Evaluación y reforzamiento estructural, incorporando mampostería enchapada y alternativa para el mejoramiento de suelo o refuerzo de cimentación de una edificación que presenta asentamientos diferenciales

El trabajo de titulación empieza con la ubicación de una estructura localizada en el sur del Distrito Metropolitano de Quito, la misma que fue construida de manera informal, con el sistema tradicional de losas planas con vigas banda y sin regirse a alguna normativa u ordenanza municipal, como primer paso se realizó una visita y se llenó el formulario propuesto por la guía mencionada (ANEXO 1); este procedimiento no requiere de un análisis estructural, sino únicamente una inspección visual para la recopilación de datos que exige el mismo (Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda, 2016). Para realizar el análisis de la edificación en sus condiciones actuales y su posterior reforzamiento estructural para mejorar su comportamiento frente a un evento sísmico, el primer capítulo detalla los antecedentes y justificaciones del problema. El segundo capítulo, detalla las definiciones que involucra el peligro sísmico, a la zona de estudio, cimentaciones y finalmente las alternativas de reforzamiento estructural. El tercer capítulo, menciona la metodología usada que permite fijar una reducción a la vulnerabilidad mediante el diagnóstico de la estructura. En el cuarto capítulo, se hace referencia al tipo de reforzamiento estructural seleccionado el cual comprende el enchapado de paredes y el reforzamiento de columnas con planchas de acero; apoyado en el modelo analítico de la vivienda, verificando que cumpla con las derivas de piso, las solicitaciones en los elementos estructurales, así como proveer adecuada capacidad de soporte al suelo de fundación mediante la incorporación de micropilotes. Por último, se presentan las conclusiones del proyecto y recomendaciones que fueron reunidas a medida que el proyecto avanzaba.The present titling work begins with the location of a structure located in the south of the Metropolitan District of Quito, the same that was built informally, with the traditional system of flat slabs with band beams and without being governed by any regulations or municipal ordinance. As a first step, a visit was made and the form proposed by the aforementioned guide (ANNEX 1) was filled out; This procedure does not require a structural analysis, but only a visual inspection to collect the data that it requires (Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda, 2016). To carry out the analysis of the building in its current conditions and its subsequent structural reinforcement to improve its behavior in the face of a seismic event, the first chapter details the background and justifications of the problem. The second chapter details the definitions that the seismic hazard involves, to the study area, foundations and finally the alternatives for structural reinforcement. The third chapter mentions the methodology used that allows setting a reduction to vulnerability by diagnosing the structure. In the fourth chapter, reference is made to the type of structural reinforcement selected, which includes the plating of walls and the reinforcement of columns with steel plates; supported by the analytical model of the house, verifying that it complies with the drifts of the floor, the requests in the structural elements, as well as providing adequate support capacity to the foundation soil through the incorporation of micropiles. Finally, the conclusions of the project and recommendations that were gathered as the project progressed are presented

Diseño por desempeño del reforzamiento sísmico de la Biblioteca Agrícola Nacional mediante el uso de métodos no convencionales

En esta investigación se plantea el reforzamiento estructural de una edificación de concreto armado con más de 50 años de antigüedad. La estructura está conformada por pórticos y muros, teniendo un área de construcción de 1980 m2 y 4 niveles con altura total de 15.50 m. Además, se evalúa tres tipos de reforzamiento para la estructura antigua dando como propuesta final para el reforzamiento una de las alternativas presentadas. La primera alternativa de reforzamiento consiste en el uso de planchas de Steel Jacket con pernos de anclajes post instalados de Polímero Reforzado con Fibra de Carbono (CFRP) en columnas, la segunda alternativa consiste en el uso de planchas de CFRP con anclajes de CFRP en columnas mientras que la tercera alternativa consiste en el uso de planchas de CFRP en diagonal con anclajes de CFRP en sus extremos para asegurar que estas láminas resistan hasta sus alto niveles de tensión. Estos anclajes junto con las láminas en diagonal aportan a dar ductilidad al muro y a su vez resistan los efectos de deslizamiento en la base, falla que es muy común en estructuras rígidas como los muros. Cada metodología no convencional de reforzamiento usada en esta investigación se valida a través de resultados de ensayos de laboratorio de columnas y muros reforzados mediante las técnicas de cada una de las tres alternativas mencionadas. Se realizaron análisis estático no lineal – Pushover de cada alternativa de reforzamiento y se comparó con demanda del sismo de 1974 en Lima, escalando 3 registros sísmicos a un PGA de 0.45g que es la aceleración de diseño en Lima. Se demuestra que estas propuestas son efectivas para proporcionar incremento de capacidad de corte y desplazamiento en el diseño inelástico. Para el reforzamiento en columnas de 0.40mx0.80m los resultados muestras que ambos reforzamientos aumentan la ductilidad en más del 10%; por otro lado, la propuesta de reforzamiento en los muros de 40.00cm de espesor, produjo incluso mejores resultados aumentando la ductilidad en 100% y corte en la base en 100%.In this research, the seismic retrofit of a reinforced concrete building with more than 50 years old is proposed. The structure is made up of frames and walls, having a construction area with 1980 m2 and 4 stories with a total height of 15.50 m. In addition, three kind of reinforcement are evaluated for the old structure, giving as a final proposal for reinforcement one of the alternatives presented. The first reinforcement alternative consists of the use of Steel Jacket with post-installed bolt anchors of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) in columns, the second alternative consists of the use of CFRP jacket with CFRP anchors in columns. while the third alternative consists of the use of CFRP sheets diagonally with CFRP anchors at their ends to ensure that these sheets resist up to their high stress levels. These anchors together with the diagonal sheets contribute to give the wall ductility and in turn resist the effects of sliding at the base, a failure that is very common in rigid structures such as walls. Each non-conventional reinforcement methodology used in this research is validated through the results of laboratory tests of reinforced columns and walls using the techniques of each of the three alternatives mentioned. Non-linear static analysis - Pushover of each reinforcement alternative was performed and it was compared with the demand of the 1974 earthquake in Lima. There have been 3 seismic records and a PGA of 0.45g which is the design acceleration in Lima. It is shown that these proposals are effective for the levels of shear capacity and displacement in the inelastic design. For the columns of 0.40mx0.80m the results show that both reinforcements increase the ductility by more than 10%; On the other hand, the proposal of reinforcement in the walls of 40 cm of thickness, has obtained a better result in 100% and in the base in 100%.Tesi

Diseño de un edificio multifamiliar de cuatro pisos en estructura de acero y entrepisos de concreto

El tema comprende el análisis y diseño de un edificio multifamiliar en la ciudad de Lima sobre un terreno de 446 m2. El edificio tiene 4 pisos y 1 semisótano. El área construida total del proyecto es de 1730.13 m2. El sistema estructural es en base a pórticos de acero con conexiones viga-columnas simples y arriostres especiales concéntricos para tomar el sismo. Todo el sistema estructural será en acero estructural ASTM-A572 Gr50 ó A992. Los techos son aligerados prefabricados FIRTH. Para la cimentación, se tiene una capacidad del terreno de 4 kg/cm2, se diseña usando zapatas aisladas y combinadas. Se desarrolló primero un predimensionamiento de la estructura, se diseña las vigas y columnas por cargas de gravedad, luego se hace un análisis estático con los perfiles seleccionados y después un análisis estructural para hallar los perfiles usados para los arriostres sísmicos. Luego se desarrolla un modelo tridimensional para hacer el diseño por cargas de gravedad y de sismo. Los pisos fueron asumidos como diafragmas rígidos con 3 grados de libertad. El proceso de análisis y diseño se realizó siguiendo la norma E.090 así como las especificaciones del AISC 360-10 y las consideraciones de las Seismic Provisions del AISC-341-10 para los elementos con responsabilidad sísmica. Se realizó también un presupuesto para poder comparar el costo contra un edificio de concreto armado.Tesi

Comportamiento sísmico de estructuras metálicas de techo mediante métodos convencionales, coliseo de Cañete, región Lima, en el 2018

El presente trabajo de tesis para optar el título profesional de ingeniero civil, se ha desarrollado con la finalidad de efectuar un aporte técnico y científico para evaluar el comportamiento sísmico del techo del coliseo de cañete, este es un complejo deportivo que se encuentra ubicado en el distrito de San Vicente de Cañete – Lima. El coliseo deportivo es evaluado con el software SAP-2000 teniendo respuestas de las deformaciones, desplazamientos y análisis elástico lineal. Se hizo el estudio con el fin de mejorar el coliseo en su estructura teniendo en cuenta los métodos convencionales que existen en la actualidad. Los métodos de diseño propuestos por el AISC (Instituto Americano de la Construcción de Acero) nos presenta dos métodos, el método ASD “Diseño por Esfuerzos Permisible” este método es antiguo y ya no es muy usado porque el esfuerzo de la estructuras no es llevado al límite y no se sobrecarga el esfuerzo dando como resultado una estructura estable, el método LRFD “Diseño por factores de Carga y Servicio” este método es el más utilizado en la actualidad se rigüe por presentarse cargas límites a la estructura teniendo los máximos comportamientos presentando deflexiones, deformación, desplazamiento, pandeos, fisuras o rajaduras. Al no encontrarse los planos se inició con el levantamiento de campo del área resultando el área del techo del coliseo de 4643 m2 y tiene una luz de 62.45 m. se tomaron datos de los perfile metálicos utilizados que fueron en forma de “L”. Se tuvo en cuenta el análisis sísmico y el análisis de viento por ser una estructura de prioridad. Al analizar se observó que el techo se encuentra en óptima condiciones de uso, pero están sobredimensionado los perfiles de las vigas de arco principales generando menor costo en la realización de la obra

Propuesta de reforzamiento de la estructura del pabellón de emergencia con disipadores de fluido viscoso del hospital Sergio Bernales, comas-2017

El presente trabajo de investigación está desarrollado debido a que todo hospital es una edificación esencial, importante y ante un movimiento sísmico esta estructura debería seguir funcionando, pasado el sismo sin interrupción alguna. Para tal propósito en la estructura del pabellón de emergencia se desarrolló un análisis símico dinámico modal espectral y un análisis sísmico dinámico tiempo historia con los registros sísmicos de 1966, 1970 y 1974 en el programa ETABS y obtener su comportamiento de sus desplazamientos de entre piso en sus ejes X e Y de tal manera encontrar en que caso la estructura sufre un mayor desplazamiento por eje ante los análisis sísmicos dinámicos. Encontrado para que tipo de análisis dinámico ocurre el mayor desplazamiento y determinado a qué tipo de desempeño requiera la estructura se procede a definir el desplazamiento objetivo, el primer caso se considera una deriva objetivo según la norma peruana E. 030 cuya deriva objetivo es 0.007 luego se considera el tipo de desempeño sísmico según el manual de HAZUS considerando una estructura esencial y un tipo de sismo muy raro la deriva objetivo es 0.005 esto es para un daño leve estructural. Con estos datos considerados según las normas y los datos del análisis sísmico dinámico para el cual ocurra el mayor desplazamiento podemos calcular los parámetros y definir las propiedades del disipador de fluido viscoso y la cantidad que se integraran a la estructura por nivel. Con todos estos datos obtenidos se ingresa al programa ETABS para definir los parámetros de los disipadores de fluido viscoso y luego a ubicar los disipadores de fluido viscoso por nivel para seguidamente evaluar, obtener los resultados sobre sus nuevos desplazamiento verificar que estos sean menor a las deriva objetivo además de obtener las fuerzas en los disipadores de fluido viscoso. Terminado todo este proceso se puede elegir según el disipador de fluido viscoso según la tabla de TAYLOR device in

Análisis comparativo del comportamiento sísmico de edificación de 7 niveles con propuesta de 3 tipos de reforzamiento estructural, Puno-2022

La presente tesis tiene como objetivo general evaluar y comparar el comportamiento sísmico de edificación de 7 niveles con propuesta de 3 tipos de reforzamiento estructural, Puno-2022, la metodología a emplear es de tipo aplicada de diseño no experimental, nivel descriptivo y enfoque cuantitativo. Los tipos de reforzamiento a usar serán: aisladores con núcleo de plomo, disipadores de energía de fluido viscoso y encamisado con fibra de carbono, razón por la cual con los diferentes resultados obtenidos se realizará una comparación y estos según la norma E030 Diseño sismorresistente. Los resultados que se obtuvieron nos dieron a conocer que la edificación usando como reforzamiento los aisladores elastomérico con núcleo de plomo tuvo un porcentaje de reducción de derivas máximas de 68.84%, por otro lado la edificación con reforzamiento disipador de energía de fluido viscoso tuvo una reducción de derivas de 67.51%, y la edificación con reforzamiento con encamisado con fibra de carbono tuvo una reducción de derivas de 35.12%, entre el reforzamiento con aisladores elastomérico y disipador de energía hubo una diferencia significativa de 1.33% , entre el reforzamiento de disipador de energía y encamisado 32.39% y entre el aislador elastomérico y el encamisado una diferencia de 33.72%, con estos resultados se llega a la conclusión de que la edificación con aisladores elastoméricos con núcleo de plomo tiene un mejor rendimiento que los otros dos tipos de reforzamiento

Evaluación comparativa de la respuesta sísmica del pabellón de ingeniería de la UAC, sin y con aisladores de base y amortiguadores de fluido viscoso sometidos a vibraciones aleatorias

El sismo es un fenómeno natural que produce gran destrucción en cualquier zona, los desastres son dependientes de su intensidad y magnitud; mitigar este efecto en cualquier estructura es campo de acción de la Ingeniería Civil a nivel mundial. El Perú es parte del Cinturón de Fuego del Pacífico, debido al fenómeno de subducción entre las placas tectónicas de Nazca y Sudamericana, además presenta una sismicidad por fallas geológicas corticales, por tal razón, está expuesto a movimientos sísmicos que ocasionan daño estructural y pérdida de vidas. En la presente tesis se hace uso del análisis dinámico tiempo historia “Fast no lineal”, para los controladores sísmicos empleados (aislador elastomérico con núcleo de plomo y disipador de fluido viscoso), utilizando el software ETABS-2017 al bloque “B” del pabellón de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad Andina del Cusco (UAC), sometido a 7 sismos reales, ocurridos en lugares con idéntica zona sísmica, los que fueron debidamente escalados; sismos sintéticos de comportamiento armónico y aceleraciones espectrales de la (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) Diseño Sismorresistente. La estructura es analizada dinámicamente en tres condiciones Base Fija, Base Aislada y Base Aislada con Amortiguamiento Viscoso. Para el análisis de la estructura con base fija se utiliza la Norma E.030 Diseño Sismorresistente, (2018, para la estructura con base aislada, se utiliza la Norma E.031 Aislamiento Sismico, (2019) Aislamiento Sísmico, y para la estructura con Base Aislada y Amortiguamiento Viscoso, se utiliza como complemento Norma UBC 97, (1997), con el objetivo de comparar la respuesta sísmica de la estructura de base aislada y estructura de base aislada con amortiguador viscoso, respecto de la estructura de base fija, llegando a determinar su periodo natural de vibración de la estructura de base fija en 0.653s en la dirección Y-Y, mientras que en el eje X-X es de 0.49s; Para la estructura aislada y aislada incorporada con amortiguamiento viscoso se determinó un periodo natural de vibración de 2.89s en la dirección Y-Y y en el eje X-X es de 2.76s. La respuesta de la estructura en términos de fuerzas cortantes se ven reducidas para la estructura con base aislada hasta en un 82.66% en el eje “Y” y 84.97% para el eje “X”. Para la estructura de base aislada incorporada con amortiguamiento viscoso en la base, se reduce hasta en un 77.15% en el eje “Y” y 84.92% en el eje “X” respecto de base fija. El desplazamiento absoluto del sistema de base aislada aumenta en un 1499.79% en el eje “X” y 1208.80% en el eje “Y” y en la estructura con aisladores con amortiguador viscoso, aumenta en 1499.79% en el eje “X” y 1120.61% en el eje “Y” respecto a la estructura de base fija correspondiente al primer nivel de entrepiso. En relación con los desplazamientos relativos, el modelo de base aislada disminuye hasta en un 80.76% en el eje “X” y 70.66% en el eje “Y”; y para el modelo con aisladores incorporado con amortiguador viscoso, disminuye hasta en un 81.11% en el eje “X” y 62.87% en el eje “Y”. Llegando a la conclusión principal que la mejor respuesta sísmica la tiene el sistema de base aislada sin complemento alguno. El factor de Amortiguamiento para la estructura de Base Fija es de 4.67% en el Eje “X” y de 5.01% en el eje “Y”, en la estructura de Base Aislada es de 14.55% en el eje “X” y de 15.36% en el eje “Y” y en la Estructura de Base Aislada Amortiguada es de 14.45% en el eje “X” y de 15.08% en el eje “Y".The earthquake is a natural phenomenon that produces great destruction in populated areas where the knowledge of vibration control is insipient, disasters are axis and 62.87% on the “Y” axis. Reaching the main conclusion that the best seismic response is the isolated base system without any complement. dependent on their intensity and magnitude; Mitigating this effect in any structure is the field of action of Civil Engineering worldwide. Peru is part of the Pacific Ring of Fire, due to the subduction phenomenon between the Nazca and South American tectonic plates, it also presents seismicity due to cortical geological faults, for this reason, it is exposed to seismic movements that cause structural damage and loss of lives. In this thesis, the dynamic analysis time history “Fast non-linear” is used for the seismic controllers used (elastomeric isolator with lead core and viscous fluid dissipator), using the ETABS-2017 software to block “B” of the pavilion from the Faculty of Engineering and Architecture of the Andean University of Cusco (UAC), subjected to 7 real earthquakes, which occurred in places with the same seismic zone, which were duly scaled; Synthetic earthquakes with harmonic behavior and spectral accelerations of (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) Seismic-resistant Design. The structure is dynamically analyzed in three conditions Fixed Base, Insulated Base and Insulated Base with Viscous Damping. For the analysis of the structure with a fixed base, (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) is used, for the structure with an isolated base, (Norma E.031 Aislamiento Sismico, 2019)Seismic Isolation is used, and for the structure with an Insulated Base and Viscous Damping, is used as a complement (Norma UBC 97, 1997), with the objective of comparing the seismic response of the isolated base structure and the isolated base structure with viscous damper, with respect to the fixed base structure, determining its Natural period of vibration of the fixed base structure at 0.653s in the YY direction, for the isolated and isolated structure incorporated with viscous damping, a natural period of vibration of 2.89s was determined in the YY direction. The response of the structure in terms of shear forces is reduced for the structure with insulated base up to 82.97% in the "Y" axis and 88.30% for the "X" axis. For the insulated base structure incorporated with viscous damping in the base, it is reduced up to 82.88% in the “Y” axis and 88.39% in the “X” axis compared to the fixed base. The absolute displacement of the insulated base system increases by 1499.79% in the “X” axis and 1208.80% in the “Y” axis and in the structure with viscous damper insulators, it increases by 1546.31% in the “X” axis and 1120.61% on the “Y” axis with respect to the fixed base structure corresponding to the first mezzanine level. In relation to the relative displacements, the isolated base model decreases up to 80.76% in the “X” axis and 70.66% in the “Y” axis; and for the model with insulators incorporated with viscous damper, it decreases up to 81.11% on the “X”Tesi

Análisis Comparativo entre Sistemas de Concreto Armado y Estructuras de Acero en el Diseño de un Edificio

En la presente tesis se formuló el problema general: ¿Cuáles son los parametros que diferencian los sistemas de concreto armado y estructura de acero en el diseño de un edificio de 05 pisos?, el objetivo general: Comparar los parametros que diferencian los sistemas de concreto armado y estructura de acero en el diseño de un edificio de 05 pisos.; y la hipótesis general: Existen parámetros diferenciables que constituyen una alternativa ventajosa del sistema de acero estructural frente al sistema de concreto armado en el diseño de un edificio de 5 pisos.. El método empleado fue el científico, teórico, hipotético - deductivo y con una orientación cuantitativa. El tipo de investigación utilizado fue aplicada, de nivel Descriptivo – Explicativo y de diseño Experimental, en su modo de pre – experimento con medición de post prueba con un solo grupo. La población muestra estuvo conformada por un edificio de 05 niveles para usos habitacionales propiedad de la Sra. Luz Amanda Laura Mendoza, ubicado en el Distrito de San Jeronimo de Tunan, que se diseñara por sistemas de concreto armado y acero estructural. Se llego a la conclusión de la presente investigación: En las edificaciones de departamentos de 5 niveles existen parámetros diferenciables entre el Sistema de Acero Estructural frente al de Concreto Armado debido al empleo de materiales de alta resistencia ante las solicitaciones de cargas, es un material más ductil ante las deformaciones, rápidez en rendimientos de construcción, se pueden cubrir grandes luces en las vigas reticuladas, menos peso estructural y menores desplazamientos en caso de sismo.Tesi

Evaluación de la vulnerabilidad sísmica para el reforzamiento estructural de Monumentos Históricos de la Basílica y Convento de San Francisco, Arequipa - 2022

La investigación tiene como objetivo evaluar la vulnerabilidad sísmica para el reforzamiento estructural de la Basílica de San Francisco. Para tal efecto, la metodología empleada tiene las siguientes características: aplicado, no experimental y descriptivo. La población es toda iglesia declarada patrimonio histórico de la ciudad de Arequipa, la muestra es la estructura mencionada y es evaluada mediante dos métodos: Índice de Vulnerabilidad y Elementos Finitos. Los resultados demuestran que la estructura presenta una vulnerabilidad sísmica media, según la evaluación cualitativa se obtiene un Iv de 196.25 y con la evaluación cuantitativa se tiene una deriva de 0.0046 en la bóveda y cúpula, además el esfuerzo actuante (114.92 kgf/cm2) es mayor al esfuerzo resistente (80 kgf/cm2) en un 43.65%. Entonces, se proponen los reforzamientos con elementos de concreto y encamisado con acero. Se concluye que la evaluación permite realizar el reforzamiento de la estructura porque presenta una vulnerabilidad media, es decir; puede resultar afectado en algunos elementos, pero no sufrirá un colapso, el reforzamiento del encamisado con acero es más idóneo para reducir su vulnerabilidad, ya que las derivas de la bóveda, cúpula se mantienen por debajo del 0.5% establecido en la normativa, además, los esfuerzos actuantes disminuyen en un 43.10%

Análisis comparativo del diseño estructural de una edificación con sistema de acero convencional y acero con amortiguadores, en la ciudad de Chiclayo

El presente proyecto de investigación, buscó realizar el análisis comparativo del diseño estructural de una edificación de ocho niveles con sistema de acero convencional y acero con amortiguadores, en la ciudad De Chiclayo, con el propósito de evaluar las ventajas y desventajas técnicas, económicas y ambientales, para ser precisos: estructuración, tiempos de construcción, facilidades de montaje, precios de los materiales, costos en la mano de obra e impactos ambientales; debido a que todas estas características generan un impacto financiero alto en las construcciones. Recordando que la ingeniería estructural tiene la responsabilidad de cumplir con la normativa para el diseño óptimo y correcto, que deje la seguridad pública satisfecha, el presente proyecto cuenta con las siguientes fases: I) Recopilación y análisis de información, II) Desarrollo del análisis en base a los sistemas de estructuración seleccionados, III) Realización de los diseños de acuerdo a la normativa correspondiente, IV) Comparación técnica, económica, ambiental y resultados finales