Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Evaluación del desempeño sísmico de un edificio multifamiliar aislado en el Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-04) Alvarado Castillo, Dante Alberto; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEl Perú se encuentra en una zona sísmica, lo que expone a los edificios multifamiliares a riesgos significativos de sufrir daños estructurales irreparables en caso de sismos severos. En el año 2018, fue presentada la Norma Peruana de Aislamiento Sísmico (E.031) con el fin de continuar la operatividad de los edificios ante sismos severos. El objetivo de esta tesis es evaluar el desempeño sísmico de un edificio multifamiliar aislado de 5 piso. Para obtener las respuestas de la evaluación se utilizó el análisis dinámico incremental (IDA) con 7 pares de registros sísmicos. Los resultados se presentan en los parámetros de aceleración pico del suelo (PGA), daño-deriva de entrepiso y rotaciones inelásticas en vigas y columnas. Se utilizó los lineamientos de Hazus-MH-MR4 y de ASCE41-13 para la evaluación de desempeño. Los resultados muestran que para un terremoto de TR = 2500 años (PGA de 0.675g), indican que los valores de los giros plásticos en vigas y columnas alcanzarían solo el 48% y 39% del límite de ocupación inmediata según ASCE41-13. Al emplear la relación daño-deriva se estima que la estructura alcanzaría derivas del orden de 5.8‰ según Hazus-MH-MR4 indicaría que el daño en el edificio superaría el umbral de daño leve. Compatibilizando los resultados de este trabajo, indican una discrepancia en la evaluación del daño empleando la deriva (Hazus-MH-MR4) y el nivel de rotación (ASCE41-13), debido a la relación daño-deriva de Hazus-MH-MR4 corresponde a edificios de base fija.Ítem Texto completo enlazado Desempeño de edificios aislados con torsión en la superestructura(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-10) Esquivel Zavala, Cristhian; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLa torsión es una de las principales causas de daño y colapso de estructuras afectadas por sismos severos. El aislamiento sísmico constituye una alternativa para mejorar el comportamiento sísmico de estructuras con torsión. Se ha estudiado el comportamiento sísmico de edificios aislados con torsión, evaluando la respuesta de desplazamientos, utilizando modelos elásticos. Solo en los últimos años se han usado modelos no lineales tanto para el sistema de aislamiento como para la estructura, junto con el análisis dinámico incremental (IDA). El objetivo de esta investigación es contribuir a la seguridad sísmica de edificios peruanos con aislamiento sísmico que presentan torsión en la superestructura. Para ello, se llevó a cabo el análisis IDA de un edificio aislado de concreto armado con torsión en la superestructura, considerando la no linealidad de los elementos estructurales y del sistema de aislamiento. Se utilizaron 4 valores de excentricidad de masa unidireccional (5%, 10%, 15% y 20%) y un sistema de aislamiento simétrico. Se consideraron 4 niveles de intensidad sísmica (PGA=0.20g, 0.25g, 0.45g, 0.675g), con acelerogramas representativos de la sismicidad de la costa peruana y un suelo muy rígido. Se obtuvieron rotaciones inelásticas, derivas de entrepiso, aceleraciones y desplazamientos con el fin de cuantificar el daño. La evaluación del desempeño sísmico se realizó utilizando los estados límite de daño del ASCE/SEI 41-17 y HAZUS-MH MR4. Los resultados mostraron que para el sismo muy raro (Tr=2475 años) y para todas las excentricidades, los elementos estructurales alcanzarían el desempeño de ocupación inmediata y los elementos no estructurales superarían el umbral de daño leve. Para todos los valores de PGA y excentricidades del 15% al 20% las aceleraciones en la azotea incrementaron en alrededor del 30% y 40% respecto a la excentricidad del 10%. Para el sismo muy raro y una excentricidad del 20%, los desplazamientos de la plataforma de aislamiento incrementaron en 25% respecto a la excentricidad del 10%.Ítem Texto completo enlazado 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.Ítem Texto completo enlazado Evaluación del desempeño sísmico de un edificio peruano de concreto armado con dispositivos de fluido viscoso(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-02) Quiroga Flores, Luis Enrique; Muñoz Peláez, Juan AlejandroEn el protocolo peruano de diseño de edificaciones con sistemas de dispositivos de fluido viscoso (DFV) no se incluye la evaluación del desempeño ni la estimación del daño. El objetivo de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de un edificio peruano representativo con DFV no lineales (EDIF-DFV). Se diseñó un edificio convencional con muros y pórticos de concreto armado (EDIFCONV), usando las normas peruanas de edificaciones y se incorporó un sistema de DFV diseñado con la norma estadounidense FEMA 273. Se seleccionó la alternativa de distribución de DFV que produjo la mayor reducción de derivas de entrepiso. Luego se desarrolló la comparación del desempeño sísmico del EDIF-DFV con respecto al EDIF-CONV, usando el Análisis Dinámico Incremental (IDA). El desempeño fue evaluado usando el desplazamiento lateral de la azotea (SEAOC, Vision 2000), derivas de entrepiso (HAZUS-MH MR4), y el daño en los elementos estructurales mediante los giros inelásticos en las rótulas (ASCE 41). Los resultados del EDIF-CONV mostraron que, para los sismos de 50 y 100 años, presentaría un estado funcional, daño leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría una reparación menor en las placas. Para el sismo de 2500 años, estaría en resguardo de vida, con daño moderado más acentuado y requeriría reparaciones en las vigas y placas. En cambio, en el EDIF-DFV, para los sismos de 50 y 100 años, se encontraría operativo y casi sin daño. Para el sismo de 500 años, estaría funcional con daño leve y prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 2500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría reparaciones en las placas. Para los sismos de 500 y 2500 años, las columnas adyacentes a los DFV presentarían mayor daño respecto al EDIF-CONV, pero no excederían el umbral de daño de “Ocupación Inmediata”. Se concluye que, para sismos con intensidades menores o equivalentes al sismo de 500 años, el daño del EDIF-DFV sería leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Se recomendaría incorporar DFV en un edificio peruano convencional para disminuir los costos de reparación por daños.Ítem Texto completo enlazado 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.Ítem Texto completo enlazado 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.Ítem Texto completo enlazado 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.Ítem Texto completo enlazado 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.Ítem Texto completo enlazado Evaluación del desempeño sísmico de un edificio aislado con irregularidad torsional(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-15) Meza Tintaya, Edwin; Muñoz Peláez, Juan AlejandroPerú es un país ubicado en una región de alto peligro sísmico, y es una tarea de la ingeniería diseñar y construir edificaciones de baja vulnerabilidad ante los efectos destructivos del movimiento del terreno. Los sistemas modernos de protección sísmica como aisladores de base permiten este propósito; sin embargo, el uso de estos dispositivos en edificios de tipologías especiales, como el caso de edificios con demandas de torsión resulta necesario estudiar para comprobar su efectividad en la protección de los edificios. La norma técnica de aislamiento sísmico E.031, permite el uso de aisladores de base en edificios con irregularidad torsional; no obstante, en la actualidad no existe estudios que evidencien, si el uso de aisladores de base en edificios con demandas de torsión, dentro de los límites que acepta la norma técnica E.031 permite un adecuado desempeño sísmico de la superestructura. El objetivo principal de este trabajo es demostrar si los sistemas de aislamiento sísmico protegen adecuadamente los edificios con problemas de torsión, mediante el estudio de un caso. Se diseñó un edificio aislado de 5 pisos ubicado en la zona costera del Perú, con irregularidad torsional, el diseño se realizó de acuerdo a los requerimientos de las normas peruanas. Luego se realizó el análisis dinámico incremental (IDA) para 7 pares de registros sísmicos representativos de terremotos de subducción de la costa peruana. Se obtuvieron relaciones entre la máxima aceleración del suelo (PGA) y las rotaciones inelásticas en columnas del primer nivel, también se relacionó a las derivas de entrepiso. Para el modelo no lineal del edificio se utilizó los lineamientos del ASCE/SEI-41-13, 2014. Para valores de PGA de 0.25g todos los elementos están en el rango elástico y para el valor de 0.675g (sismo con periodo de retorno de 2475 años) los valores de los giros inelásticos en los elementos estructurales alcanzan el 26% del umbral de daño correspondiente a ocupación inmediata. Al emplear la relación daño-deriva sugerida por HAZUS para edificios convencionales los resultados indican que el edifico habría superado el umbral de daño moderado sin superar el umbral de daño extensivo. Esta aparente contradicción con los resultados de las rotaciones inelásticas en los elementos se debe a que la relación dañoderiva sugerida por HAZUS corresponde a edificios de base fija diseñados con factores de reducción de fuerzas sísmica.Ítem Texto completo enlazado Relación entre el factor de reducción de fuerzas sísmicas y la demanda de ductilidad para terremotos peruanos en la zona de periodos cortos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-11-26) Valdivia Motta, Luis Martin; Muñoz Peláez, Juan AlejandroLa respuesta estructural ante terremotos es compleja debido a las componentes aleatorias y al cambio de propiedades que las estructuras experimentan durante el movimiento. Para simplificar el análisis y el diseño, las normas y códigos de ingeniería tienen métodos para estimar la respuesta inelástica usando procedimientos elásticos. Una de las simplificaciones empleadas en la norma peruana de diseño sismorresistente RNE E.030, es el cálculo de los desplazamientos inelásticos empleando un factor (α R) que multiplica al desplazamiento resultantes de un análisis elástico con solicitaciones sísmicas reducidas (por R). Ambos factores (αR y R) según E030 son independientes del periodo estructural; sin embargo de acuerdo a investigaciones realizadas en otros países esto no es así para la zona de periodos cortos. El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento de las estructuras inelásticas en la zona de periodos cortos con la finalidad de sugerir una relación entre el factor de reducción y el periodo estructural para curvas de ductilidad constante. Se emplearon 10 registros de la región para construir espectros de ductilidad constante (μ= 1.5 a 10). Con cada una de las estructuras correspondientes a estas ductilidades y en un rango de periodos de T=0 a T= 3 s se obtuvieron los factores de reducción de solicitaciones sísmicas. Luego se construyeron superficies de ajuste (μ, R y T). Con la finalidad de contribuir a la norma peruana se han asumido factores de sobrerresistencia (Ω=2.5) siguiendo las recomendaciones del ASCE7-16 y se hacen 2 sugerencias para la variación de R en periodos cortos. La primera considerando que para periodos cortos la aceleración espectral es una plataforma y no tiene caída hacia el PGA (versión actual E.030-2018); y la segunda considerando el cambio del espectro actual de la norma para incluir la caída hacia el PGA. Para estructuras de periodo corto, entre 0 y 0.25 s, los desplazamientos calculados con estructuras inelásticas de 1GLD son de 1.62 a 6.72 veces los estimados con la norma actual para estructuras de periodo corto. Si se actualizara la norma con la rampa creciente estos desplazamientos serían de 2 hasta 8.5 veces. Para estructuras de periodo largo, los desplazamientos calculados con estructuras inelásticas de 1GDL son 1.25 a 1.33 veces mayores a lo estimado con la norma actual. Se presenta como resultado una expresión de ajuste de resultados que permite construir espectros de ductilidad constante, precisando que las fuerzas sísmicas que se empleen en el diseño en ningún caso serían menores a las indicadas en la norma actual. Para mejorar la predicción de resultados de la norma se sugiere seguir estudiando la relación ya que se identificó que el valor α de la norma debería tomar el valor de 1 para estructuras con ductilidad demandada de 2 o menor y el valor de α=0.9 para estructuras con demandas de ductilidad mayor a 2. Los valores elegidos tienen una excedencia de sólo el 5% de los casos. En la zona de periodos cortos se sugiere continuar los estudios a una escala mayor para modificar el factor de reducción de acuerdo con la expresión propuesta en este trabajo y considerando una rampa creciente hasta el PGA. Con ello se podrá construir espectros de ductilidad constante, pero teniendo en consideración que las fuerzas sísmicas para el diseño no serían menores a los de emplear la plataforma horizontal de la norma actual.