objetivo del presente trabajo. El estudio consistió en diseñar y evaluar un edificio de cuatro niveles ubicado en la costa peruana cimentado sobre buen suelo, con una planta rectangular de 33x22m y columnas separadas a ejes por 5.5m. Para diseñar la edificación se empleó el código peruano y la evaluación se basó en los criterios propuestos por el Comité Visión 2000 del SEAOC. En cuanto a la herramienta de análisis, y por ende, de estimación de respuesta de la estructura, se usaron las técnicas del análisis no lineal, mediante espectros de capacidad y demanda. La etapa de pre-dimensionamiento resultó en columnas y vigas de dimensiones, 40x40cm y 25x50cm, respectivamente, permitiendo una deriva máxima de 1% para un evento sísmico de 500 años de período de retorno. De los resultados, se estimó una ductilidad promedio, para la estructura, de 4.6 y sobrerresistencia de 1.5, ambos ítems con respecto a la fluencia efectiva. Además, se alcanzaría un valor de 2.5 de sobrerresistencia con respecto al colapso. Bajo los niveles de amenaza sísmica, la estructura presentaría ligeras incursiones en el rango inelástico, específicamente para sismos raros y ocasionales, en ambas direcciones. Para el nivel de amenaza extremo, esto es, sismos raros, la estructura llegaría un poco más allá del inicio de la zona de colapso en ambas direcciones. El estudio se extendió para edificaciones de 3, 5, 6 y 7 pisos, permitiendo obtener tendencias de comportamiento, resultando, muchas de ellas, satisfactorias. Ante los resultados del trabajo realizado, se puede concluir en permitir una deriva máxima de 1% para edificios regulares, lo que conlleva a menores dimensiones de las columnas.Item Diseño de un edificio aporticado con amortiguadores de fluido-viscoso en disposición diagonal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-08-20) Guevara Huatuco, Diego Nicolás; Torres Arias, Percy Omar; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLa presente investigación muestra las características de los sistemas de protección sísmica por amortiguamiento, dando énfasis a los de fluido-viscoso. Luego expone una metodología de diseño para estructuras con sistemas de amortiguamiento enfocada en el desempeño y fundamentada en las disposiciones del ASCE (American Society of Civil Engineers), el FEMA (Federal Emergency Management Agency) y el ACI (American Concrete Institute). Con el propósito de ilustrar la metodología, se seleccionó una estructura aporticada de 7 niveles con 730 m2 de área techada por nivel, cuya deriva (10 ‰) superaba el límite permitido por la norma NTE E-030 (7 ‰). Para cumplir satisfactoriamente con este límite se incluyó un sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso. Como objetivo de diseño se fijó la reducción del daño a nivel moderado frente a un sismo raro (500 años de retorno). La estrategia se orienta a mantener la deriva por debajo de 5.8 ‰, valor propuesto por el HAZUS (Methodology for Estimating Potential Losses from Disasters). Con el sistema de amortiguamiento fluido-viscoso se logró incrementar el amortiguamiento al 23% y reducir la deriva a 5.8 ‰. Como parte del trabajo se diseñan las columnas adyacentes a los dispositivos y el brazo metálico. Los resultados de la evaluación económica basada en ratios y precios propuestos por el fabricante indican que el costo del sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso en esta estructura y para este nivel de desempeño, está alrededor de los 30 $/m2 y la incidencia en el costo total del proyecto bordea el 7%.Item Desempeño sísmico de un edificio aporticado de seis pisos diseñado con las normas peruanas de edificaciones(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Navarro López, César Eduardo; Fernández Villegas, Jhonny Ángel; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEn el presente trabajo se diseñó y evaluó un edificio aporticado de 6 pisos con planta rectangular de 33x22m, columnas cada 5.5m y ubicado en la zona peruana de mayor sismicidad sobre suelo bueno. Para el diseño se emplearon las normas peruanas. Para la evaluación del desempeño se usó la propuesta del Comité Visión 2000 del SEAOC y para estimar la respuesta, procedimientos de análisis no lineal basados en espectros de demanda y capacidad.