Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Evaluación de alternativas de modelamiento numérico para edificios de concreto armado con sótanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-09) Pari Cusi, Herson Duberly; Silva Berríos, Wilson EdgarEl objetivo de la investigación es evaluar diferentes alternativas de modelamiento numérico de edificios con sótanos, dado que este problema se aborda de diferentes maneras en la práctica profesional, lo que a veces puede conducir a inconsistencias. Se han planteado cuatro alternativas de modelamiento: EMP, modelo que ignora la presencia de sótanos; SIN; modelo con sótanos y base empotrada; ISM, modelo con sótanos y reacción del suelo con base empotrada; ISE, modelo con sótanos y la reacción del suelo en toda la superficie de contacto del sótano con el suelo. Estas alternativas se han implementado en 12 edificios, considerando tres tipos de suelo y cuatro alturas distintas. Se ha encontrado que existe diferencias significativas en el comportamiento estructural entre las alternativas de modelamiento para edificios de 10 y 15 pisos en términos de periodo fundamental de vibración, desplazamiento lateral máximo y fuerza cortante basal; mientras que para edificios de 20 y 25 pisos la respuesta estructural no es significativamente diferente. En un estudio ampliado a 180 “edificios de corte” para buscar un mayor número de resultados que permitan establecer una tendencia del comportamiento de la respuesta de un edificio con sótanos, se ha podido observar que tanto la relación de periodos, desplazamientos laterales y fuerza cortante basal entre el modelo ISE y EMP se reduce a la unidad cuando el suelo tiende a ser más rígido y el edificio más flexible (mayor altura).Ítem Texto completo enlazado Capacidad estructural de ensambles muro-viga de concreto armado con discontinuidad del acero negativo en la viga ante acciones cíclicas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-21) Arzapalo Guerra, Joel Christian; Silva Berríos, Wilson EdgarEl trabajo de investigación presenta un estudio experimental y numérico sobre la capacidad estructural de las vigas de acoplamiento presentes en decenas de edificios de un proyecto inmobiliario masivo. Debido a un error en la construcción, solo la capa inferior de las barras de refuerzo longitudinal son continuas y anclan en los muros, mientras que el resto de las capas fueron cortadas antes de ingresar al cuerpo del muro. En este estudio se determinó experimentalmente la capacidad estructural de estas vigas de acoplamiento mediante ensayos cíclicos y monotónicos de subensambles viga-muro que representan la geometría, las condiciones de borde y las condiciones de carga de las vigas en los edificios. Este análisis experimental mostró el comportamiento dúctil de la viga de acoplamiento cuando los esfuerzos de tensión se presentan en la zona con barras de refuerzo con continuidad, a diferencia del comportamiento frágil observado cuando estos esfuerzos se presentan en la zona sin continuidad en las barras de refuerzo. El comportamiento dúctil se refiere a un patrón de agrietamiento distribuido, degradación de la resistencia y rigidez no abrupta, así como un incremento constante de la energía disipada. Finalmente, la capacidad estructural de las vigas se sintetiza en los valores de los parámetros de desempeño calculados a partir de los registros experimentales. En este estudio, también se desarrolló un modelo numérico basado en el método de elementos finitos que permite representar el comportamiento estructural global de las vigas de acoplamiento. Este modelo numérico tiene en cuenta tanto la no-linealidad geométrica como la no-linealidad material para ofrecer una simulación más precisa del comportamiento de las vigas.Ítem Texto completo enlazado Análisis comparativo de dos alternativas de reforzamiento estructural de un centro educativo existente que cumplan las normas actuales de diseño sismorresistente(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-03) Valencia Soriano, Jonathan Alexis; Anaya De La Cruz, César; Silva Berríos, Wilson EdgarInicialmente se describe los alcances del estado actual de un Centro Educativo Superior de cuatro pisos que está destinado a aulas, oficinas y laboratorios, el cual se encuentra en la Zona 3 y un suelo tipo S3 de acuerdo a los factores que se identifica en la norma E.030; además, la edificación fue diseñado y construido en el año 1994 con la norma sísmica de 1977, el mismo que resulta ser sísmicamente vulnerable a los sismos ocurridos en los últimos años (Nazca 1996, Ático 2001 y Pisco 2007); por lo tanto, como paso inicial es identificar las características estructurales en base a las Normas Técnicas Peruanas actuales como la E.020, E.030, E.050 y E.060. Finalmente, el objetivo del presente trabajo es demostrar que la estructura existente, el cual fue diseñada con normas pasadas, no está cumpliendo con los requerimientos mínimos de las normativas actuales, como por ejemplo el control de desplazamientos no está cumpliendo ni tampoco el sistema estructural, el cual no se permite un sistema de pórticos para una categoría de edificación esencial como lo es un centro educativo. De esta forma, es necesario que la estructura existente sea reforzada con el fin de disminuir los desplazamientos; asimismo, se busca la forma de no alterar significativamente el diseño arquitectónico o no ser tan invasivo; por ello, se propone 2 alternativas de reforzamiento que permitirán no solo cumplir con la normativa del diseño Sismorresistente sino de emplear diferentes prácticas constructivas para el reforzamiento.Ítem Texto completo enlazado 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 EdgarLa 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.Ítem Texto completo enlazado Diseño estuctural en concreto armado de un edificio multifamiliar de 8 pisos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-14) Miranda Moya, Diego Alain; Silva Berríos, Wilson EdgarLa presente tesis contiene el análisis y diseño estructural de un edificio multifamiliar de 8 pisos, sin sótanos, ubicado en el distrito de Surquillo, Lima. El proyecto se gesta a partir de modificaciones a un proyecto de arquitectura existente, posteriormente se realizaron el análisis sísmico estático y dinámico espectral, luego se compararon las fuerzas en la base del edificio obtenidas de ambos análisis y finalmente se procedió a diseñar los elementos que componen la estructura. El edificio tiene una altura total de 20.80m y está construido sobre un área de 195m2 La estructuración del edificio se realizó tomando en cuenta criterios de rigidez, simetría y continuidad en los elementos. El modelo y análisis del edificio se realizó con ayuda del programa ETABS, en el cual se modelaron todos los elementos de concreto armado que corresponden al casco estructural. Finalmente, el diseño de los elementos se realizó de acuerdo a los parámetros de la Norma E.060. Para el diseño de la cimentación se consideró, además de la zonificación sísmica, un suelo muy bueno, gravoso de 3.8 kg/cm2 de capacidad portante. El sistema elegido fue de zapatas aisladas conectadas mediante vigas de cimentación. La cisterna enterrada se diseñó como una losa en dos direcciones siendo la carga actuante la presión del suelo. El diseño fue realizado respetando los parámetros y consideraciones de las normas peruanas: Norma de Cargas E.020, Norma de Diseño Sismorresistente E.030 y la Norma de Concreto Armado E.060.Ítem Texto completo enlazado Diseño estructural de un edificio multifamiliar de concreto armado de siete pisos en Pueblo Libre(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-21) Neyra Salazar, Diego Alberto; Silva Berríos, Wilson EdgarEl presente proyecto de tesis comprende el análisis y diseño estructural de un edificio multifamiliar de concreto armado de siete pisos ubicado en Pueblo Libre, Lima, Perú. La edificación cuenta con un área construida de 3429.51 m2 la cual es distribuida en 14 departamentos flat, 3 departamentos dúplex y áreas comunes como hall de ascensores e ingreso principal. La circulación vertical del edificio será por la escalera principal y el ascensor principal de 6 pasajeros. El proyecto inicia con el proceso de estructuración de la edificación; en base a la norma sismorresistente E.030 se decidió utilizar una estructura sismorresistente conformado por pórticos (vigas y columnas) y muros de concreto armado, siendo más predominante la presencia de muros estructurales en el eje “Y”. Los techos de cada piso están conformados por losas aligeradas y macizas en dos direcciones. Considerando las propiedades mecánicas del suelo, se consideran cimentaciones superficiales conformadas por zapatas aisladas, conectadas y combinadas. Se muestra el proceso de predimensionamiento de los elementos, así como el metrado de cargas. La siguiente sección consiste en el análisis sísmico de la edificación con el objetivo de cumplir con todas las disposiciones especificadas en la norma E.030. El análisis fue realizado con apoyo del software estructural ETABS en donde se realizó el análisis modal, estático y dinámico de donde se obtuvieron como resultados principales los desplazamientos máximos, derivas y cortantes de entrepiso. Finalmente, la tesis muestra el proceso de diseño de los principales elementos estructurales de la edificación y el procedimiento a seguir para cumplir con las disposiciones descritas en la norma E.060 Concreto Armado. Además, se muestra el diseño de los elementos no estructurales como la cisterna y las escaleras. Como resultado de este trabajo se muestra en los anexos los todos planos estructurales y especificaciones generales de la edificación.Ítem Texto completo enlazado Comportamiento en flexocompresión de columnas y muros estructurales de concreto armado: estado del arte(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-01) Atao Huamán, Jason Wiliams; Silva Berríos, Wilson EdgarSe compila el resultado de varias investigaciones realizadas en diversas regiones sísmicas del mundo, referidas al comportamiento sísmico en flexocompresión de secciones de columnas y de muros estructurales. Se usa el modelo de pandeo longitudinal de barras de acero, que considera el efecto “Bauschinger” estudiado por Rodríguez, Botero & Villa (1999), profundizado por Ortiz, Rodríguez & Torres (2014) e Iñiguez & Rodríguez (2015). En primer lugar, se presentan las propiedades mecánicas del concreto confinado y no confinado; las propiedades mecánicas de las barras de acero de refuerzo, considerando los parámetros que definen los diagramas esfuerzo-deformación; y las consideraciones para el pandeo del acero de refuerzo longitudinal ante acciones sísmicas. Luego, se presentan los diagramas momento-curvatura de secciones de columnas y de muros estructurales, ya que éstos permiten definir el comportamiento sísmico de dichos elementos estructurales. También se muestra la determinación del cálculo de los momentos máximos probables en columnas y muros estructurales. Para columnas, el enfoque es para secciones circulares y rectangulares; en cambio, para muros se estudian las secciones rectangulares y las secciones de forma compuesta con bordes extremos simétricos. Se especula acerca de la capacidad cortante de columnas cortas versus su capacidad en flexión; con algunos pocos resultados experimentales se muestra que la falla por corte ocurre antes que la falla por flexión. Con la información recopilada y los modelos planteados, se desarrollan ocho ejemplos analíticos de aplicación: una columna de sección cuadrada, un muro estructural de sección rectangular, un muro estructural de sección “T”, una sección circular convencional, una sección circular reforzada externamente con una funda de láminas de acero “roladas” y soldadas, una sección circular reforzada con láminas delgadas de polímero reforzado con fibras (FRP), el análisis del efecto de la resistencia del concreto en el incremento de capacidad de una sección circular convencional, y el reforzamiento con “aletas” de un pórtico de uno y dos niveles. Las secciones se analizan usando diagramas de interacción y diagramas de contorno, con la ayuda “Mathcad”. Todas las sub-rutinas necesarias desarrolladas se presentan adjuntas en la Sección Anexos de esta Tesis. Finalmente –para ilustrar la aplicación de los temas desarrollados-, se analizan y diseñan los elementos estructurales (viga, columna y muro) de un sistema estructural dual, pertenecientes a un edificio de concreto armado, aplicando las normas peruanas E.020 (2006), E.030 (2018) y E.060 (2009). Se comparan los resultados del diseño reglamentario, con los resultados del modelo de pandeo longitudinal. En ese contexto, se concluye que para garantizar una rotulación continua en las zonas críticas de extremos de columnas y/o muros estructurales, el espaciamiento de estribos no debe ser mayor a 5cm, para el caso de barras longitudinales de diámetro superior a 5/8’’.Ítem Texto completo enlazado Diseño estructural en concreto armado de un edificio de forma irregular para vivienda(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-20) Carrascal Pérez, Edwin Martin; Silva Berríos, Wilson EdgarLa presente tesis consiste en realizar el diseño estructural en concreto armado de un edificio de forma irregular en planta para vivienda multifamiliar de 6 niveles, ubicado en el distrito de San Borja, en la ciudad de Lima. El área del lote donde se construirá la edificación es de 678 m2 y tendrá un área techada de 2771 m2. El terreno presenta una resistencia portante de 4 kg/cm2. El sistema estructural del edificio está conformado por muros de corte (placas), columnas y vigas. Los techos constan de losas aligeradas armadas en una y dos direcciones y losas macizas armadas en dos direcciones. Para la cimentación se emplean zapatas aisladas, zapatas conectadas y cimientos reforzados. Para realizar el modelaje de la estructura, se aplican criterios de estructuración y predimensionamiento en los que se plantea la ubicación, distribución en planta y altura y las dimensiones tentativas de los elementos estructurales. Las secciones determinadas en este proceso son verificadas en los siguientes procesos de análisis y diseño. Para el análisis de cargas por gravedad se realiza previamente un metrado de cargas de los elementos estructurales y se aplican a modelos, tipo líneas o áreas, que representen mejor su comportamiento. Para el análisis sísmico, se determinan los parámetros sísmicos que representan la acción del sismo de diseño en la estructura y se aplican a un modelo tridimensional. Del análisis sísmico se determina si la rigidez lateral de la estructura es suficiente para controlar los desplazamientos relativos de entrepisos (derivas) exigidos por la Norma E.030, asimismo, se verifica el tipo de irregularidades, como torsión, que puede presentar la estructura. Las derivas máximas que presenta la estructura a diseñar son 1.3‰ en la dirección “X” y 4.24‰ en la dirección “Y”. De ser posible y en la medida que la arquitectura lo permita, se busca eliminar las irregularidades que presenta la estructura, para ello, se modifica las dimensiones de las secciones de algunos elementos estructurales. Determinadas las fuerzas internas que actúan en los elementos estructurales, se realiza el diseño en concreto armado empleando el Método por Resistencia y por Capacidad de la Norma E.060. Se determina el área de acero de refuerzo necesario en las secciones de los elementos estructurales de manera que cada sección tengan mayor resistencia de diseño que el efecto de las solicitaciones amplificadas. Asimismo, se busca que cada elemento estructural tenga suficiente ductilidad, dándole mayor resistencia por corte que por flexión. Finalmente, el diseño en concreto armado de los elementos estructurales es plasmado en planos con detalles de los arreglos del refuerzo. Asimismo, se calcula el metrado y los ratios de concreto, encofrado y acero por área techada. Se verifican que estos ratios estén dentro de los rangos objetivos que se manejan en el ámbito de la construcción.Ítem Texto completo enlazado Análisis del criterio columna fuerte – viga débil en estructuras aporticadas de concreto armado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-10) Mejía Trejo, Renzo Julián; Silva Berríos, Wilson EdgarLos pórticos de concreto armado constituyen un sistema estructural ampliamente usado alrededor del mundo. Para que este sistema tenga un comportamiento adecuado frente a eventos sísmicos deben cumplir ciertos criterios de ductilidad, resistencia y rigidez. El criterio de columna fuerte viga débil es uno de los más importantes. Puesto que, tiene como finalidad, evitar que las columnas entren al rango inelástico y, por el contrario, sean las vigas las que desarrollen rotulas plásticas y disipen energía. La mayoría de normativas de diseño de concreto armado usan un factor de sobre resistencia de valor constante igual a 6/5. Sin embargo, estudios y ensayos han demostrado que el valor de dicho factor no garantiza el cumplimiento del criterio columna fuerte viga débil. Por tal motivo, el presente estudio tiene como finalidad analizar la influencia del valor del factor de sobre resistencia del criterio columna fuerte – viga débil en pórticos bidimensionales de concreto armado de baja y mediana altura. Para lo cual, se emplea valor de 1.20, 1.40, 1.60, 1.80 y 2.00. La curva de capacidad de las estructuras se obtiene por medio de un análisis estático no lineal “pushover”. Así mismo, el punto de desempeño es calculado para niveles de amenaza sísmica correspondiente a un sismo de servicio (TR = 75 años) y un sismo de diseño (TR = 475 años) de acuerdo al método del espectro de capacidad.Ítem Texto completo enlazado Análisis y diseño estructural de un edificio de concreto armado de seis pisos con base aislada(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-01-15) Dante Salvatierra, Williams Alberto; Silva Berríos, Wilson EdgarLa tesis tiene como alcance el análisis sísmico y diseño estructural en concreto armado de un edificio de seis niveles con aislamiento sísmico de base. Se trata de una edificación común, destinada a oficinas. El edificio está aislado en su base con veinte (20) dispositivos eslastoméricos con núcleo de plomo (LRB); además, cuenta con un sótano que permite el acceso para realizar actividades de inspección y mantenimiento a los dispositivos elastoméricos. El proyecto posee una profundidad máxima de -3.6 m. El terreno donde se ejecutará el proyecto tiene una capacidad portante de 40 ton/m2. El sistema estructural de la superestructura del edificio se compone de pórticos de concreto armado. Los sistemas de pisos/techos están constituidos por losas aligeradas armadas en un sentido y losas macizas. La cimentación está conformada por zapatas aisladas. Además, las zapatas laterales se conectan con la zapata del muro de contención. Por último, para el desarrollo del análisis proyecto se utilizó la Norma de Aislamiento Sísmico NTE E.03, la Norma de cargas E020, la Norma de Diseño Sismorresistente NTE E.030 y para el diseño en concreto armado, se realizó cumpliendo con la Norma NTE E.060.