Ingeniería Civil (Lic.)

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    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 Alejandro
    La 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.
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    Diseño de un hospital con aislamiento sísmico según la normativa peruana
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-05-21) Portillo Cazorla, Aymar Raúl; Muñoz Peláez, Juan Alejandro
    En el presente trabajo se propone un procedimiento general de diseño para estructuras aisladas sobre la base de los requerimientos de la normativa peruana. Primero, se estudia la dinámica de los edificios aislados y los efectos de usar el aislamiento sísmico en una estructura de base fija. Luego, se presentan los dispositivos de aislamiento disponibles en el mercado, así como las propiedades de los materiales que los componen y las ecuaciones necesarias para determinar el comportamiento no lineal de los dispositivos. Después, se describen los métodos de análisis de estructuras aisladas y las maneras de representar el movimiento del terreno. Luego, se propone un procedimiento de diseño para edificios aislados sobre la base de los conceptos estudiados y se desarrolla un ejemplo. El ejemplo que se desarrolla es un hospital de cuatro pisos ubicado en la ciudad de Huancayo (Z3S2). Para el diseño del sistema de aislamiento se utilizó un análisis tiempo historia no lineal con 8 señales espectro compatibles, mientras que para el diseño del concreto armado se usó un análisis modal espectral. La solución propuesta para el sistema de aislamiento incluye dispositivos elastoméricos con un núcleo de plomo (LRB) y deslizadores planos. En cuanto a la superestructura, se ha propuesto un sistema estructural de pórticos.
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    Análisis y diseño de edificios con aisladores sísmicos de péndulo friccional doble y triple
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-09-13) Ruiz Castro, Paul William; Muñoz Peláez, Juan Alejandro
    Los altos costos de reparación, reconstrucción y mortalidad causado por los terremotos obligan a los países sísmicos, como el Perú, a investigar o desarrollar dispositivos que permitan aislar o disipar energía sísmica. La presente tesis se enfocada principalmente en el estudio de los aisladores de péndulo friccional. Primero, se estudiaron los fundamentos del aislamiento sísmico y se desarrolló ejemplos aplicativos con un software de análisis de un modelo de un grado de libertad. Después, se estudiaron los métodos de análisis sísmicos de estructuras: estático, espectral y tiempo historia no lineal; referenciados principalmente del ASCE SEI 7- 10, borrador del ASCE SEI 7-16 y del FEMA 750. Luego, se propuso un procedimiento de análisis y diseño de edificios con aisladores en el Perú. Para los edificios con aisladores sísmicos se tomaron las exigencias del diseño por funcionalidad continua que recomiendan limitar la deriva máxima de piso a 3 ‰, la aceleración máxima de piso a 0.25g para el sismo de diseño (Tr=475 años). Así mismo, se desarrolló el análisis de un edificio hospitalario con aisladores de péndulo de fricción doble, triple y base empotrada; donde se hallaron y compararon los valores globales de respuesta sísmica (periodo, deriva, aceleración, cortante, desplazamiento y amortiguamiento) entre los análisis y los tipos de dispositivos. Tanto en el hospital con aisladores de péndulo friccional doble y triple, los parámetros globales de respuesta sísmica resultaron similares en los análisis espectral y estático. Sin embargo, hay una considerable diferencia en el análisis tiempo historia no lineal (ANLTH), principalmente, para el análisis del edificio con péndulo doble. Según el análisis estático y modal espectral con ambos aisladores se logra satisfacer los requisitos para el desempeño de funcionalidad continua. Sin embargo, para el doble, dado el alto amortiguamiento, en el ANLTH no se lograron aceleraciones a dicho nivel de desempeño. Finalmente, se hizo un análisis estático según el ASCE 7-16, para los dos tipos de aisladores. De este análisis se obtuvo que lo aisladores de péndulo de fricción pueden llegar a variar hasta 30% en función del valor nominal de cortante y 10% en función del desplazamiento nominal.
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    Diseño de un edificio de tribunas para un estadio de fútbol
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-09) Mamani Villalobos, Carmen Giovanna; Muñoz Peláez, Juan Alejandro
    En este trabajo se desarrolló el Diseño Estructural del bloque central de la Tribuna Norte del Estadio Campeones del 36 Piura – Sullana. En la tribuna Norte se encuentran ambientes destinados a Salones de eventos múltiples, Tópicos, Áreas de entrenamientos, Servicios higiénicos y almacenes. El proyecto inicial de arquitectura consideraba pórticos de concreto armado espaciados entre 2.05 y 6.80m. Las graderías de los niveles más altos se apoyaban sobre vigas que a su vez se apoyaban sobre un eje de columnas fuera de la fachada. Para el desarrollo de la tesis se emplearon ejes más distanciados con muros, columnas y vigas de mayores secciones transversales. Se suprimieron ejes de columnas en cada dirección. Para representar las graderías se desarrollaron dos modelos. En ambos modelos el paso se representó por una malla de elementos finitos. El contrapaso se representó también por una malla de elementos finitos en uno de los modelos (Losa-losa) y por bielas y viguetas en el segundo modelo (Biela-losa). En la dirección “X” (ver fig.2.1.2 para ubicar la dirección), para el modelo Losa-losa se tienen dos periodos cuyas masas participantes son muy cercanas (36.6 y 36.5%). Los periodos son 0.203 y 0.177s. para el cuarto y quinto modo respectivamente. Esto se puede interpretar como que estos modos trabajan en conjunto haciendo un total de 73.1%. En el modelo Biela-losa, para la misma dirección, se tiene un periodo de 0.197s.con 75.6% de masa participante para el cuarto modo de vibración. Los resultados para la dirección “Y” son muy cercanos. Los periodos son 0.256s con 63.3% de masa participante y 0.257s con 71.6% de masa para los modelos Losa-losa y Biela-losa respectivamente. Estos corresponden al segundo modo de vibración en ambos casos. Las cortantes estáticas en ambos modelos presentan valores muy cercanos. No ocurre lo mismo con las cortantes dinámicas, en este caso los valores no son cercanos debido a la diferencia de porcentajes de masas participantes. Sin embargo, al escalar las cortantes dinámicas al 90% de las estáticas, resultan cortantes de diseño muy similares para ambos modelos. En conclusión, ambos modelos trabajan bastante bien pero el modelo Losa-losa es el que representa mejor el comportamiento del estadio ante sismos y cargas de gravedad. También es este último modelo el que distribuye mejor las cargas hacia las vigas principales por eso se usó para el diseño de columnas, placas y vigas principales. El modelo Biela-losa, solo se usó para el diseño de las viguetas. Los resultados del modelo losa-losa muestran que el estadio tiene derivas de 3.5 0/00 y 2.4 0/00 para las direcciones x e y respectivamente. Por tanto, tendría un buen desempeño ante el sismo de diseño. Los criterios de predimensionamiento empleados para edificios convencionales fueron utilizados en el desarrollo de este trabajo.
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    Diseño de un edificio de oficinas de concreto armado de siete niveles y dos sótanos
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-06-03) Acedo Chuquipiondo, Ricardo Javier; Muñoz Peláez, Juan Alejandro
    El proyecto desarrollado como tema de tesis, comprende el análisis y diseño estructural de un edificio destinado a oficinas de 7 pisos y 2 sótanos ubicado en el distrito de Miraflores el cual se encuentra sobre un terreno de perfil tipo S1 (clasificación que da la Norma E030 a los perfiles de roca o suelos muy rígidos). El área por cada nivel es de aproximadamente 600m2 para los estacionamientos y de 432m2 haciendo un total de 3807m2 de área construida. La estructura del edificio consiste en elementos de concreto armado. Es una estructura mixta en ambas direcciones, es decir, una combinación de pórticos con muros de corte o placas siendo éstos conectados entre sí por medio de vigas peraltadas. El sistema de techos está conformado por losas macizas en dos direcciones para los sótanos dado que estos son los ambientes destinados para estacionamientos mientras que en el resto de niveles se utilizaron losas aligeradas orientadas en una dirección con un peralte de 25cm además de una losa maciza de 17 cm en la zona del hall de la escalera principal y del ascensor. Para el análisis sísmico se elaboró un modelo tridimensional considerando todos los elementos estructurales representando las vigas y columnas con elementos tipo Barra, las placas con elementos tipo Shell y finalmente los aligerados y losas macizas con elementos tipo Membrana. Se consideraron tres grados de libertad en cada nivel de la edificación siendo dos de traslación y uno de rotación. Las solicitaciones de carga se obtuvieron de acuerdo a la Norma de Cargas E020 y se verificó que los desplazamientos relativos de entrepisos fueran menores a los establecidos por la norma de Diseño Sismo resistente E030. En el diseño de las vigas, columnas, placas y zapatas que constituyen la estructura del edificio se emplearon las fuerzas obtenidas por las cargas muertas y vivas provenientes de un análisis por cargas de gravedad además de las fuerzas obtenidas mediante el análisis sísmico. La respuesta final quedó definida por medio de la combinación de la respuesta de todos los modos de vibración de la estructura. Para facilitar el diseño de la cimentación se asumió una capacidad portante de suelo de 3Kg/cm2 teniendo en consideración una profundidad mínima de cimentación de 1.50m por debajo del nivel de piso terminado.
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    Diseño de un edificio aporticado con disipadores en arreglo Chevron
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-04-30) Boza Farfán, Zuen Estefania; Galán Tirapo, Danny Jean; Muñoz Peláez, Juan Alejandro
    Durante terremotos severos, las estructuras pueden sufrir daños debido a las incursiones inelásticas que experimentan. Hoy en día existen en el mercado sistemas de aislamiento y disipación de energía que se instalan en los edificios con el fin de reducir el daño. Los sistemas de disipación de energía liberan la energía sísmica de entrada en forma de amortiguamiento, mientras que los sistemas de aislamiento sísmico permiten reducir la energía sísmica de entrada. En nuestro país se vienen desarrollando proyectos de edificios nuevos con aislamiento y disipadores de energía, lo cual de alguna manera ha motivado el presente estudio. En este trabajo se desarrolló el diseño del sistema de disipación de energía para un edificio aporticado de 7 pisos que tiene una deriva de entrepiso cercana al 1%, bajo las solicitaciones de la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente. Se definió como objetivo de desempeño lograr que el edificio se comporte con daño moderado ante un sismo de 500 años de periodo de retorno. Para el sistema de pórticos empleado, la deriva asociada a este nivel de daño es cercana a 0.55%. El diseño del sistema de disipación se orientó a lograr que la deriva se mantuviera por debajo de este valor. Se estudiaron alternativas de arreglo Chevron para amortiguadores lineales y no lineales. La mejor alternativa consistió en 56 disipadores no lineales, dispuestos en todos los pisos. Con la solución obtenida se logró un amortiguamiento equivalente de 24 % y se logró reducir la deriva a 0.56%. Las fuerzas desarrolladas en los disipadores fueron del orden de las 50ton. Los resultados del presente trabajo indican que el sistema diseñado permitirá reducir la deriva en un 40%, y que el daño se mantendría, en teoría, por debajo del umbral de moderado frente a sismos raros (500 años de período de retorno). Es necesario que la actual Norma Peruana de Diseño Sismorresistente incluya un capítulo para el diseño los sistemas modernos de protección sísmica.
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    Protección de una edificación existente con disipadores de energía
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-01-30) Morales Díaz, Luisa Joselinne; Contreras Bálbaro, Juan José; Muñoz Peláez, Juan Alejandro; Tinman Behar, Marcos
    En la actualidad existen en el mercado dispositivos de disipación de energía que podrían ser empleados en el reforzamiento de edificaciones importantes en el país. En este trabajo se discuten los objetivos que debe alcanzar un proyecto de reforzamiento y se revisan las estrategias y técnicas utilizadas para el reforzamiento de edificaciones. Se hace una breve presentación de los dispositivos de disipación de energía y se explica el funcionamiento de los disipadores de fluido viscoso. Para estimar la respuesta dinámica de los edificios con sistemas de amortiguamiento, se explican procedimientos con análisis tiempo-historia y por medio de métodos espectrales. Se resume una metodología para desarrollar el reforzamiento de edificaciones empleando disipadores, y se desarrolla como ejemplo el diseño del sistema de protección para una edificación educativa. Los resultados del trabajo muestran que con el sistema de protección diseñado, la edificación estudiada podría alcanzar un amortiguamiento efectivo del orden del 25%, y la deriva y las solicitaciones internas se reducirían por un factor del orden de 0.6. El costo de los dispositivos para la edificación presentada se estimó en US$ 45 por metro cuadrado de área construida.
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    Desempeño sísmico de un tipo de edificio educativo peruano diseñado antes de 1997
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-12-01) Huerta Aucasime, Yannet Marcela; Uribe Mathews, Christian Martín; Muñoz Peláez, Juan Alejandro
    Los últimos sismos ocurridos en el Perú han demostrado que los edificios educativos construidos antes de 1997 son vulnerables. Sin embargo, algunos edificios educativos construidos con un sistema estructural más rígido que el usado en esa época tuvieron un buen desempeño. En el presente trabajo se revisó el diseño de un edificio escolar de tres pisos construido antes de 1997 siguiendo las indicaciones de La Norma Peruana de Diseño Sismorresistente (2003). Luego se evaluó el desempeño del edificio ante tres niveles de peligro sísmico y en tres perfiles de suelo. Para la evaluación del desempeño se usó la propuesta del Comité Visión 2000 del SEAOC y para la estimación de la respuesta, se usaron procedimientos de análisis no lineal basado en espectros de demanda-capacidad. El estudiado demuestra que el edificio no satisface los requerimientos de rigidez de la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente (2003) ni siquiera en suelo S1, sin embargo el diseño si cumple con los requerimientos de resistencia para suelo S1 pero no para los suelos S2 y S3. Los resultados de este trabajo indican que en un suelo rígido el edificio educativo tendría un buen desempeño para los diferentes niveles de amenaza sísmica. Sin embargo en condiciones adversas de suelo, perfil S3 de la NTE-030, el edificio tendría un pobre desempeño quedando inclusive al borde del colapso para sismos ocasionales.
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    Comportamiento a fuerza cortante de muros de concreto de ductilidad limitada con 8 cm. de espesor
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-09-22) Rodríguez Núñez, Miguel Ernesto; San Bartolomé Ramos, Ángel Francisco; Muñoz Peláez, Juan Alejandro
    En esta investigación se estudió el comportamiento de muros de concreto armado de 8 cm de espesor para su posible empleo a escala natural en la construcción de muros portantes para edificaciones de hasta cinco pisos. Se efectuaron ensayos de carga lateral cíclica en dos muros para lo cual se usó el actuador dinámico con dos diferentes intensidades de carga vertical: el muro M-1 recibió una carga vertical que simuló el peso existente en un muro central y el muro M-2, la carga existente en un muro esquinero, de una edificación real de cinco pisos de altura. Ambos muros poseían el mismo refuerzo vertical y horizontal. Con los resultados de los ensayos se investigó las principales propiedades mecánicas de los muros. Para ello, se calculó el módulo de elasticidad, módulo de corte, rigidez, la resistencia y capacidad de deformación lateral. De igual modo, se investigó la determinación de la forma de falla, distorsión angular máxima y factor de reducción de fuerza sísmica. Se evaluó también el aporte del concreto y el acero de refuerzo frente a solicitaciones simultáneas de corte, deslizamiento y flexión y se comparó con los resultados experimentales. Finalmente, se analizó si este sistema estructural con muros de 8 cm de espesor, cumplió con las condiciones exigidas por la Norma Sismorresistente E.030 y la Norma de Concreto Armado E.060. Además, se formularon recomendaciones, conclusiones y línea futura de investigación.