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Diseño estructural de un edificio de 7 pisos en Miraflores
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-12-03) Ye Tay, Gino Jian Liang; Moran Yañez, Luis Miguel
La tesis de diseño de concreto armado corresponde a un edificio multifamiliar de 7 pisos sin sótanos, ubicado en el distrito de Miraflores, en la provincia de Lima. La tesis tiene como objetivo principal realizar los análisis sísmicos y diseños sismorresistentes para elementos de concreto armado. Para alcanzar nuestro objetivo, en principio, realizamos la estructuración a partir de los planos de arquitectura. Después, realizamos el predimensionamiento de los elementos estructurales. Luego, evaluamos las cargas de gravedad y cargas sísmicas. Acto seguido, diseñamos los elementos estructurales según los reglamentos nacionales de construcción. Por último, elaboramos los planos estructurales y memorias de cálculo. La teoría y supuestos teóricos, utilizados en la tesis, se encuentran en el reglamento nacional de edificaciones, particularmente, en las normas E.020 Cargas, E.030 Diseño sismorresistente y E.060 Concreto armado. El modelo estructural, usado para el análisis sísmico, se realiza con el programa ETABS en su versión 18, el cual, se configuró con los parámetros y factores de reducción de la norma E.030 de Diseño sismorresistente.
Estudio de la vulnerabilidad sísmica estructural utilizando curvas de fragilidad en colegios del distrito de La Molina
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-13) Velazco Guerrero, Daniela Nicole; Rodriguez Olivares, Mario Alejandro; Asmat Garaycochea, Christian Alberto
Ante la posible llegada de un sismo severo a la capital se debe tener la certeza de que las estructuras esenciales estén preparadas para cumplir con el desempeño con las que fueron diseñadas. La tesis propuesta busca identificar el estado actual de la vulnerabilidad sísmica con base en la tipología común de los colegios situados en La Molina. Se utiliza como herramienta las curvas de fragilidad, las cuales se generan en base al análisis estático no lineal utilizando el software SAP2000. Los estados límites para identificar la vulnerabilidad se obtienen a partir del manual técnico de Hazus MR4. Para la metodología se visitan cinco colegios del distrito de La Molina ubicado en la ciudad de Lima en Perú y se identifica que existen dos tipologías estructurales típicas donde una presenta 5 ejes estructurales en dirección transversal y la otra 7 ejes. En estas tipologías se manifiesta el fenómeno de columnas cortas, al igual que en la mayoría de colegios que se han visitado. Se obtienen las curvas de fragilidad en función de la probabilidad de daño y el pseudo-desplazamiento espectral. Los resultados obtenidos demuestran que las dos tipologías presentan una gran probabilidad de tener un desempeño de daño completo ante la llegada de un sismo raro en dirección X y una gran probabilidad de que ocurra un estado de daño moderado para la dirección Y. Se realiza un análisis dinámico lineal utilizando el espectro de la norma peruana E0.30 en ambas tipologías y para ambas direcciones, con el objetivo de determinar su respectivo desplazamiento espectral en función al sismo de diseño. Se concluye que el estado actual de la vulnerabilidad sísmica en los colegios de La Molina presentan un daño estructural moderado a completo ante la solicitación del sismo de diseño denominado sismo raro.
Crecimiento vertical de viviendas de albañilería informal y los efectos en su vulnerabilidad sísmica
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-07) Espinoza Sifuentes, Briggite Jackeline; Moya Huallpa, Luis Angel
La investigación aborda la problemática de la informalidad en la construcción de viviendas de albañilería en Lima, específicamente en los distritos de Pachacamac, Carabayllo, Cieneguilla y Ate. Se destaca que entre 2007 y 2014, el 68.5% de las edificaciones en la ciudad fueron construidas de manera informal, lo cual agrava la preocupación por la vulnerabilidad sísmica en una zona de alto riesgo. El objetivo principal es analizar el impacto del crecimiento vertical de estas viviendas en su vulnerabilidad sísmica actual y futura. La metodología empleada comienza con una revisión de literatura sobre el crecimiento vertical y la informalidad en Lima, seguida por la identificación y definición de las zonas de interés. La matriz de crecimiento vertical se estima utilizando datos de Google Street View y levantamientos de campo. Asimismo, la evaluación de la vulnerabilidad sísmica actual se realiza mediante curvas de fragilidad, proyectándose también para los años 2033, 2043 y 2053. Por último, se realiza un análisis comparativo entre la probabilidad de daño actual y pronosticada para fundamentar las conclusiones. En consecuencia, se identifica un crecimiento vertical acelerado en zonas altamente transitadas y se proyecta el número de pisos en períodos de 10, 20 y 30 años utilizando la matriz de velocidad obtenida. El estudio muestra que el aumento en la vulnerabilidad sísmica impacta significativamente la probabilidad de daño, especialmente durante la primera década proyectada. Se recomienda una investigación adicional sobre curvas de fragilidad para viviendas con más de tres pisos y la expansión de las áreas de estudio para mejorar la precisión de los resultados. En conjunto, la tesis contribuye al entendimiento del impacto del crecimiento vertical en la vulnerabilidad sísmica, proporcionando valiosas perspectivas para la planificación urbana y la gestión del riesgo sísmico en ciudades similares.
Elaboración de una guía para la implementación de un sistema de abastecimiento de agua segura para los primeros momentos de una emergencia por sismo en la metrópoli de Lima y Callao
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-09-10) Tejada Romero, Fresia Mirelly; Suarez Quintana, Jeans Franklin; Santa Cruz Hidalgo, Sandra Cecilia
Según Cenepred, el escenario sísmico crítico esperado para la metrópoli de Lima y Callao es la ocurrencia de un sismo de 8,8Mw, el cual ocasionaría una situación de emergencia que incluiría la interrupción parcial o total del sistema de agua potable que ofrece Sedapal. A partir de un análisis de los protocolos y planes de contingencia existentes, se considera que el servicio sería restablecido a partir de los 3 días, lo cual puede ser una estimación optimista con base en las experiencias previas en Perú y otros países de América Latina y Asia. Ante ello, se requiere la implementación de un sistema de abastecimiento de agua segura que funcione desde el inicio de la emergencia hasta la puesta en marcha de las primeras respuestas de los protocolos de abastecimiento, además se requiere que este sistema esté localizado estratégicamente en lugares accesibles y de mayor demanda, como los espacios públicos. En ese sentido, el objetivo de esta tesis es elaborar una guía para la implementación de un sistema de abastecimiento de agua segura que funcione con las características descritas. En cuanto a la metodología aplicada, se trabajó en 4 fases. Primero se identificaron las zonas abastecidas y no abastecidas; en segundo lugar, se determinó la solución de abastecimiento; posteriormente, se definieron los tipos de tanques a implementar con base en los criterios de factibilidad y finalmente se realizó la guía y su aplicación para una manzana de estudio. Como resultado, es posible garantizar el abastecimiento de la totalidad la metrópoli a través de las alternativas de abastecimiento propuestas para las zonas donde Sedapal no podrá abastecer. Sin embargo, es importante mencionar que todo trámite de una nueva instalación requiere de trámites y coordinaciones con Sedapal y la población en conjunto para evitar conflictos; además, resulta primordial que las autoridades sean conscientes de la problemática de desabastecimiento post-sismo y se organicen para ofrecer soluciones beneficiosas y efectivas, preferiblemente tomando en cuenta los datos de esta guía y otros estudios complementarios.
Análisis comparativo del comportamiento sísmico de un edificio alto, mediante el uso de outriggers. Caso de estudio: One Wilson Square
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-24) Sevillano Maturana, Bills Jeanpool Tairo; Navach Ruiz, Carlos Eduardo; Asmat Garaycochea, Christian Alberto
El déficit habitacional del país alcanza el 11.7% de los hogares que conforman este territorio. (INEI, 2017). Dentro de la problemática actual, la construcción vertical se propone como una alternativa para mitigarla. Sin embargo, las normativas que rigen el territorio peruano se ven especializadas en estructuras de poca elevación, lo cual podría suponer que existe una relación entre la falta de metodologías y el desarrollo de estructuras de semejantes características. Es por ello que la presente tesis tiene como objetivo principal contribuir con metodologías para el diseño de una edificación alta con finalidad de vivienda. Este partirá del estudio del sistema sismo resistente denominado outriggers y cómo este podría mejorar el comportamiento de una estructura de 40 pisos ubicada en la ciudad de Lima. Los resultados estarán basados en la comparación de fuerzas internas, derivas y desplazamientos de un modelo en Etabs sin outriggers y uno donde se iterará la ubicación de estos elementos. Con ello se busca encontrar la posición de optimización, y con base en ello, se emitirán conclusiones y recomendaciones.
Estimación de deformaciones permanentes inducidas por un sismo en un depósito de desmonte mediante métodos empíricos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-10) Lucas Agreda, María del Pilar; Rojas Gala, Melisa Betzabé; Menacho Caso, Jeferson Ever
En la actualidad, para la previsión de desplazamientos inducidos por eventos sísmicos en estructuras geotécnicas se dispone de diversos procedimientos simplificados, los cuales se presentan como una alternativa rápida y de fácil acceso en la evaluación del comportamiento sísmico en estructuras tales como presas de tierra, pilas de lixiviación, depósitos de desmonte, entre otros. En la presente tesis se expone la comparación de los resultados de deformaciones permanentes inducidas por un sismo en un depósito de desmonte minero, ubicado en la sierra del departamento de La Libertad. Estos resultados se obtienen a partir de la revisión de los métodos propuestos por los siguientes autores: Newmark (1965), Makdisi-Seed (1978), Bray-Travasarou (2007) y Macedo-Bray- Travasarou (2017). La metodología de la tesis se basa en un análisis cuantitativo, que consta de la recolección de datos de entrada para el caso de estudio y el procesamiento de estos. A partir del expediente de una desmontera minera, se obtiene los parámetros geotécnicos y sísmicos tales como: aceleración de diseño, periodo de vibración, entre otros. Una vez definidos dichos parámetros se procede con la estimación de los desplazamientos permanentes para una sección critica utilizando los diferentes métodos. Finalmente, se realiza una comparación gráfica entre los resultados obtenidos y se verifica que el método de Macedo, Bray y Travasarou (2017) otorga los resultados más confiables ya que considera la respuesta dinámica del suelo y representa mejor las características sísmicas del caso de estudio ubicado en América del Sur, donde predominan los terremotos de subducción.
Análisis estático no lineal de un módulo escolar con muros de albañilería confinada con interacción suelo-estructura
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-09-21) Rodríguez Parvina, Luis Enrique; Luna Sánchez, Erick Alexander; Quiun Wong, Daniel Roberto
El comportamiento sísmico de los módulos escolares 780 existentes en el Perú ya ha sido estudiado en la dirección longitudinal de pórticos de concreto armado, mas no en la dirección transversal, compuesto por muros de albañilería confinada. Asimismo, la normativa peruana presente no especifica lineamientos a seguir para incluir la interacción suelo-estructura en el modelamiento matemático de estructuras, en especial no hay antecedentes en albañilería confinada. En esta investigación se busca analizar la respuesta estructural sísmica de este tipo de módulo escolar en la dirección de los muros de albañilería confinada, así como comparar las variaciones en sus respuestas, cuando se considera interacción suelo-estructura. En primer lugar, se recopilaron investigaciones acerca de la no linealidad de los materiales, la interacción suelo-estructura y el análisis no lineal en estructuras de albañilería confinada. En suma, se identificó un módulo escolar 780 de tres aulas por piso y dos niveles, ubicado sobre un suelo intermedio, tipo S2 de la Norma E.030 Diseño Sismorresistente (2018). A continuación, mediante un software comercial, se generaron cuatro modelos matemáticos, uno con base empotrada y tres con base flexible para considerar la interacción suelo-estructura. Seguidamente, se aplicó el método pushover de control de desplazamientos laterales, para obtener la curva de capacidad en todos los modelos y comparar sus respuestas. Los resultados muestran un incremento en los periodos fundamentales y desplazamientos laterales, con una disminución en la rigidez inicial y ductilidad estructural, además una casi nula variación de la fuerza cortante basal en los modelos con base flexible respecto al de base empotrada. Estos resultados implican que es recomendable usar metodologías de interacción suelo-estructura para modelar y analizar edificaciones con muros de albañilería confinada con el tipo de suelo utilizado y suelos más blandos a fin de obtener resultados adecuados, que influyen en el diseño estructural.
Análisis de vulnerabilidad sísmica de una vivienda informal de albañilería confinada empleando la metodología Hazus
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-08-24) Caparachin Vilca, Steisy Graciela; Soto Oblea, Edward Jonathan
El litoral peruano está en una región con elevada sismicidad ya que pertenece al Anillo de Fuego del Pacífico; sin embargo, el departamento de Lima no ha experimento un movimiento sísmico de gran magnitud desde 1746, lo que ha generado que se acumule gran energía que, si fuera liberada en un futuro, provocaría grandes daños. No solo por la magnitud del sismo, sino también por la vulnerabilidad de la infraestructura presente en las ciudades costeras. Esta vulnerabilidad aumenta en residencias informales de albañilería, debido a que no hay asesoramiento profesional en su diseño y construcción. La vivienda se ubica en el Asentamiento Humano Daniel Alcides Carrión del Cercado de Lima, específicamente en el jirón Enrique Meiggs 1160 Mz. C lote 18, y fue encuestada, mediante una ficha de trabajo previamente preparada, para conocer sus características estructurales y sus principales problemáticas. Con la información recopilada, se modeló la vivienda en el programa Etabs v19.0.0 y, mediante un análisis pushover en ambas direcciones, se pudo determinar la curva de capacidad de la vivienda y el punto de desempeño. Posteriormente se obtuvo las curvas de fragilidad empleando la metodología Hazus y se interseco con el punto de desempeño para calcular la probabilidad acumulada para cada estado de daño. Finalmente, se determina la matriz de probabilidad de daño de la estructura y se analiza la vulnerabilidad sísmica.
Propuesta normativa peruana para los sistemas estructurales sismorresistentes de concreto prefabricado en edificaciones
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-03-13) Mavila Touzloukova, Anatoliy Renato; Casaño Aquino, Anthony Miguel; Asmat Garaycochea, Christian Alberto
El uso de estructuras de concreto prefabricado es una solución moderna que presenta grandes beneficios para la construcción de edificaciones. Por esto, son ampliamente utilizados en países como Estados Unidos, Nueva Zelanda y Japón, y en países latinoamericanos como México y Chile, los cuales cuentan con zonas de alto riesgo sísmico. En el Perú, si bien están habilitados como sistemas que soportan cargas de gravedad, su uso en sistemas estructurales sismorresistentes fue limitado normativamente, debido a que son considerados como Sistemas No Convencionales. La presente investigación propone un capítulo normativo para los sistemas estructurales de concreto prefabricado sometidos a solicitaciones sísmicas en edificaciones. De esta forma, la propuesta integra las disposiciones normativas, las factibles para el contexto peruano, de Estados Unidos, México y Chile referente a estos sistemas. La metodología para la elaboración de este trabajo consistió, de forma resumida, en cinco pasos. Primero, se realizó la contextualización de los sistemas estructurales a través de ensayos y experiencias. Luego, se mapearon y compatibilizaron los artículos normativos que se emplean en la propuesta. Finalmente se sintetizó toda la información revisada en el Estado del Arte y se redactó la propuesta normativa. En la propuesta (Anexo A), se cuenta con seis sistemas sismorresistentes de concreto prefabricado clasificados en base a sus capacidades de ductilidad. Dentro de estos, se presentaron los pórticos, muros y sistema dual emulativos a sus correspondientes del Capítulo 21 de la norma E.060 Concreto Armado. Además, se incluyeron a los pórticos y muros de ductilidad baja, así como el sistema de columnas cantiléver. Para todos estos se mencionaron algunas consideraciones para su análisis y diseño sísmico en base a la norma E.030 Diseño Sismorresistente. Como conclusión, la propuesta normativa facilita el uso de los sistemas sismorresistentes de concreto prefabricado de forma más segura y confiable dado el riesgo sísmico del país. Esto debido a que, acorde a los objetivos de la actual normativa peruana, se establecieron los requisitos mínimos para el análisis y diseño de sistemas estructurales de concreto prefabricado. En ese sentido, se otorga un marco legal con el que se reconoce el potencial de los sistemas estructurales sismorresistentes de concreto prefabricado. Sin embargo, también será necesario la especialización técnica de la industria para poder contar con procesos constructivos estandarizados y mano de obra calificada que asegure la construcción correcta de estos sistemas.
Evaluación del desempeño sísmico y propuesta de reforzamiento para una edificación escolar típica basada en el módulo 780 PRE NDSR-1997
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-03-09) Contreras Prado, Dyjp Jhefrey; Silva Berríos, Wilson Edgar
La infraestructura educativa es un factor importante para el rendimiento escolar porque cumple un rol motivacional y funcional en los estudiantes, por ello, se debe contar con espacios que proporcionen seguridad frente a posibles movimientos telúricos y que faciliten el aprendizaje. Actualmente en el Perú, el interes por la seguridad en la infraestructura escolar es mayor, debido a esto, se han identificado alrededor de 12 000 instituciones educativas del tipo 780 Pre-1997, que fueron construidas antes de la NDSR de 1997, las cuales representan un gran riesgo sísmico para sus usuarios. Estos establecimientos cuentan con graves deficiencias desde su diseño hasta su ejecución y han sufrido grandes daños luego de los sismos ocurridos en el país (Nazca 1996, Atico 2001 y Pisco 2007). Por tal motivo, es sumamente necesario evaluar la situación de las escuelas existentes de este tipo y similares, con el fin de identificar las deficiencias que presentan y plantear propuestas de reforzamiento y así, estas estructuras logren un adecuado comportamiento, que cumpla con las exigencias de la normativa vigente (2018). El presente trabajo, desarrolla la verificación del desempeño de la estructura original y de la estructura modificada (que incluye el sistema de reforzamiento propuesto) de un pabellón típico de una institución educativa. Dicha verificación se efectúa mediante un análisis estático no lineal, denominado “Pushover”. Además, se realiza la verificación del diseño estructural de todos los elementos, incluyendo la cimentación. La metodología del análisis estático no lineal, la respuesta estructural ante la demanda sísmica y el cálculo del desempeño se realiza en base a la norma ASCE/SEI 41-17 y la evaluación del nivel de desempeño se basa en la metodología del SEAOC VISION 2000.

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