Ingeniero Civil / Actualmente se ha construido un nuevo laboratorio de estructuras entre el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile e IDIEM. Dicho laboratorio, debe ser implementado con instrumentos que permitan estudiar y cuantificar diversos esfuerzos y resistencias de elementos estructurales. Es por ello, que el objetivo del presente trabajo de título es diseñar, fabricar y montar una instalación experimental, en la cual se puedan medir directamente los esfuerzos, rotaciones y deformaciones comprometidos en conexiones y elementos presentes en una configuración viga - columna. Este trabajo de título, incluye el diseño estructural de las diferentes componentes de la instalación, tales como anclajes, uniones a la probeta de ensayo y elementos secundarios que permitan el correcto ensayo de la probeta en cuestión. Además, se suma la instrumentación necesaria para medir los esfuerzos, rotaciones y deformaciones producidas por la aplicación de fuerzas, tanto en las uniones como en el punto de aplicación de estas y en los extremos de la probeta. Del diseño se desprende el dimensionamiento de diferentes componentes, las cuales debieron enviarse a fabricar a una maestranza asociada. El desarrollo de esta instalación experimental comprende la adaptación a un sistema de control ya existente en equipos del Departamento de Ingeniería Civil. De esta manera se instrumentará y calibrará la instalación de modo de que se puedan obtener y los posibles estados críticos de las conexiones de diferentes probetas en estudio, en donde, estas están diseñadas para reproducir ciertos modos de falla que se estudiarán. Se compara la instalación diseñada con otras instalaciones similares en Chile y el mundo, dado que este tipo de probetas han sido estudiadas en diferentes establecimientos de investigación. Esto sumado a que se confecciona un manual de usuario, para el correcto y seguro uso de la instalación experimental, esto debido a la magnitud de las fuerzas que se aplicarán a la probeta. Se debe mencionar que el diseño se realizó con un factor de utilización bajo, además, en el montaje se realizan algunas recomendaciones para tener en consideración en el diseño. Y se muestra hasta el punto en que se logró realizar el montaje de la instalación experimental.

El presente trabajo académico muestra el proceso de diseño de una edificación multifamiliar de 4 pisos ubicada en los Huertos de Villa en el distrito de Chorrillos. Este trabajo presenta el diseño de las distintas especialidades que intervienen en el proceso de un proyecto de edificación, tales como estructuras, geotecnia, instalaciones eléctricas, instalaciones sanitarias, planificación y presupuesto de obra. Añadiendo a lo anterior, el presente trabajo también presenta un estudio relacionado a la reducción de los impactos ambientales que se generar del uso de las edificaciones. Este estudio se realiza a través de la implementación de ciertos atributos sustentables que pueden suplantar a accesorios o materiales comunes en edificaciones como pinturas, accesorios sanitarios, luminarias, entre otros. Por todo lo anterior, el presente estudio refleja la aplicación de conocimientos de geotecnia, diseño estructural, instalaciones en edificación y planificación de construcción de obra a través de cálculos numéricos, y elaboración de documentos como planos y memorias de cálculo. Además, presenta un estudio de una posible alternativa de sustitución de materiales para la reducción del impacto ambiental por el uso de la vivienda.

La implementación de técnicas de optimización es de fundamental importancia en el diseño de estructuras construidas con materiales compuestos. Esto se debe a que dicho diseño involucra una gran cantidad de variables que generan problemas de optimización multimodales sujetos a restricciones de diversa índole. Además, hay situaciones de diseño en las que, por distintas razones, es necesario abordar la minimización de distintos objetivos en forma conjunta. Esto conduce a la aplicación de formulaciones multiobjetivo. Asimismo, existen situaciones en las cuales los datos iniciales del problema de diseño no son totalmente precisos, o bien, es de interés conocer el comportamiento de la estructura ante pequeños cambios en dichos datos. Esta incertidumbre en las condiciones iniciales del problema puede ser considerada en el esquema de diseño mediante la aplicación de modelos específicos desarrollados a tal efecto. Desde el punto de vista estructural, la esbeltez que en muchos casos posee este tipo de estructuras genera la necesidad de conocer su comportamiento en lo que respecta a la estabilidad global y local de las mismas. En esta tesis se presentan distintos esquemas destinados al diseño óptimo multiobjetivo de vigas de pared delgada de eje recto o curvo, construidas con materiales del tipo Plástico Reforzado con Fibras (FRP, por sus siglas en inglés). El análisis estructural se realiza mediante la aplicación de un modelo teórico de tipo viga que considera flexibilidad por corte debida a flexión y alabeo. En base a esta teoría y con el interés de formular un problema de diseño analítico, se obtienen soluciones explícitas aproximadas para evaluar distintos parámetros estructurales, tales como cargas críticas de pandeo global, desplazamientos máximos y tensiones. Por otra parte, se aplica una estrategia para el análisis del pandeo local en base a la teoría de placas para verificar la estabilidad local de vigas rectas y curvas construidas con materiales isótropos o compuestos de configuración ortótropa. Para obtener diseños que contemplen la posibilidad de alcanzar diferentes objetivos, se implementan distintos métodos que consideran conjuntamente aspectos de estabilidad, desplazamiento y peso propio de la estructura como objetivos principales. Se analiza el efecto producido por variaciones en las cargas aplicadas a la estructura mediante un modelo matemático de incertidumbre. Este modelo se basa en el análisis del peor escenario posible, aplicándose el método de anti-optimización. Se consideran restricciones estructurales, geométricas y operativas que contemplan condiciones de resistencia, inestabilidad local y geometría de la sección, entre otras. Los esquemas de diseño óptimo propuestos se resuelven mediante la aplicación de distintos métodos heurísticos que permiten obtener soluciones óptimas de carácter global. Se utilizan las técnicas Simulated Annealing, Simulated Annealing Caótico y Algoritmo Genético. / The implementation of optimization techniques is of fundamental importance in the design of structures built with composite materials. This is because the design involves a lot of variables that generate multimodal optimization problems, subject to constraints of diverse nature. In addition, there are design situations in which for various reasons, it is necessary to address different minimization objectives jointly. This leads to the application of multiobjective formulations. There are also situations in which the initial data of the design problem is not entirely accurate, or is of interest to know the behavior of the structure against small changes in data. This uncertainty of the initial conditions can be considered in the design scheme by applying specific models developed for such purpose. From a structural standpoint, the slenderness that in many cases these structures have generates the need to understand their behavior with respect to global and local stability. This thesis presents different schemes for multiobjective optimal design of thin-walled beams, with straight or curved axis, built with materials of the type Fiber Reinforced Plastics (FRP). The structural analysis is performed by applying a theoretical beam model allowing shear flexibility due to bending and warping. Based on this theory, and with the interest to develop an analytical design problem, approximate explicit solutions are obtained in order to evaluate various structural parameters such as global critical buckling loads, maximum displacements and stresses. On the other hand, a strategy based on the plate theory is applied to analyze local buckling in order to verify the local stability of straight and curved beams made with isotropic materials or composites with orthotropic configuration. In order to obtain designs which consider the possibility of achieving various targets, different methods are implemented to jointly regard issues of stability, displacement and weight of the structure as main targets. The effect of variations in the loads applied to the structure is analyzed by applying a mathematical model of uncertainty. This model is based on the analysis of the worst feasible scenario, applying the anti-optimization method. Structural, geometric and operational constraints are considered which contemplate conditions of strength, local instability and sectional geometry, among others. The proposed optimal design schemes are solved by the application of different heuristic methods that allow obtaining global optimal solutions. The techniques employed are Simulated Annealing, Chaotic Simulated Annealing and Genetic Algorithm.

La presente tesis tiene como objetivo elaborar los planos estructurales completos de un edificio multifamiliar de siete pisos ubicado en la ciudad de Lima, en el distrito de Miraflores. El proyecto cuenta con un primer piso que estará destinado a estacionamientos, siete pisos típicos destinados a vivienda multifamiliar con una altura de piso a piso de 2.65 m y azotea. Se ejecutará en un terreno de 1401.61 m2 con capacidad portante de 4 kg/m2 cada 1.50 m de profundidad. El terreno cuenta con 3360 m2 construidos, con 26.3 m de frente y 52.1 m de largo. El sistema estructural está compuesto por muros de corte o placas, combinados con pórticos de columnas y vigas de concreto armado. Las placas están distribuidas de manera adecuada en ambas direcciones principales, ya que serán las encargadas de controlar los desplazamientos laterales. El edificio consta de un sistema de techado de losas aligeradas y una losa maciza. Las losas aligeradas tienen 20 cm de peralte y están armadas en una sola dirección. Asimismo, la losa maciza tiene 20 cm de peralte. La metodología utilizada para completar desarrollar el proyecto fue realizar una adecuada estructuración de los elementos estructurales, su predimensionamiento, el metrado de cargas, posteriormente se realizó un análisis sísmico estático y dinámico, se realizó el diseño de dichos elementos, y por último se dibujaron los planos estructurales. Para ello se empleó la Norma Peruana de Cargas E.020, de Norma Peruana de Diseño Sismo resistente E.030 y la Norma Peruana de Concreto Armado E.060.

Los edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) son predominantemente empleados como viviendas sociales en el Perú. Debido a algunas de sus características, se estima que su desempeño sísmico es menor que el de los edificios con muros convencionales de concreto armado. Diferentes tecnologías de protección pueden utilizarse para mejorar su desempeño ante sismos severos, pero estas pueden ser inviables económicamente. Por esta razón, en la presente tesis se evalúa la factibilidad de aplicar el sistema de aislamiento sísmico a un EMDL ubicado en la zona de mayor riesgo sísmico del Perú, un inmueble aún no construido y representativo de los existentes en la costa peruana. El objetivo es cuantificar el sobrecosto de aislar sísmicamente un EMDL situado en un contexto de riesgo. Para llevar a cabo este cometido, se han planteado dos edificios: uno de base fija y otro con la misma disposición y tipo de muros, pero implementado con aisladores sísmicos en su base. Ambos se modelaron computacionalmente para analizarlos y luego diseñarlos estructuralmente. Con base en los planos resultantes del diseño, se procedió a estimar y comparar los costos de construcción de los dos edificios. Los resultados muestran que el aislamiento sísmico del EMDL escogido reduce efectivamente sus solicitaciones sísmicas de diseño. Sin embargo, la reducción de costos en la superestructura no es suficiente para compensar el costo de la implementación del sistema de aislamiento, el cual cuenta con vigas que soportan los muros, aisladores elastoméricos y deslizadores planos que trabajan en paralelo. Finalmente, al ser el costo total de construcción del edificio aislado 19.4 % mayor que el del edificio con base fija, se concluye que no es atractivo económicamente aislar el EMDL elegido.

El Perú es uno de los países que, al estar ubicado en la zona de subducción de dos placas tectónicas, debe contar con edificaciones que se comporten adecuadamente ante las solicitaciones sísmicas. Por ello, es de suma importancia realizar diseños estructurales competentes y acordes al uso que se les vaya a dar. Como aporte a esta idea, la presente tesis busca exponer el análisis y diseño estructural de un edificio multifamiliar de concreto armado de ocho pisos ubicado en el distrito de San Isidro, ciudad de Lima. Se toma como base un plano de arquitectura planteado y modificado, a partir del cual se realiza la estructuración y predimensionamiento. Posteriormente, se llevan a cabo los análisis estático y dinámico en el programa ETABS, teniendo en cuenta las normas E.020 Cargas y E.030 Diseño Sismorresistente del Reglamento Nacional de Edificaciones. A continuación, con los resultados obtenidos se diseñan los elementos estructurales verificando que cumplan con los parámetros de la norma E.060 Concreto Armado. Finalmente, se elaboran los planos estructurales y la memoria descriptiva del proyecto.

Esta tesis desarrolló el análisis y diseño estructural de un edificio de oficinas de once pisos y tres sótanos, ubicado en la ciudad de Lima, sobre un suelo con presión admisible de 42 ton/m2. El sistema estructural del edificio se conformó por pórticos compuestos de vigas, columnas y muros de concreto armado que le proporcionaron al edificio la rigidez y resistencia necesarias para soportar las solicitaciones sísmicas y de gravedad. El sistema de techos usado fue de losas macizas. La cimentación se constituyó de zapatas aisladas, excéntricas y combinadas para transmitir estas cargas hacia el suelo. Para el análisis estructural se desarrolló un modelo tridimensional, donde se modelaron las placas, columnas y vigas. En este modelo, los techos se representaron por áreas cargadas cuya función fue transmitir las cargas de gravedad hacia las vigas y elementos verticales, asimismo se asignaron diafragmas rígidos en cada nivel para asumir el desplazamiento lateral uniforme de la estructura. Para el análisis de los techos se usaron modelos de elementos finitos por separado. Las cargas que se asignaron al edificio se tomaron de la Norma de Cargas NTE E.020. La deriva máxima obtenida en la dirección más flexible del edificio (paralela a la fachada) fue 6.38‰ y la deriva máxima en la dirección más rígida fue 3.97‰, ambas menores al 7‰ establecido en la Norma de Diseño Sismorresistente NTE-030. El diseño de los elementos se realizó bajo el método de resistencia última, siguiendo los criterios de diseño por flexión, flexocompresión, corte y capacidad por cortante establecidos en la Norma de Concreto Armado NTE E.060.

DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE VIVIENDA DE SEIS PISOS EN CONCRETO ARMADO” Tesis para obtener el título profesional de Ingeniero Civil Autor: JOSE CARLOS MESTANZA LEON Asesor: JUAN ALEJANDRO MUÑOZ PELAEZ 09857570 https://orcid.org/0000-0002-3719-4721 Lima, Mayo de 2021 La presente tesis desarrolla el análisis y el diseño estructural de un edificio de concreto armado de seis pisos situado en esquina y destinado a vivienda multifamiliar. El proyecto tiene un área construida de 1115.4 , cuenta con 11 departamentos y 9 estacionamientos. Está ubicado en el distrito de Miraflores y se encuentra sobre un terreno con capacidad portante de 4 / de perfil S1. El objetivo del presente proyecto es obtener el diseño sismorresistente del edificio de acuerdo a las Normas Técnicas de estructuras vigentes. El edificio al no contar con sótanos y al ubicarse en esquina, los estacionamientos se ubican a lo largo de dos frentes que dan hacia la calle, lo que genera una complicación al momento de estructurar y colocar muros de corte. En los primeros capítulos se muestra cómo se resuelve este problema de estructuración. Seguidamente, se predimensionan los elementos siguiendo reglas prácticas, para luego realizar el metrado de cargas manualmente. Posteriormente se realizó el modelo estructural en el programa ETABS con el cual se compara el metrado por gravedad con los obtenidos manualmente. Luego se procedió a realizar el análisis sísmico, con el propósito de verificarlos con las disposiciones de la Norma de Diseño Sismorresistente tales como derivas de entre piso y la resistencia a corte. Finalmente, con los resultados anteriores, se procede al diseño de las losas, vigas, columnas, placas, cimentaciones, escaleras y tabiques. Para la realización del diseño se busca cumplir con lo establecido en la Norma Técnica de Edificación NTE E.060 Concreto Armado. Por último, se realizó comentarios acerca de los resultados y las conclusiones obtenidas del proyecto.

El objetivo del presente trabajo es desarrollar cuatro hojas de cálculo para el análisis y/o diseño estructural de los siguientes elementos de concreto armado: vigas continuas, muros de corte, muros de contención y losas macizas. A través de estas hojas de cálculo se acelera la parte numérica del procedimiento de diseño y permite que el ingeniero se ocupe de otras partes del procedimiento tales como la evaluación de opciones y la compatibilización con arquitectura. El resultado final es un aumento de la calidad del diseño estructural. La principal ventaja en el uso de estas hojas de cálculo en comparación con los programas convencionales de cálculo y diseño radica en que estos últimos, al ser extranjeros, no están adaptados totalmente a las normas peruanas actuales, especialmente en los aspectos sísmicos que son únicos de cada región. Se utilizaron funciones avanzadas y macros para mejorar la presentación y los cálculos de cada hoja de cálculo. Se desarrolla tanto los temas teóricos como los algoritmos que se utilizaron en cada hoja. Asimismo se realiza verificaciones con otros programas comerciales o cálculos manuales para demostrar su validez. Por último se presenta en el anexo ejemplos de aplicación de cada una de las hojas de cálculo y además un CD con los archivos en digital.

El presente trabajo tiene como objetivo el análisis, diseño estructural y presupuesto de materiales para elementos estructurales de un edificio multifamiliar de concreto armado de siete pisos, ubicado en el distrito de San Borja, Lima. El edificio se ubica en un terreno rectangular de 454 m2, perteneciente a un condominio de edificios con estacionamientos comunes. El área techada de 322 m2 se distribuye de la siguiente manera: el primer nivel está destinado para el ingreso al lobby y el área restante corresponde a cuatro departamentos. Los pisos superiores tienen una planta típica con cuatro departamentos por piso siendo en total son veintiocho departamentos. Para estos se incluyó un ascensor y una escalera común. La estructuración y predimensionamiento se determinó utilizando los criterios consolidados en los cursos de concreto armado y respetando la configuración arquitectónica. En el diseño, se utilizó un sistema estructural constituido por muros de corte y pórticos en ambas direcciones del análisis. La finalidad de esto es tener la posibilidad de tener un control de los desplazamientos laterales, brindando una adecuada rigidez a la estructura. Los elementos horizontales son losas aligeradas en una dirección y una losa maciza en ambas direcciones para el área central en planta. A partir de lo anterior, se realizó el metrado de cargas y análisis sísmico de la estructura de acuerdo a la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente E.030., corroborándose que los resultados respeten los rangos y límites establecidos. Para el análisis de cargas se construyó un modelo en 3D con el programa ETABS. En este, los techos fueron representados como diafragmas rígidos en tres grados de libertad. Se diseñó cada elemento estructural de acuerdo a los lineamientos de la Norma Peruana de Concreto Armado E.060. Estos son: losas aligeradas, losa maciza, vigas, vigas chatas, columnas, muros de corte, escaleras y cimentación del edificio.