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 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.

El resultado del presente trabajo de tesis será la estructuración, análisis y diseño de una edificación de vivienda multifamiliar en el distrito de Miraflores, en el departamento de Lima. Este proyecto, resulta interesante por ser un edificio en esquina, es decir, cuenta con doble fachada por lo que tendrá una concepción más atractiva desde el punto de vista estructural. Por otro lado, la edificación tiene un área de terreno de 320 m2, será desarrollado cumpliendo la normativa peruana para habilitaciones urbanas, teniendo en cuenta que el proceso de diseño se centra en buscar la opción más viable de estructuración frente a las solicitaciones sísmicas, evitando estructuras sobredimensionadas, ya que esto genera sobre costos para un proyecto. El proyecto arquitectónico está pensado en la distribución de departamentos dúplex y tríplex, lo que conlleva tener un mayor criterio en el desarrollo de la estructuración, llevando a cabo una correcta compatibilización de espacios, además, de brindar confortabilidad y seguridad para los usuarios. El tipo de sistema estructural escogido se compone por pórticos de concreto armado y muros estructurales, que se encargarán de tomar las fuerzas sísmicas para un mejor comportamiento de la estructura. Para las losas se utilizarán diversos tipos como aligerados en una y dos direcciones y losas macizas en base a la necesidad de uso. En lo que respecta a la cimentación, principalmente, es la composición de muros de contención debido a los sótanos, así como para los elementos verticales se utilizarán zapatas aisladas y conectadas. El análisis de solicitaciones se presenta mediante el modelado en el programa SAP2000. Finalmente, el desarrollo del presente trabajo sigue los requerimientos del Reglamento Nacional de Edificaciones, específicamente en las normas siguientes: Norma Técnica E.020 Cargas, Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente, Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones y la Norma Técnica E.060 Concreto Armado.

El trabajo de tesis consiste en el análisis y diseño estructural de los elementos que conforman un edificio multifamiliar de siete niveles ubicado en el distrito de Surquillo. El edificio cuenta con un primer nivel cuyo uso está destinado a estacionamientos, y seis niveles de vivienda, de los cuales cuatro son típicos. El área total del terreno es de 220 m², mientras que el área total construida es de 1120 m². En el primer capítulo de la tesis, se describe con mayor detalle las características de la edificación, además se presentan las normas empleadas en el desarrollo del análisis estructural y el diseño en concreto armado en capítulos posteriores. Por otro lado, se mencionan las cargas empleadas y las propiedades de los materiales utilizados. En el segundo y tercer capítulo, se desarrolla el análisis estructural: en el primero de los mencionados, se explican los criterios utilizados para la estructuración y dimensionamiento de los elementos estructurales mientras que en el tercer capítulo se ahonda en el procedimiento de análisis sísmico, partiendo de asunciones importantes como la del diafragma rígido y su respectiva justificación; se detallan los resultados del análisis sísmico y se comparan con las exigencias de la norma E.030 vigente. Seguidamente, del cuarto al séptimo capítulo, se desarrolla el diseño en concreto armado de la súper estructura según lo estipulado en la norma E.060. De acuerdo con lo requerido, se diseñan los elementos de acuerdo a las filosofías de diseño expuestas en el primer capítulo: por flexión, por corte y por capacidad; y se exponen ejemplos detallados para cada uno de los siguientes elementos: losas, vigas, columnas y muros de concreto. El octavo capítulo se refiere a la sub estructura compuesta por cimentaciones aisladas, combinadas y conectadas por vigas de cimentación. Se exponen las verificaciones de presiones en la planta de cimentaciones, por corte y por punzonamiento. Para cerrar el capítulo se presenta un ejemplo detallado de diseño de una cimentación conectada junto con el diseño respectivo de la viga de cimentación por flexión y por corte. Finalmente, en los capítulos noveno y décimo, se detalla el diseño para elementos complementarios como escaleras y cisterna. Adicionalmente, se destina un capítulo exclusivo para la exposición de conclusiones y comentarios del presente trabajo de tesis. En los anexos se encuentran los planos de estructuras elaborados.