En el presente trabajo de tesis se desarrolló el análisis y diseño estructural de un edificio de cinco pisos destinado para viviendas. El edificio se ubica en el distrito de Magdalena del Mar, Lima. El sistema estructural del edificio está compuesto fundamentalmente por muros delgados de concreto armado de 10cm de espesor y losas macizas; la cimentación es una platea de 0.30m de espesor. En la dirección con menor densidad de muros, fue necesario usar vigas de acoplamiento para lograr una mejor distribución de las solicitaciones sísmicas y así descongestionar la armadura en algunos muros. El análisis del edificio se desarrolló usando un modelo tridimensional en el programa de computación ETABS. Para los muros, los resultados del análisis por cargas de gravedad del programa de cómputo fueron comparados con los metrados de las cargas muerta y viva empleando áreas tributarias; los resultados fueron similares. El análisis por cargas de gravedad de las losas se hizo usando modelos de paños independientes junto a las tablas de Kalmanok. Las aceleraciones de las solicitaciones sísmicas se representan por espectros de pseudo-aceleraciones siguiendo las especificaciones de la norma peruana E.030. Debido a la gran densidad de muros, los resultados del análisis sísmico indican que el edificio tendría derivas del orden de 1.1‰ y 0.4‰ en las direcciones principales del edificio; estos valores son inferiores a la máxima deriva permitida por la norma peruana E.030 (5‰). El diseño de los muros se hizo usando las especificaciones de la norma E.060 para muros de ductilidad limitada. En todos los casos, para el refuerzo en los extremos, se usaron varillas de 12mm y 8mm. El refuerzo para cortante correspondió al mínimo establecido. Las vigas de acoplamiento en los extremos de las caras de las fachadas (de 0.10x1.02m) se armaron con una sola malla y refuerzo concentrado de 1/2”. / Tesis

El proyecto consta del diseño de 9.941 km de carretera y obras de arte requeridas, así como diseño de superficie de rodadura a nivel de micro pavimento, uniendo los pueblos de Tunaspampa, El Chito, El chileno y Polulo. Durante el desarrollo del proyecto se realizaron los estudios de ingeniería básica para carreteras, tales como: estudio de tráfico, estudio de rutas, estudio topográfico, estudio de mecánica de suelos, estudio de canteras, estudio de fuentes de agua y estudio hidrológico de subcuencas; de los cuales se detallan los resultados obtenidos en el presente documento. Así mismo se realizó el diseño geométrico en planta, perfil y sección transversal siguiendo los parámetros técnicos de diseño para una carretera de tercera clase establecidos por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones, a través del Manual de Carreteras Diseño Geométrico 2018. Además, se realizó el diseño de la superficie de rodadura a nivel de Estabilización con micro pavimento de acorde a las recomendaciones del Manual de Carreteras suelos, geología, geotecnia y pavimentos del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. / Tesis

El mayor porcentaje de damnificados y victimas mortales que ocasiona un evento sísmico intenso es debido a la falla y colapso de las edificaciones de albañilería, especialmente aquellas construidas sin ningún criterio técnico. El problema principal de la autoconstrucción de viviendas es que son sísmicamente vulnerables debido a que tienen inadecuada configuración estructural, uso de materiales de baja calidad, mano de obra no calificada, etc. En las últimas décadas, la población de Lima ha mostrado un crecimiento exponencial acompañado de una expansión urbana desorganizada. Lima ha tenido una expansión horizontal con una proliferación de viviendas y edificaciones de pocos pisos hasta 2-3 pisos), construidos en su mayoría con ladrillos de arcilla cocida. Se estima que un 60% de las viviendas peruanas son autoconstruidas. Por lo tanto, es altamente probable que ante un sismo severo, muchas de estas viviendas colapsen. El presente trabajo se enfocó en la construcción de curvas de capacidad e identificar tres estados de daño asociados con el desempeño estructural y metodologías de reparación de los muros de albañilería confinada. Con el propósito de que puedan ser usadas para la construcción de funciones de fragilidad. Estas curvas de fragilidad son muy útiles para evaluar la vulnerabilidad sísmica de las estructuras de albañilería confinada y para estimar las pérdidas económicas inducidas por sismos. Para ello, se desarrolló una campaña experimental que consistió en construir nueve muros a escala natural (de un nivel) que posteriormente fueron ensayadas bajo carga lateral cíclica en su plano. Los ensayos cíclicos fueron realizados en el laboratorio de estructuras de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), siguiendo los lineamientos del FEMA 461. Se ensayaron tres (3) muros con carga vertical equivalente a 3 niveles y seis (6) muros sin carga vertical. De estos últimos, tres (3) muros fueron ensayados hasta un límite de reparabilidad con la finalidad de repararlos y ensayarlos nuevamente. Como parte preliminar a los ensayos cíclicos se realizaron pruebas de control en unidades de arcilla y en el mortero. Así mismo, se elaboración de prismas de albañilería que permitieron caracterizar las propiedades mecánicas de la albañilería. Del análisis de resultados, la curva de capacidad fue simplificada con tres puntos notables: (a) Límite elástico, asociado a un drift de 0.12% (muros con y sin carga vertical), (b) Resistencia máxima a carga lateral, para un drift de 0.58% (muros sin carga axial) y 0.47% (muros con carga axial), (c) Estado último, para un drift de 0.87% (muros sin carga axial) y 0.65% (muros con carga axial). También se evaluó la rigidez lateral, la cantidad energía disipada, el amortiguamiento viscoso equivalente y la ductilidad. / Tesis

Esta tesis consiste en un estudio histórico sobre la evolución reciente del diseño estructural. Parte de la hipótesis de que la búsqueda de la eficacia y la optimización de las estructuras, emprendida en el siglo XVII con el nacimiento de la Era Moderna, continúa hasta nuestros días y ha provocado en los últimos 60 años el surgimiento de un nuevo nivel de complejidad en la geometría, el diseño, el cálculo y la fabricación de los proyectos arquitectónicos. Supone además que esta búsqueda tiene como principal objetivo la producción de estructuras bellas, racionales y económicas. Específicamente, pretende realizar un análisis del modo en que la búsqueda de la eficacia y la optimización de las estructuras ha evolucionado a lo largo de la segunda mitad del siglo XX y principios del siglo XXI bajo la influencia de nuevos conceptos surgidos a partir del desarrollo de las teorías científicas enmarcadas en la Teoría General de Sistemas, tales como complejidad, azar, autoorganización, emergencia, nolinealidad y fractalidad. El trabajo ha sido dividido en tres partes de modo de analizar la evolución reciente de tres tipologías estructurales que, si bien no abarcan la totalidad de los tipos estructurales empleados en la arquitectura, han sido consideradas como representativas de lo acontecido en la evolución reciente de la disciplina. Dichas tipologías han sido denominadas como estructuras de barras, estructuras superficiales y estructuras aporticadas. En las investigaciones recientes sobre la eficacia de las estructuras arquitectónicas se observa una adopción recurrente de los conceptos de autoorganización y de fractalidad. En las búsquedas recientes sobre la optimización de las estructuras arquitectónicas, consideradas como uno de los tantos componentes constructivos que necesitan ser coordinados en una obra arquitectónica, se observa una tendencia al diseño integrado de dispositivos capaces de responder a múltiples funciones, a la coordinación espacial jerárquica de los programas arquitectónicos con los huecos que la estructura genera y al diseño algorítmico.

Estudio de la dosificación, fabricación y estudio de las propiedades mecánicas de los tableros estructurales derivados de la Posidonia Oceánica y partículas de madera de Pino Gallego.

Propone el correcto y eficiente diseño de una rápida hidráulica que estará ubicada en la progresiva 1+675 – 1+725 del canal Julquillas-Pacar (prolongación del canal Huayto), con una longitud de 50m y un desnivel de 3.48m se considera para su diseño un caudal de 2.25m3/s (cabe señalar que el canal Julquillas-Pacar tiene una conducción hidráulica que varía de 3.25m3/s a 1.50m3/s en sus progresivas). Otro aspecto que se consideró al realizar la monografía es contar con una fuente de información que sirva de guía para diseñar eficientemente dicha estructura hidráulica. Para las condiciones iniciales se ha tenido en cuenta recomendaciones dadas por la U.S.B.R. y datos obtenidos por los diferentes estudios de campo que se realizaron (Topografía, Hidrología, etc). Para el diseño de la estructura hidráulica se está considerando que las transiciones mantengan un flujo subcrítico, el tramo inclinado presentara un flujo supercrítico por lo que el disipador de energía contará con bloques de impacto, dados disipadores y umbral de salida que ayuden a contener el resalto hidráulico y evitar problemas de erosión en la estructura. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniero Civil / La normativa chilena actual no considera en sus criterios de diseño las aberturas centrales a nivel basal en muros esbeltos de hormigón armado, siendo que este tipo de muros se realiza con frecuencia, ya sea por solicitudes de arquitectura o simplemente por condiciones de diseño. Es por ello que se torna de suma importancia su investigación y el análisis de su comportamiento. El presente trabajo de título estudia el impacto que generan las aberturas centrales a nivel basal en la estructura mediante un programa que realiza un análisis de elementos finitos no lineal. Se analizan una serie de muros esbeltos con diferentes dimensiones de la abertura sometidos a un análisis tipo pushover monotónico creciente para obtener la respuesta carga-deformación llegando a una deriva de techo del 2%. En total fueron analizados 99 muros, 10 muros con aberturas de diferentes tamaños (desde un piso de altura con ancho de 10% del ancho del muro hasta 3 pisos de altura con un ancho de 60% del ancho del muro), y un muro sin abertura. Estos 11 muros se realizaron para 3 relaciones de aspecto (RA=2.5, 5 y 7.5) y para 3 modelos diferentes. Con los datos obtenidos se estudia el comportamiento de cada uno de los muros, para lograr cuantificar el impacto que genera la abertura. En un comienzo se determina de qué manera afectan la cuantía y longitud de la armadura longitudinal de borde de la abertura en la formación y ubicación de la rótula plástica a lo alto del muro, luego se determina el impacto que genera la abertura en las deformaciones máximas por compresión y tracción. Para ello se busca un factor de amplificación que incluya el efecto del corte y el efecto de la abertura en las deformaciones obtenidas con modelos de flexión, a partir de muros continuos desde la base que se realizan en la etapa de diseño. Con estos resultados es posible determinar cuándo se debe utilizar la expresión o cuando simplemente es necesario considerar la abertura con un análisis de flexión (Modelo de fibras). Se entregan recomendaciones con el fin de facilitar la elección al momento de diseñar muros con abertura. Las expresiones obtenidas para estimar las deformaciones por compresión y tracción fueron calibradas para muros con aberturas de un piso y ancho de abertura de hasta un 60% del ancho del muro, los errores asociados a estas expresiones fueron 25% y 40% respectivamente, dichos errores corresponden a la variación porcentual promedio entre la curva calibrada y la curva obtenida con el programa. Si bien la expresión para las deformaciones por compresión es una buena estimación, se recomienda realizar un análisis de flexión tradicional considerando la abertura, ya que al comparar los resultados de todos los muros con abertura analizados con un modelo de flexión versus un modelo de flexión más corte, se tiene que el error asociado es de un 20%. Dado que el presente trabajo consiste sólo en el estudio de resultados analíticos, se pretende dar pie a una futura investigación experimental relacionada al tema.

Ingeniero Civil / El fenómeno de amplificación dinámica de corte ha sido estudiado desde los años 70 existiendo requerimientos que han sido contemplados en códigos de diseño como el neozelandés (NZS, 2006) y europeo (CEN, 1993). Mientras, que la norma chilena NCh433 Of. 1996 INN (2012) no posee ninguna referencia a la amplificación producto de la plastificación de la base. Para estudiar la amplificación del corte se ha llevado a cabo un estudio paramétrico mediante el software de análisis estructural Openseees. El estudio considera 36 diferentes configuraciones de muros, variando el número de pisos (15, 20 y 30), la cuantía de armadura de borde longitudinal (1%, 3% y 5%), el largo de muro (3 [m] y 5 [m]) y su espesor (20 [cm] y 30 [cm]). Cada muro es sometido a 23 registros de terremotos en Chile, considerando intensidades desde 0.08 [g·s], hasta 27.2 [g·s], obteniendo un total de 828 modelos distintos. Posteriormente 128 casos son excluidos del análisis debido a problemas de convergencia, gran parte de estos con cuantía de armadura de borde de 1% producto de su poca resistencia. A partir de los resultados, se observa una relación entre el comportamiento del muro y el desplazamiento elástico, mientras más grande es éste último, existe mayor dificultad de llegar al rango inelástico. La ecuación que describe el desplazamiento elástico es proporcional a la altura e inversamente proporcional al largo del muro, por ende, un menor número de pisos produce un incremento en la amplificación de corte, de igual manera que un mayor largo. En relación a la cuantía de armadura de borde, se aprecia que mientras más menor es éste parámetro, mayor es la amplificación, dado que el muro posee disminuye resistencia. Un caso particular sucede con el espesor, dado que existen dos efectos que se contraponen, por un lado un menor espesor resulta en un mayor porcentaje de carga axial, y a su vez una menor cantidad de armadura; el primer efecto produce una menor amplificación, mientras que el segundo disminuye la resistencia y según lo mencionado anteriormente, aumenta la amplificación. En conclusión, se observa un comportamiento aleatorio al variar el espesor, en que en algunos casos, un efecto predomina sobre el otro. Como último parámetro se define la relación entre el momento flexural lineal y el no lineal (denominado R ̅), el cual representa el factor de reducción de respuesta definido en normas de diseño. Se observa una tendencia proporcional entre la amplificación y R ̅. Los resultados indican que la amplificación dinámica se genera al sobrepasar el momento de fisuración y no el de fluencia como en la teoría, esto sucede debido al cambio de rigidez. Finalmente se deduce que la amplificación dinámica de corte para muros de estructuración típica en Chile está presente en la mayoría de los casos estudiados. Por lo que es recomendable incorporarla eventualmente en normas de diseño teniendo en consideración que se utilizaron valores de altura, largo, espesor y cuantías de armadura comúnmente usados. Se propone una primera aproximación para el cálculo del factor de amplificación de corte.

Ingeniero Civil / La estructuración en acero en estructuras urbanas es una práctica que no es muy aplicada en Chile, pero sí es aplicada en el caso del área industrial nacional, práctica que propone (y utiliza) un elemento adicional en el anclaje de la estructura a su fundación, llamado silla de anclaje. Este elemento forma parte del anclaje de la estructura a su fundación, y se diseña de forma que falle de manera dúctil, en cambio, en la práctica norteamericana, que es referencia principal en la normativa de diseño sísmico chilena para estructuras de acero, el anclaje a la fundación se diseña de forma que su comportamiento esperado sea del tipo elástico-lineal. Este estudio analiza el efecto del tipo de anclaje a la fundación de la estructura, en cuanto al desempeño ante eventos sísmicos de grandes magnitudes en territorio nacional. Con este fin se diseñan dos conjuntos de tres edificios de oficina, de 3, 6 y 9 pisos de altura, en donde la variación entre los grupos es el tipo de anclaje utilizado, con el fin de evaluar su desempeño sísmico. En general, los diseños quedan controlados por el corte mínimo normativo, salvo el caso del modelo más bajo. Los modelos incluyen el comportamiento no lineal para los elementos fusibles de la estructura, que son los encargados de la disipación de la energía sísmica ingresada en los análisis dinámicos. Los análisis realizados son del tipo no lineal estático (push-over) y dinámico (tiempo-historia). Para este último se consideran 10 eventos sísmicos registrados en estaciones a lo largo del país, resultando en 20 registros utilizados (dos direcciones por estación), todos incluyendo su respectiva componente vertical, y que datan desde el terremoto de Valparaíso del año 1985 hasta el sismo registrado en Iquique el año 2014. El desempeño de los modelos es evaluado en base al cálculo de los factores de modificación de la respuesta sísmica, de acuerdo con la metodología presente en el estándar FEMA P695. Los resultados de los análisis estáticos realizados muestran una gran dependencia de la resistencia de la estructura en cuanto a la participación de la silla de anclaje, siendo lo que limita el comportamiento para el caso de la estructura más rígida (modelo de 3 pisos). Los resultados del análisis dinámico muestran que la disipación de energía sísmica aumenta cuando se incluye el anclaje dúctil, y aumenta la altura del modelo.

Ingeniero Civil / Los muros cortos, vigas altas, ménsulas y uniones viga columnas son sistemas estructurales cuyo modo de falla es comúnmente determinado por su capacidad al corte. Por este motivo es relevante contar con una herramienta simple que permita determinar la capacidad máxima del elemento estructural al corte. Para estimar la capacidad al corte se implementa una formulación simple basada en el modelo de ángulo fijo de Ulloa (2013). El ángulo puntal a compresión se mantiene fijo para todo nivel de desangulación del elemento estructural. Además, éste se modela como un elemento tipo panel, en el que los esfuerzos se consideran constantes a lo largo de los ejes principales. Como simplificación, asume que la dirección principal de tensiones es igual a la dirección principal de deformaciones. En cuanto a leyes constitutivas, el hormigón se modela mediante un comportamiento biaxial, en el que existe pérdida de rigidez y resistencia en el puntal a compresión debido a la deformación a tracción en la dirección ortogonal a este. El acero se representa mediante una ley uniaxial elasto-plástica perfecta. En el presente trabajo se incorpora la armadura transversal del elemento estructural en la capacidad nominal a tracción del hormigón. Además, se captan los puntos máximos asociados a cada componente estructural (capacidad nominal a tracción y compresión del hormigón armado y fluencias de armadura longitudinal y de borde). Luego, con el objetivo de cerrar el modelo, se aplican calibraciones lineales y logarítmicas a una de las deformaciones del elemento estructural con respecto a sus parámetros relevantes. Para analizar el comportamiento del modelo cerrado de ángulo fijo generado se recopila una base de datos constituida por 252 ensayos de muros cortos, 182 de vigas altas, 109 de ménsulas y 92 de uniones viga columna. Con la base de datos se abarca, para los 4 sistemas estructurales, un amplio rango de cada parámetro influyente en la capacidad al corte. La comparación entre el modelo cerrado de ángulo fijo y las capacidades experimentales entregan valores promedio y coeficiente de variación (COV) de la razón capacidad del modelo sobre experimental de 1.006 y 0.238, respectivamente. Al comparar modelos cerrado e iterativo, se obtienen promedio y COV de 1.032 y 0.135, respectivamente, concluyendo que el modelo cerrado logra mantener el desempeño del modelo de ángulo fijo. Además, el modelo cerrado presenta una baja dependencia a cada uno de sus parámetros importantes. Por último, al comparar con la bibliografía, el modelo cerrado de ángulo fijo presenta uno de los mejores comportamientos para cada sistema estructural, lo que lo valida como una útil herramienta para estimar la capacidad al corte de elementos estructural sin recurrir a un proceso iterativo.