Korswagen Arias Huaringa Aisladores Sismicos Peru

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  PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA ANÁLISIS Y DISEÑO DE ESTRUCTURAS CON AISLADORES SÍSMICOS EN EL PERÚ Tesis para optar por el Título de Ingeniero Civil, que presentan los bachilleres: Paul Alexander Korswagen Eguren Julio César Arias Ricse Pamela Grace Huaringa Huamaní Asesor: Ing. Juan Antonio Montalbetti Lima, septiembre de 2012 Resumen La aislación de edificaciones consiste en colocar una interfase flexible entre el suelo y la estructura de forma
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  PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA ANÁLISIS Y DISEÑO DE ESTRUCTURASCON AISLADORES SÍSMICOS EN EL PERÚ Tesis para optar por el Título de Ingeniero Civil, que presentan los bachilleres: Paul Alexander Korswagen EgurenJulio César Arias RicsePamela Grace Huaringa Huamaní Asesor: Ing. Juan Antonio Montalbetti Lima, septiembre de 2012  Resumen La aislación de edificaciones consiste en colocar una interfase flexible entre el suelo yla estructura de forma que se reduzcan considerablemente las solicitaciones sísmicasa las que ésta estaría sometida. Así, se puede optar por un diseño con un factor dereducción de fuerza sísmica menor y se puede obtener como resultado una edificaciónque no sufrirá daños y permanecerá totalmente operativa durante y después de unevento sísmico. Las reducidas aceleraciones también protegen a los elementos no es-tructurales y a los contenidos de la edificación.Los aisladores son dispositivos que cuentan con una elevada rigidez a cargas vertica-les, pero son flexibles frente a solicitaciones laterales. Por consiguiente, las fuerzastransmitidas a la estructura por un sismo severo generan desplazamientos del ordende 25 centímetros en la interfase de aislación, pero derivas significativamente menoresen la superestructura.Esta tesis se enfoca en el uso de aisladores elastoméricos, los cuales aprovechan laflexibilidad de un material similar al caucho para conseguir una baja rigidez lateral, pe-ro lo combinan con planchas de acero para elevar la rigidez vertical. Al realizar un análisis del comportamiento de diferentes tipos de estructuras con aisla-dores, se comprobó que ciertas estructuras se benefician de la aislación más queotras, siendo la esbeltez y el periodo de vibración los factores más influyentes. Comoventaja adicional a la reducción de las fuerzas, se ha encontrado, por ejemplo, que laaislación concentra la participación modal a sólo un modo por cada dirección, redu-ciendo así, la incertidumbre del comportamiento sísmico.Luego, se seleccionó una de las estructuras analizadas y se diseñó con el fin de ob-servar las ventajas en el comportamiento estructural y diferencias en los costos. Seobservó que el uso de concreto y acero en la superestructura disminuye, pero aumen-ta en la cimentación. En términos de costo, no se estima una reducción importante,sino un incremento debido a los aisladores. No obstante, deben cuantificarse los cos-tos indirectos como las pólizas de seguros y el costo de cese de operación de una es-tructura esencial durante una emergencia como ventajas económicas.Finalmente, se incluye un detalle del procedimiento y recomendaciones para el diseño.  Agradecimientos  A: Juan Antonio Montalbetti  , por su constante asesoría, Maribel Burgos, por compartir información valiosa,  Antonio Blanco Blasco , por los planos de estructuras del Instituto del Niño, que se hatomado como edificio central de la tesis,  Alejandro Muñoz y Prisma, por los planos de algunos edificios, Ernesto Valle , por los planos de algunos edificios, Iván Izquierdo , por los planos de algunos edificios, COSAPI  , por dar lugar a la charla que inspiró este tema de tesis, César Huapaya y Guillermo Zavala , por guiar los cursos de proyecto de fin de carrera.  Índice 1.Introducción ……………………………………………………………2.Objetivos, alcances y metodología ………………………………………3.Investigación bibliográfica ………………………………………………………3.1.Historia y desarrollo de los aisladores …………………………3.2.Tipos y comportamiento de aisladores …………………………3.2.1.Elastoméricos ………………………………………………3.2.2.Sistema de péndulo friccional ……………………………3.3.Comportamiento del sistema aislado ……………………………3.4.Consideraciones generales para el diseño …………………………3.5.Normas técnicas de diseño ……………………………………3.5.1. FEMA ……………………………………………………………3.5.2. UBC …………………………………………………………………3.5.3. Norma Chilena NCh-2745 ………………………………3.5.4. Observaciones sobre las Normas ………………………4.Análisis de modelos de estructuras aisladas ………………………4.1.Criterios para la elección de estructuras ………………………4.2.Consideraciones y criterios de modelamiento …………………4.2.1.Capacidad de carga ………………………………………4.2.2.Rigidez lateral y desplazamiento máximo ………………4.2.3.Diafragma rígido ……………………………………………4.3.Procedimiento de diseño de los aisladores ……………………4.3.1.Consideraciones iniciales ……………………………… …4.3.2.Procedimiento ………………………………………………4.4.Análisis Dinámico ………………………………………………………4.4.1.Espectro de la NPDSR ……………………………………4.4.2.Análisis tiempo-historia …………………………………………4.4.2.1.Señales utilizadas ……………………………………4.5.Modelamiento en software ………………………………………4.6.Resultados obtenidos y comentarios …………………………5.Diseño de estructuras con aisladores ………………………………5.1.Criterios para la elección de la estructura ………………………5.2.Obtención de fuerzas de diseño para la superestructura ……5.3.Estructuración del edificio a diseñar ……………………………5.4.Diseño del sistema de aislación …………………………………5.5.Rediseño de la superestructura …………………………………5.5.1.Diseño de vigas ……………………………………………   123367131622252527293335354141414242424345464849525469697071737575
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