2. Maestría
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Tesis de la Escuela de Posgrado
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Item Influencia del patrón de carga lateral sobre la curva de capacidad y energía disipada en pórticos de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-28) Quiroz Rojas, Edward Alberto; Quiun Wong, Daniel RobertoEn el Perú existen muchos tipos de edificios con uso variable tales como oficinas, hospitales, comerciales, etc. Muchos de los cuales presentan configuraciones estructurales en base a pórticos de concreto armado y poseen poca rigidez lateral, originando grandes deformaciones laterales durante la ocurrencia de un evento sísmico. El comportamiento estructural de dichas estructuras puede ser evaluado por diferentes métodos, uno de ellos es el análisis estático incremental o análisis pushover. Sin embargo, la respuesta estructural traducida en la curva de capacidad y la energía disipada depende del patrón de carga lateral empleado en el análisis. La presente tesis comprende el estudio de pórticos de concreto armado de 4, 8, y 12 pisos y cada uno de 3, 4, y 5 vanos con sistema estructural regular evaluados ante cargas laterales incrementales mediante un análisis estático no lineal pushover, estos patrones de cargas son uniforme, triangular, modal y modal adaptivo. A fin de determinar el patrón de carga que refleje el comportamiento más conservador se compararon los resultados del empleo de dichos patrones con los resultados obtenidos de un análisis dinámico incremental. Los resultados obtenidos muestran que, en el rango lineal, existe une ligera sobre estimación de la rigidez inicial K1 para los patrones de carga triangular, modal y adaptivo. En el rango no lineal, la rigidez posfluencia K2 para todos los patrones de carga representa aproximadamente el 60% de la rigidez posfluencia obtenida del análisis dinámico incremental. Los patrones de carga triangular, modal y adaptivo dan valores de disipación de energía conservadores comparados con la energía obtenida del análisis dinámico incremental.Item Análisis de la influencia de aberturas en muros de albañilería confinada(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-24) Toro Zubieta, Oscar Jaime; Quiun Wong, Daniel RobertoEl objetivo principal de la investigación es analizar muros de albañilería confinada con aberturas sin reforzamiento mediante modelamiento de elementos finitos y evaluar la influencia que tienen estas aberturas, tanto en su rigidez como en su resistencia. Se analizaron muros de albañilería confinada con cinco diferentes relaciones de aspecto (hm/Lm: 0.60, 0.80, 1.00, 1.20 y 1.40). Para cada esbeltez de muro se modeló un muro sin aberturas y muros de dimensiones iguales con aberturas con 16 variaciones de dimensiones teniendo en total 80 modelos con aberturas y 5 modelos de muros sin aberturas. El modelamiento de los materiales de concreto y albañilería se hizo mediante macromodelamiento. El comportamiento no lineal del concreto se basó en el modelo de Hognestad. El comportamiento no lineal de la albañilería se estableció a partir de investigaciones experimentales previas. A cada modelo se empotró en la base y se le aplicó desplazamiento horizontal en la parte superior de los muros hasta alcanzar derivas de 0.007 a 0.008. De este modo se pudo obtener la máxima resistencia al cortante y la rigidez lateral de cada modelo. Se estableció la relación entre la resistencia de un muro sin aberturas y la resistencia con aberturas (pR=Ri/Ro). De igual manera para la relación entre la rigidez de un muro sin aberturas y la rigidez con aberturas(pK=Ki/Ko), para cuantificar la influencia de las aberturas. Procesando los datos se determinó que la relación entre el área de aberturas y el área del muro confinado (ra=Aa/Am) es el principal parámetro que se relaciona con la reducción de rigidez (pK) y la reducción de resistencia (pR) del muro con aberturas. Si consideramos como insignificante la reducción de la resistencia al corte en un 95%, se pudo concluir que en muros de albañilería confinada con aberturas de áreas menores al 2% del área total del muro no reducen significativamente ni la resistencia ni la rigidez frente a desplazamientos laterales.Item Comportamiento mecánico de muros de ladrillo pandereta de espesor de junta de 25 mm sometidos a cargas laterales y gravitacionales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-04-14) Díaz Esquivel, Christian Manuel; Quiun Wong, Daniel RobertoUn gran porcentaje del total de viviendas informales de la autoconstrucción están hechas con muros de bloques de cemento o ladrillo, lo que significa que se encuentran en un estado de vulnerabilidad ante un evento sísmico. Asimismo, diversos estudios en ladrillos sólidos en las décadas de 1980 y 1990 se realizaron con la finalidad de validar técnicas de reforzamiento y buscar soluciones a este problema de la autoconstrucción sin supervisión ingenieril. Con el trascurso de las décadas, la situación de la autoconstrucción en el Perú, especialmente de material predominante de ladrillo pandereta, se convirtió en un problema vigente. Por ello, es necesario tener alguna técnica validada que permita reforzar viviendas existentes de ladrillo pandereta. Con la finalidad de validad la técnica de reforzamiento exterior de malla electrosoldada, se realizaron ensayos donde se consideraron que el proceso constructivo y los materiales de construcción fueron similares a los que se tienen en una obra de autoconstrucción sin supervisión ingenieril. Esto se ejecutó con la finalidad de que la validación del refuerzo sea aplicable a casos reales donde el espesor de la junta excede al valor de la NTE E.070 Albañilería (2006) de 15 mm. El presente trabajo de investigación se enfocó en la validación de la técnica de reforzamiento con malla electrosoldada por ambas caras para muros con junta de 25 mm y tarrajeo de 25 mm. Se ensayaron prismas no reforzados y reforzados con dos capas de malla electrosoldada conectadas entre sí y adheridas superficialmente con mortero de cemento. En total fueron 4 pilas no reforzadas, 4 pilas reforzadas, 4 muretes no reforzados y 4 muretes reforzados para la determinación de las propiedades mecánicas del material y 2 muros (uno reforzado y otro no reforzado) para determinar las curvas de capacidad y propiedades mecánicas. A partir de los resultados del ensayo de carga lateral cíclico con desplazamiento controlado y con carga axial constante de 160 kN, se determinó la degradación de la rigidez lateral y el incremento de la resistencia cuando se refuerza con malla electrosoldada. Se pudo validar la técnica de refuerzo ya que la falla del muro reforzado fue por flexión y tuvo fisuras imperceptibles para derivas considerables. Se pudo evidenciar que el esfuerzo cortante obtenido del ensayo del muro reforzado fue 25% menor que los resultados de muros reforzados con junta de 15 mm. De igual modo, se pudo determinar curvas de capacidad simplificadas para ambos casos. Para el caso del muro no reforzado y muro reforzado, el límite elástico resultante fue para una deriva de 1.25‰ y un esfuerzo cortante de 0.50 MPa. A pesar de ello, el muro no reforzado llegó al estado último para una deriva de 5‰ con una falla por corte y el muro reforzado llegó al estado último para una deriva de 6.2‰ con una falla por flexión.Item Diseño comparativo de edificación de 7 pisos con aislamiento de base utilizando acero grado 60 y 75(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-14) Enciso Miranda, Fernando Ubaldo; Quiun Wong, Daniel RobertoEl Perú está ubicado en el conocido cinturón de fuego, donde interactúan la placa de nazca bajo la sudamericana, el mismo que se desarrolla con una velocidad promedio de 7-8 cm/año (DeMets et al, 1980; Norabuena et al, 1999), por lo que estamos expuestos a movimientos tectónicos importantes con periodos de recurrencia cortos, terremotos que han causado muchas muertes e ingentes perdidas económicas; Arequipa está ubicada en una zona sísmica. Debido a esta amenaza sísmica es que la innovación tecnológica estructural propone la protección sísmica de las estructuras a través de dispositivos pasivos como aisladores y disipadores de energía visco elásticos, de fricción o metálicos. Estos permiten que las estructuras tengan un mejor comportamiento estructural, desacoplando la estructura del suelo con estos dispositivos reduciendo drásticamente el movimiento sísmico en la superestructura, pudiendo ser imperceptible por los usuarios, mejorando su funcionalidad y operatividad de la edificación postsismo; sin embargo, se tiene un incremento en el costo comparado con un diseño tradicional. Al no tener mucha demanda sísmica la superestructura, se puede utilizar aceros de alta resistencia para reducir secciones de concreto y minimizar densidades de acero pudiendo tener intersecciones de acero (nudos) con poca interferencia. En la tesis se utiliza aisladores LRB (goma con núcleo de plomo) para una edificacion de 7 pisos regular en planta y elevación, con una relación de esbeltez de 2, presentando dos estructuraciones dual y aporticada. Comparamos sus características estructurales de las edificaciones para un diseño convencional y luego de proponer el sistema de aislamiento con 2 tipos de dispositivos LRB para cada estructuración se diseña la propuesta de edificacion aislada con estructuración dual con acero de construcción grado 60 y la edificacion aporticada con acero grado 75. Se realiza una comparación de metrados y presupuesto de partidas de estructuras para las 2 estructuraciones con cantidades de acero y concreto en columnas y vigas. Se concluye que es conveniente estructurar las edificaciones aisladas aporticadas y utilizar acero grado 75 u 80 sin incrementar sustancialmente el costo de una edificacion aislada.Item Comportamiento experimental de columnas cortas con refuerzo externo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-10-16) Cornejo Quispe, Carlos Antonio; Quiun Wong, Daniel RobertoLa presente tesis se ha realizado con el objetivo de estudiar el comportamiento mecánico de una columna corta, reforzada con bandas de fibra de carbono (CFRP) y con bandas de fibra de vidrio (GFRP), ante carga lateral cíclica. Para ello se construyeron tres especímenes que representarían el comportamiento de la columna corta; el primer espécimen no tuvo refuerzo externo, el segundo espécimen fue reforzado con dos bandas de fibra de carbono de 7.5 cm cada uno, el tercer espécimen fue reforzado con tres bandas de fibras de vidrio de 7.5 cm cada una. Los tres especímenes fueron ensayados mediante carga lateral cíclica con el actuador dinámico del Laboratorio de Estructuras de la PUCP. Los resultados obtenidos muestran un incremento en la resistencia ante cargas laterales de los especímenes reforzados con FRP (polímero reforzado con fibras de carbono o fibras de vidrio), en comparación con el espécimen de control. También se aprecia que los refuerzos con FRP controlaron el grosor de las grietas diagonales que se formaron en el espécimen de control.Item Estudio comparativo de dos alternativas para la ampliación de un nivel de un módulo de aulas existente(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-01) Estrada Porras, Franz Emmanuel; Quiun Wong, Daniel RobertoEn la siguiente investigación se analiza un problema típico en proyectos de ampliación y mejora de la capacidad poblacional de las instituciones educativas del Perú, que consiste en analizar propuestas de reforzamiento estructural o de demolición asociada a una nueva construcción de módulos para el desarrollo de la actividad educativa. En este caso particular se analiza un módulo de cuatro aulas distribuidas en dos pisos, donde la necesidad del proyecto se basa en construir un tercer nivel con las mismas características arquitectónicas de los niveles anteriores. Es así que se plantean dos propuestas de ampliación. En la primera propuesta la prioridad es mantener la estructura existente. Se realiza una evaluación de la estructura y sus elementos, llegando a la conclusión de la carencia de rigidez lateral en la dirección longitudinal de la edificación. Para mejorar esa deficiencia se plantean tres alternativas de reforzamiento a nivel de edificación. La segunda propuesta para la ampliación consiste en demoler el módulo de aulas y construir una nueva edificación de tres niveles sobre la misma área para satisfacer el propósito inicial. En la evaluación del reforzamiento y diseño de los nuevos elementos estructurales se estudia el comportamiento estructural del módulo bajo cargas sísmicas de la mejor alternativa de reforzamiento (primera), que consiste en incluir aletas de concreto armado en las columnas ubicadas en los ejes intermedios de las aulas para incrementar la rigidez lateral de la edificación. Los criterios para la elección de la mejor alternativa de reforzamiento consistieron en la economía, factibilidad constructiva, donde se priorizó realizar las intervenciones mínimas necesarias. Finalmente se hace una comparación de resultados entre la mejor alternativa de reforzamiento y la propuesta de demolición. Llegando a la conclusión que lo ideal sería demoler la edificación, ya que la mejor alternativa de reforzamiento representa el 78% del costo de la nueva construcción, superior al 50% que es un valor referencial.Item Propuesta para mejorar la calidad estructural de los ladrillos artesanales de arcilla cocida de Huánuco(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-01) Arquíñigo Trujillo, Wilson Néstor; Quiun Wong, Daniel RobertoIncentivado por los cursos de la Maestría en Ingeniería Civil (1994 y 1995), decidí estudiar las construcciones de albañilería en la ciudad de Huánuco. Durante este proceso me propuse mejorar la calidad estructural de ladrillos de arcilla manteniendo su condición de producción artesanal, ya que la industrialización implica grandes inversiones y eleva su precio de venta. Se observaba y aun hoy es así, que los principales defectos de la producción artesanal de ladrillos de arcilla son: su falta de cocción (en presencia de humedad se ablandan y descomponen) y la existencia de grietas por contracción de secado. Para mejorarlos se requiere conocer las principales variables que intervienen en la obtención de un buen ladrillo y luego plantear algunas modificaciones. Así la variable dependiente es la calidad del ladrillo y las independientes: composición de la materia prima, forma, secado y horno. Elegimos variar la forma (agregando 8 huecos de 2.10 cm. de diámetro para el tipo KK de 7 x13 x 23 cm) y la composición del crudo (10% en volumen, de aserrín), con la finalidad de mejorar la circulación de aire caliente en la parte central de ladrillo y controlar las contracciones de secado, lo que redundaría en mejorar la cocción y como consecuencia su resistencia y durabilidad. La investigación contempla tres grupos: - Experimental 1 (Lote 1) y Experimental 2 (Lote 2), mejorados y quemados en el tercio intermedio y superior del horno, respectivamente. - De control (Lote 3), producción tradicional, quemados en el tercio intermedio del horno. La prueba de hipótesis se efectúa comparando los resultados de ensayos en la unidad (NTP 399.613:2005), en prismas (NTP 399.605:23003) y en muretes (NTP 399.621:2004) de los grupos experimentales 1 y 2 con el de control. La conclusión principal es que las modificaciones, han permitido que el ladrillo artesanal cumpla con la norma E.070, para el tipo KK artesanal, clasificando como tipo II, lo que no era posible para la producción tradicional. Se recomienda continuar este trabajo, para determinar la correlación de resistencias con la ubicación del ladrillo en el horno, incluyendo a todas las plantas ladrilleras, proponiendo mejoras en el horno y en el moldeo por compresión con equipos manuales y material húmedo.Item Análisis estático lineal de pórticos de concreto armado mediante el método de los elementos de contorno(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-03-18) Challco Mamani, Gilmer; Quiun Wong, Daniel RobertoEl método de elementos de contorno (MEC) es una herramienta numérica para la resolución de problemas de ingeniería, y en particular para la solución de problemas de análisis estático lineal de pórticos sometidos a diferentes configuraciones de cargas y condiciones de borde; el pórtico es una estructura conformada por vigas, columnas y losas. La formulación del MEC para el análisis del comportamiento de vigas y losas se inicia con la aplicación de la teoría de elasticidad y resistencia de materiales, para obtener las ecuaciones gobernantes, seguidamente se obtiene las ecuaciones integrales y finalmente se resuelve numéricamente las ecuaciones integrales. La implementación de un código computacional facilita los cálculos numéricos, por lo que se desarrolla el código de programa denominado MBEM en el lenguaje de programación Matlab, en base a las expresiones mostradas a lo largo del presente trabajo, el cual sirve para el análisis estático lineal de losas. El MEC es una herramienta robusta para el análisis de losas porque reduce el número de elementos durante la descomposición de la estructura; además, reduce recursos computacionales y tiempo de análisis. Por otra parte, el análisis de vigas mediante el método prescrito es una alternativa frente los métodos clásicos.