Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de biblioteca de adobe sismorresistente(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-29) Guevara Santiago, Ernesto Víctor; Tarque Ruiz, Sabino NicolaEl proyecto se lleva a cabo en Puno en la ciudad de Juliaca, la más importante económica y demográficamente en la región. Esta se destaca por el predominio del adobe como material de construcción en zonas urbanas, conformando cerca de 2/3 del total según el censo nacional del 2017. No obstante, el uso de este material ha disminuido en los últimos años, debido a la desconfianza ante la baja sismorresistencia de las estructuras de adobe no reforzadas adecuadamente o, en su defecto, sin ello. Por tal motivo, el propósito de este trabajo es servir de referencia para el análisis y diseño de edificaciones de adobe sismorresistente, demostrando así la factibilidad de este tipo de construcciones. En primer lugar, se describe el objetivo y los antecedentes que definen el proyecto. Los siguientes apartados describen el contexto en el cual se desarrolla, teniendo en cuenta la cartografía y topografía de la zona, así como las propiedades del suelo; la climatología y la sismología de la zona. Una vez establecidos los condicionantes, se lleva a cabo el predimensiomamiento de la estructura, donde se aplican los criterios geométricos recomendados por la Norma E.080 de Adobe en un esquema en planta propuesto. Posteriormente, se realiza el diseño de la estructura, empezando por el techo compuesto por tijerales y viguetas de caña Guayaquil, sobre los cuales reposa una cubierta de caña y barro. Definida la estructura superior, se procede al diseño de los muros de adobe, verificando su resistencia por cortante y flexión ante los esfuerzos sísmicos definidos por norma. Cabe destaca que, la resistencia a tracción por flexión es soportada por el refuerzo externo: la geomalla, el cual se diseña utilizando el software ETABS, capaz de modelar la estructura por el método de elementos finitos, logrando así precisión en los resultados.Ítem Texto completo enlazado Propuesta de reforzamiento con geomalla en dos viviendas de albañilería confinada ubicadas en el distrito de Villa El Salvador, Lima(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-03-04) Ichpas Gomez, Diana; Pillaca Puclla, Luzvenia; Tarque Ruiz, Sabino NicolaVilla El Salvador, es uno de los distritos de la periferia sur de Lima Metropolitana, que aparte de ser el séptimo distrito más poblado del país, se encuentra en permanente exposición a un alto peligro sísmico debido a la alta sismicidad y al suelo blando, pues gran parte de la zona está conformada por depósitos de arena eólica suelta a medianamente densa. Al mismo tiempo, presenta una alta vulnerabilidad sísmica a causa de la informalidad de las viviendas; como resultado, la mayoría de los elementos no estructurales son inestables, la densidad de muros es inadecuada y los materiales son de mala calidad. Este año el Instituto Geofísico del Perú informó que, debido a las placas tectónicas, Nazca y Continental, presentes en la cota peruana, la zona de Lima presenta una acumulación de energía desde 1746 que solo se liberará con un sismo de magnitud de alrededor de M8.8. Por lo tanto, es urgente disminuir la vulnerabilidad presente en las viviendas, pues no se puede reducir el peligro por ser parte de la naturaleza. Para ello se propone un método de reforzamiento estructural con geomallas, pues tienen un bajo costo, la aplicación es relativamente fácil y sobre todo, aumenta la resistencia característica al corte y disipación de energía de los muros de albañilería. Así que, para demostrar su efectividad, en esta investigación se propone realizar el análisis sísmico del estado actual de dos viviendas informales del distrito y determinar su vulnerabilidad. Luego, se procederá a seleccionar los muros portantes a ser cambiados y/o reforzados, para posteriormente verificar mediante el análisis sísmico la adecuada resistencia, rigidez y ductilidad en la vivienda, con la finalidad de cumplir con los principios del diseño sismorresistente. Seguidamente, se volverá a calcular la vulnerabilidad sísmica, la cual debe disminuir, para así demostrar la efectividad de la geomalla. Asimismo, se determinará el presupuesto para saber el porcentaje que representa frente al costo de la construcción de una vivienda. Por último, se presentará los planos de las viviendas actuales y reforzadas.Ítem Texto completo enlazado Estudio y comparación del comportamiento mecánico de prismas de albañilería tubular reforzada(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-19) Bazalar Palacios, José Manuel; Espinoza Valdivia, Carlos Andrés Angel; Quiun Wong, Daniel Roberto; Tarque Ruiz, Sabino NicolaLa albañilería confinada es un sistema constructivo muy aplicado en Perú, se aprecia en edificios construidos desde la década de 1940. A pesar de que existe una normativa consolidada (Norma técnica peruana E.070 Albañilería), muchas de las ya construidas no cumplen con estas disposiciones. La llamada autoconstrucción y el uso de materiales no idóneos en albañilería confinada solo conllevan a que la estructura se vuelva vulnerable ante un evento sísmico. Un ejemplo de este error en construcción, quizás el más evidente, es el uso de ladrillos pandereta en muros portantes de albañilería confinada. Esta problemática motiva a encontrar un método de reforzamiento enfocado a los muros inadecuadamente constituidos de una estructura ante solicitaciones sísmicas de manera económica. Se propone investigar la propuesta de reforzamiento de los muros portantes de ladrillo pandereta haciendo uso de mallas electrosoldadas y mortero reforzado con fibra de acero galvanizado y fibra de basalto. Para esto, se construirán 9 pilas y 12 muretes reforzados y no reforzados con los refuerzos mencionados, para estudiar si se logra un aumento en la resistencia a compresión axial y a corte. Los resultados indican que, para los refuerzos con mortero de fibras de acero y basalto, las propiedades mecánicas se ven influenciadas en la etapa elástica; además, en todos los especímenes se logra cambiar la forma de falla de una falla frágil y explosiva a una dúctil, lenta y progresiva. Esto es de suma importancia en un evento sísmico lo que daría chance a los ocupantes de viviendas construidas con este sistema de resguardar sus vidas.Ítem Texto completo enlazado Modelo elastoplástico para la estimación de la capacidad por corte de muros de ladrillo pandereta(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-14) Díaz Esquivel, Christian Manuel; Tarque Ruiz, Sabino NicolaDurante las últimas décadas, muchas personas han construido sus viviendas sin supervisión alguna de un ingeniero civil. Asimismo, se ha decidido emplear unidades que no son adecuadas para muros portantes y estas unidades son los ladrillos tubulares o ladrillos pandereta. La presente investigación se enfocó en analizar la información recogida y sistematizada sobre ensayos realizados en ladrillos pandereta en nuestro país. Se presentó la información relevante de todas las investigaciones como resistencia característica a corte puro, resistencia característica a compresión axial de unidades, resistencia característica a compresión axial y curvas de capacidad. Asimismo, se pudo establecer curvas de capacidad simplificadas identificando tres puntos notables: agrietamiento diagonal, resistencia máxima y resistencia última. Con esta información, se pudo realizar comparaciones para determinar el incremento de resistencia por el uso de malla electrosoldada. Se propuso, preliminarmente, un modelo elastoplástico para la estimación de la capacidad por corte de muros de ladrillo pandereta con y sin refuerzo sísmico exterior de malla electrosoldada. También, se correlacionaron valores obtenidos de unidades, pilas y muretes de ladrillo pandereta. La metodología de esta tesis comprendió la revisión amplia de referencias bibliográficas peruanas y normas internacionales (México y Colombia), la evaluación de resultados obtenidos en ensayos experimentales previos y la determinación de un modelo elastoplástico para la estimación de la capacidad por corte sobre la base de la revisión de la NTE E.070 Albañilería (2006) y la propuesta de la NTE E.070 Albañilería (2020). En las conclusiones, se corroboró que la malla electrosoldada cambia el tipo de falla de frágil a dúctil en pilas y muretes y que la resistencia a corte de un muro reforzado preliminarmente resultó ser la misma que la que señala la NTE E.070 Albañilería (2006). Sin embargo, no se puede garantizar que tenga el mismo daño que un muro de ladrillo sólido o hueco reforzado con malla electrosoldada.Ítem Texto completo enlazado Comparación en la modelación de plasticidad concentrada y distribuida para el análisis pushover en un pórtico de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-26) Romero Ángeles, Gonzalo Nicolás; Tarque Ruiz, Sabino NicolaDurante muchos años han existido numerosos estudios acerca del análisis lineal en estructuras de concreto armado. Sin embargo, dicho material no es homogéneo y posteriormente con el avance de las investigaciones, se conoció que el comportamiento ante fuerzas laterales producidas por cualquier evento en realidad es, desde un inicio, no lineal. Así, se introdujo el análisis no lineal, en el cual se modela la pérdida de resistencia y rigidez del concreto armado, con el fin de estudiar el comportamiento de estructuras. Los resultados del análisis no lineal son lo más confiables posibles dada la gran variabilidad de las fuerzas actuantes. Por ello, en este trabajo de investigación, se propone comparar la modelación de rótulas con plasticidad concentrada y distribuida generadas por el análisis de carga estática incremental o pushover con la ayuda del programa STKO. El modelo de plasticidad concentrada tiene un comportamiento definido por los diagramas momento-rotación mediante el momento-curvatura y la longitud de rótula plástica asignada en los extremos de los elementos en el pórtico. No obstante, las deformaciones del concreto asociadas a dicho diagrama tenían poca probabilidad de ocurrencia en la estructura por lo que se opta por calcular esas deformaciones a partir de su desempeño sísmico. El modelo distribuido se define mediante las fibras de concreto no confinado, confinado y acero cuyo comportamiento inelástico se extiende a lo largo de las secciones de todos los elementos. En el análisis por gravedad se considera un control de cargas; mientras que, en el pushover, un control de desplazamientos incrementales por pasos. De este modo, se obtienen curvas de capacidad, diagramas momento-rotación y esfuerzo-deformación incluyendo el efecto P-delta de un mecanismo asociado a estados límites últimos en ambos modelos del pórtico, así se pueden identificar los parámetros necesarios para evaluar un posible estado de daño. Se concluye que el modelo distribuido presenta mayor precisión en el comportamiento inelástico de los pórticos debido a su distribución de esfuerzos siendo útil en caso una falla no ocurra en los extremos u otros puntos establecidos por el modelo concentrado.Ítem Texto completo enlazado Propuesta de reforzamiento en viviendas de albañilería confinada en el distrito de Villa María del Triunfo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-18) Farje Pulache, Kenny Josue; Yabuta Barturén, Hideki Yasukishi; Tarque Ruiz, Sabino NicolaLa presente tesis tiene como objetivo mejorar el comportamiento sísmico de las viviendas de albañilería confinada informales mediante el refuerzo con mallas electrosoldadas. Para ello, se investiga numéricamente el incremento y mejora en resistencia y ductilidad de dos viviendas en las que se le incorpora el refuerzo mencionado. La investigación se centra en las viviendas ubicadas en el distrito de Villa María del Triunfo, específicamente en el asentamiento humano de El Paraíso, el cual es una zona de alto riesgo sísmico. Se seleccionan dos viviendas de características similares, sobre las cuales se analiza el comportamiento en el rango elástico bajo la norma peruana E.070; esto con la finalidad de determinar cuáles son los muros más esforzados, los mismos que posteriormente son reforzados con malla electrosoldada. En base a investigaciones precedentes de reforzamiento y en la normativa mexicana de albañilería, se identifica los tipos de malla a emplear y se corroboran los resultados esperados; determinándose que la malla electrosoldada mejora la resistencia al corte de las viviendas frente a solicitaciones sísmicas. Finalmente, se realiza una estimación del costo de reparación de los muros, el cual es comparado con la inversión necesaria para construir un muro de albañilería confinada. La investigación permite demostrar que el refuerzo con malla electrosoldada confiere a los muros de albañilería un incremento en su resistencia al corte frente a sismos; así pues, en muros de ladrillo King Kong, el incremento sobre la resistencia original del muro es del 10% con refuerzo a una cara hasta el 40% con refuerzo a dos caras, mientras que en muros de ladrillo pandereta es del 60% al 130% respectivamente.Ítem Texto completo enlazado Evaluación de la seguridad sísmica de las fachadas de la catedral de Lima bajo el enfoque de mecanismos de colapso(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-08-21) Castro Aroni, Gustavo Adolfo; Tarque Ruiz, Sabino NicolaExiste necesidad de conocer el comportamiento sísmico de estructuras históricas que alberguen personas y sean atractivos turísticos, con la finalidad de preservar vidas y conservar el patrimonio cultural. Tal es el caso de la catedral de Lima, que hasta la actualidad sigue en funcionamiento y afora gran cantidad de personas. Por otro lado, en Perú no existe una guía o lista de criterios que ayuden a realizar un correcto análisis y diseñar intervenciones que mejoren la respuesta estructural de construcciones históricas; por esto, es necesario iniciar una investigación que sirva como base para futuros estudios. En primer lugar, el documento propone una discusión sobre los principales retos que representa el analizar estructuras históricas; así como las condiciones deseables que los enfoques orientados al modelado y análisis de este tipo de estructuras deben lograr. En segundo lugar, se hace una revisión de métodos disponibles que se utilizan para analizar las estructuras históricas de mampostería sin refuerzo y finalmente se aplica uno de estos a la fachada de la catedral de Lima. Para el análisis de la seguridad sísmica de las fachadas de la catedral se decidió usar el método propuesto en el código italiano, Norma Técnica de Construcción 2008, debido a su simplicidad y buena aproximación, según estudios antecedentes como el de Criber y Brando (2015). Esta norma italiana propone distintas formas de analizar una construcción histórica, de acuerdo a los resultados que queremos obtener. En primer lugar se realizó una evaluación cualitativa de la catedral de Lima, analizando la vulnerabilidad de sus macro elementos o elementos independientes; luego se identificó los mecanismos de colapso que tienen mayor probabilidad de activarse en un sismo y se realizó un análisis cinemático. La metodología sugiere hacer una verificación lineal y no lineal para analizar la seguridad sísmica de las edificaciones históricas. Estas verificaciones comparan el espectro de capacidad del macro elemento examinado, con el espectro de demanda propuesto en la norma peruana; para esto, se usaron las fórmulas propuestas en el código italiano con los parámetros sísmicos propuestos en la Norma Sismo Resistente E030 de Perú. Los resultados de estas verificaciones nos darán una idea de cómo será la respuesta estructural de las fachadas de la Catedral ante un sismo de gran magnitud. La fachada Principal, que da hacia la Plaza de Armas de Lima, resultó ser la más vulnerable, teniendo como mecanismo de colapso más probable a ocurrir, el volteo simple de muro tipo doble cortina. Se puso en evidencia que las fachadas tendrán una mejor respuesta estructural ante sismos, si es que se garantiza un comportamiento monolítico de los muros de mampostería.Ítem Texto completo enlazado Ensayos cíclicos en muros de albañilería confinada construidos con ladrillos king kong de fabricación industrial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-12-13) Coral Alva, Melissa Ornella; Tarque Ruiz, Sabino NicolaLa mayoría de las viviendas construidas en el Perú son a base de muros de albañilería confinada. Sin embargo, la construcción de este tipo de estructuras no se realiza con la unidad adecuada. Una de las razones principales para utilizar este ladrillo, conocido como King Kong 18 huecos, es el bajo costo que presenta en las fábricas industriales de producción de unidades de arcilla con respecto a la unidad adecuada, el cual es el ladrillo INFES. Cabe agregar, que la Norma E.070 establece que las construcciones de albañilería confinada deben construirse con ladrillos INFES, ya que estos presentan un porcentaje de vacíos menor al 30% de su área. Debido a que el ladrillo King Kong 18 huecos posee un porcentaje de vacíos mucho mayor al 30% de su área (aproximadamente 45%), es necesario conocer su comportamiento ante sismos. Por ello, en este trabajo, el objetivo principal es conocer el comportamiento sísmico de los muros de albañilería confinada construido con ladrillos King Kong 18 huecos. Para ello, se construyeron tres muros a escala natural, los cuales fueron sometidos a ensayos de carga lateral cíclica de desplazamiento controlado mediante el protocolo de ensayo del FEMA 461. Asimismo, se realizaron pruebas a la unidad utilizada para conocer sus características y se realizaron ensayos a pilas y muretes construidos con este tipo de ladrillo para determinar sus propiedades mecánicas. La importancia de este trabajo es conocer si los muros de ladrillo King Kong 18 huecos poseen un comportamiento estructural adecuado ante sismos. Además, determinar si los muros construidos representan a las viviendas de albañilería confinada construidas en Lima. Los ensayos realizados brindaron como resultados la curva de capacidad de los muros. Esta se representó en una curva trilineal para la determinación de los puntos de fluencia, resistencia máxima y última. De esta manera, se obtuvo la ductilidad del muro, la cual fue mucho mayor a la esperada. Se puede concluir que los muros desarrollaron una gran ductilidad ante las cargas cíclicas. Asimismo, la descripción de los daños del muro para los límites establecidos brindó información de los niveles de desempeño de este tipo de albañilería ante cargas cíclicas.Ítem Texto completo enlazado Reforzamiento de los muros de albañilería confinado con mallas de acero(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-01) Luján Ayala, Martín Miguel; Tarque Ruiz, Sabino NicolaEn el Perú la construcción con albañilería confinada es un sistema muy usado en viviendas de pequeña altura (2-4 pisos).Con un correcto diseño y proceso constructivo estas viviendas pueden tener hasta 5 pisos de altura .Sin embargo, debido a la necesidad de poder albergar a la gran población que ha estado aumentado de manera descontrolada, se comenzó a dar el fenómeno de autoconstrucción (construcción sin supervisión de un profesional o técnico calificado). Siendo zonas de bajos recursos las más afectadas. Pues estos lugares son donde el factor económico sobresale por encima de la calidad y seguridad de la vivienda. Poniendo en riesgo la vida de las personas ante un eventual sismo. Al ser Lima la provincia con mayor porcentaje de viviendas construidas con este material y ubicada en una zona de alta sismicidad, la preocupación de que las viviendas puedan ser seguras y habitables después de un sismo son grandes. Es cuando surge la necesidad de buscar alternativas de reparación y reforzamiento para este tipo de vivienda. De manera que se le brinde una garantía de funcionalidad y seguridad. La tesis tiene como objetivo poder demostrar experimentalmente que el refuerzo de malla de acero en los muros de albañilería confinada mejora el tiempo de vida de la vivienda (por medio de su ductilidad) y logra una factibilidad técnico-económica (con un análisis de costos). Para ello se realizó la reparación y reforzamiento de 3 muros de albañilería a escala natural luego de ser afectados por cargas cíclicas hasta su límite de reparabilidad 1/200 (dado por la norma E.070), y finalmente se ensayados hasta su colapso. Todo ello con la finalidad de servir como referencia en la implementación de procedimientos y normas para el refuerzo en este tipo de sistema de construcción. De los resultados y comparaciones realizadas de los muros analizados, se sacó que la resistencia máxima de los muros reparados y reforzados aumentó en un 32% en comparación a los muros sin reforzar. La ductilidad aumentó en un 36 % dando así un tiempo de reacción mayor a las personas para que puedan escapar durante un sismo. En la parte económica, los costos de los muros reparados y reforzados son altos individualmente, pero si compara dentro del costo de una vivienda el porcentaje que representa es bajo.Ítem Texto completo enlazado Macromodelación numérica de ensayos en pilas y muretes de albañilería de arcilla(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-06-16) Ruiz Salinas, María Claudia; Tarque Ruiz, Sabino NicolaEn la presente investigación se presenta el desarrollo de macromodelos numéricos de pilas y de muretes de albañilería de arcilla con la aplicación del Método de Elementos Finitos en el programa de computadora Abaqus. El objetivo de este trabajo es calibrar las propiedades plásticas de la albañilería ensayada en laboratorio para así, caracterizar su comportamiento estructural a compresión y tracción. Con este objetivo, cuatro pilas y cuatro muretes se ensayaron a compresión uniaxial y compresión diagonal, respectivamente. De dichos ensayos se obtuvieron la resistencia máxima a compresión y tracción, módulo de elasticidad, módulo de corte, y las curvas carga-deformación del material, principalmente, en la etapa elástica de su comportamiento. La metodología comprendió revisión bibliográfica, participación en ensayos de laboratorio, evaluación de resultados de ensayos y, a partir de este análisis de resultados, la calibración de las propiedades mecánicas inelásticas. A futuro, se espera que las propiedades que se calibren del material se puedan emplear para el diseño y modelamiento de estructuras más complejas hechas de albañilería de arcilla; lo cual se considera de importancia debido a la significativa presencia de este material en el país y la necesidad de estimar su respuesta estructural más allá del rango elástico por encontrarse el Perú en una zona sísmica.