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 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 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 edificio de viviendas de 11 pisos de muros de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-13) Balcázar Wong, José Carlos; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEn el presente trabajo se realizó el análisis y diseño estructural en concreto armado de un edificio multifamiliar de once pisos ubicado en la Provincia Constitucional del Callao. El edificio se desarrollará sobre un estrato con capacidad portante de 1.5 kg/cm2. El sistema estructural es en muros de concreto armado de 15 cm de espesor. El sistema de techado consiste en losas macizas de 10, 15 y 20 cm de espesor, dependiendo de la congestión de tuberías y las solicitaciones de cargas. Por otro lado, para la cimentación se escogió una platea debido al rápido proceso constructivo y a la baja capacidad portante que posee el suelo. El análisis estructural se realizó a partir de un modelo tridimensional, el cual se sometió a cargas de gravedad y de sismo. Estas solicitaciones se obtuvieron de las Normas técnicas peruanas actuales E.020 (cargas) y E.030 (diseño Sismo resistente). Así mismo, el diseño de los elementos se realizó cumpliendo las especificaciones de la Norma E.060 para muros de concreto, techos y cimentación. Para el análisis sísmico se empleó superposición espectral y se obtuvieron valores de derivas dentro de los parámetros permisibles establecidos por la Norma E.030. En la dirección X se obtuvo una deriva de 6.00 por mil y en la dirección Y de 5.03 por mil; siendo el valor admisible de 7.00 por mil. Finalmente, se realizó el diseño de cada uno de los elementos. Los resultados obtenidos demandan una cantidad moderara de acero estructural. Esto hace notar el nivel de ahorro y la rapidez constructiva con la que se desarrollan este tipo de sistemas estructurales con gran densidad de muros de concreto.Item Diseño estructural de un edificio de vivienda de seis pisos en concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-13) Mestanza León, José Carlos; Muñoz Peláez, Juan AlejandroDISEÑO ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE VIVIENDA DE SEIS PISOS EN CONCRETO ARMADO” Tesis para obtener el título profesional de Ingeniero Civil Autor: JOSE CARLOS MESTANZA LEON Asesor: JUAN ALEJANDRO MUÑOZ PELAEZ 09857570 https://orcid.org/0000-0002-3719-4721 Lima, Mayo de 2021 La presente tesis desarrolla el análisis y el diseño estructural de un edificio de concreto armado de seis pisos situado en esquina y destinado a vivienda multifamiliar. El proyecto tiene un área construida de 1115.4 , cuenta con 11 departamentos y 9 estacionamientos. Está ubicado en el distrito de Miraflores y se encuentra sobre un terreno con capacidad portante de 4 / de perfil S1. El objetivo del presente proyecto es obtener el diseño sismorresistente del edificio de acuerdo a las Normas Técnicas de estructuras vigentes. El edificio al no contar con sótanos y al ubicarse en esquina, los estacionamientos se ubican a lo largo de dos frentes que dan hacia la calle, lo que genera una complicación al momento de estructurar y colocar muros de corte. En los primeros capítulos se muestra cómo se resuelve este problema de estructuración. Seguidamente, se predimensionan los elementos siguiendo reglas prácticas, para luego realizar el metrado de cargas manualmente. Posteriormente se realizó el modelo estructural en el programa ETABS con el cual se compara el metrado por gravedad con los obtenidos manualmente. Luego se procedió a realizar el análisis sísmico, con el propósito de verificarlos con las disposiciones de la Norma de Diseño Sismorresistente tales como derivas de entre piso y la resistencia a corte. Finalmente, con los resultados anteriores, se procede al diseño de las losas, vigas, columnas, placas, cimentaciones, escaleras y tabiques. Para la realización del diseño se busca cumplir con lo establecido en la Norma Técnica de Edificación NTE E.060 Concreto Armado. Por último, se realizó comentarios acerca de los resultados y las conclusiones obtenidas del proyecto.Item Diseño de un edificio de concreto armado de once pisos y tres sótanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-01) Reyna Lazo, Emma Paola; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEsta tesis desarrolló el análisis y diseño estructural de un edificio de oficinas de once pisos y tres sótanos, ubicado en la ciudad de Lima, sobre un suelo con presión admisible de 42 ton/m2. El sistema estructural del edificio se conformó por pórticos compuestos de vigas, columnas y muros de concreto armado que le proporcionaron al edificio la rigidez y resistencia necesarias para soportar las solicitaciones sísmicas y de gravedad. El sistema de techos usado fue de losas macizas. La cimentación se constituyó de zapatas aisladas, excéntricas y combinadas para transmitir estas cargas hacia el suelo. Para el análisis estructural se desarrolló un modelo tridimensional, donde se modelaron las placas, columnas y vigas. En este modelo, los techos se representaron por áreas cargadas cuya función fue transmitir las cargas de gravedad hacia las vigas y elementos verticales, asimismo se asignaron diafragmas rígidos en cada nivel para asumir el desplazamiento lateral uniforme de la estructura. Para el análisis de los techos se usaron modelos de elementos finitos por separado. Las cargas que se asignaron al edificio se tomaron de la Norma de Cargas NTE E.020. La deriva máxima obtenida en la dirección más flexible del edificio (paralela a la fachada) fue 6.38‰ y la deriva máxima en la dirección más rígida fue 3.97‰, ambas menores al 7‰ establecido en la Norma de Diseño Sismorresistente NTE-030. El diseño de los elementos se realizó bajo el método de resistencia última, siguiendo los criterios de diseño por flexión, flexocompresión, corte y capacidad por cortante establecidos en la Norma de Concreto Armado NTE E.060.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.