RESPUESTA ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO DEL COMEDOR UNIVERSITARIO DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA AL INCORPORAR DISIPADORES SÍSMICOS TIPO SLB

PLAN DE TESIS

ASPECTOS GENERALES:

TITULO

RESPUESTA ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO DEL COMEDOR UNIVERSITARIO DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA AL INCORPORAR DISIPADORES SÍSMICOS TIPO SLB

AUTOR

GONZÁLES VÁSQUEZ Miguel Angel.

ASESOR

Dr. Ing. MIGUEL MOSQUEIRA MORENO

1.  INTRODUCCIÓN

1. Planteamiento del problema

Cuando se diseñan la mayoría de los edificios y otras obras civiles, las acciones principales a considerar son aquellas debidas a los efectos gravitacionales. Estas cargas están siempre presentes y deben ser resistidas a través de toda la vida de la estructura. La magnitud de estas cargas puede ser rápidamente determinada basada en el peso propio y los requerimientos de ocupación. Despreciando la variación de estas cargas a través del tiempo, una idealización estática es considerada para el diseño de las estructuras. Esta idealización grandemente simplifica el diseño estructural, y de alguna manera permitió a nuestros ancestros diseñar y construir estructuras antes de poseer un desarrollo racional de los principios científicos. (Villareal y Oviedo 2009)

Por otra parte, cuando se trabaja con fuerzas laterales, existe una tendencia natural a manejar estas fuerzas con los mismos métodos utilizados para las cargas gravitacionales. Por ejemplo, los vientos y los sismos son frecuentemente idealizados como cargas estáticas “equivalentes” de determinada magnitud que deben ser resistidas por la estructura. Esto ha sentado las bases de varios códigos de diseño desde los inicios del siglo 20 y los resultados han sido bastante satisfactorios en varios casos. Asimismo, considerando las características de las cargas horizontales, importantes mejoras pueden ser hechas. Como resultado de este punto de vista dinámico, varias innovaciones para la protección estructural han sido propuestas. Una amplia gama de estrategias consideradas consisten en la incorporación de elementos externos a la estructura para mitigar su respuesta dinámica. (Villareal y Oviedo 2009)

El Perú es un país sísmicamente peligroso por encontrarse en el denominado Cinturón de Fuego del Pacífico, motivo por el cual es indispensable crear y renovar conciencia sobre lo que representa estar en una zona vulnerable a eventos sísmicos destructivos. Esta conciencia se va perdiendo con el tiempo en la población que no haya sido perjudicada por uno de estos eventos en un largo periodo de tiempo ya que no sienten de primera mano los efectos que dichos eventos dejan, en base a esto es que no invertimos en nuestra seguridad pues no visualizamos nuestra realidad sísmica.

Últimamente, a raíz del terremoto del 26 de mayo del 2019 el temor de la gente por estos eventos ha despertado en la zona de la sierra norte del país ya que un movimiento como tal no se ha percibido desde hace un largo tiempo, por lo que se espera que las nuevas construcciones estén diseñadas y supervisadas por un ingeniero capacitado en el tema. Pero, ¿qué pasa con las edificaciones antiguas que han sido detectadas como vulnerables?, es decir edificaciones, que quizá por estar diseñadas con una norma ya desfasada o que hayan obviado el importantísimo accionar de las fuerzas sísmicas para su diseño.

Ya sean estas construcciones de adobe, albañilería o pórticos es necesario saber cuán susceptibles son ante un evento sísmico y si es que en caso de ser vulnerables pueden reforzarse sísmicamente, pues de esto depende directamente la seguridad de las personas que habitan, realizan sus actividades diarias en estas construcciones o también que estén cerca de una de estas cuando dicho evento se suscite.

Ante este riesgo, numerosos investigadores en el campo de la Ingeniería Civil han ido desarrollando y a la vez perfeccionando técnicas para hacer que las construcciones sean cada vez más resistentes al accionar de un evento sísmico, no obstante, estos avances a veces son desconocidos o prefieren ser no usados por desconocimiento sobre su diseño por los ingenieros. Una de estas técnicas que nos ayudan y salvaguardan en un sismo son entre otros los Disipadores Sísmicos que además de ser considerados para la construcción de nuevos edificios pueden ser utilizados para el reforzamiento de edificios ya existentes que previo análisis hayan sido considerados.

Entre una amplia gama de disipadores encontramos a los disipadores tipo SLB “Shear Link Bozzo” cuyos estudios fueron llevados a cabo por el Dr. Luis Bozzo junto con otros investigadores quienes reconociendo en el acero un disipador excelente de energía por fuerza cortante

En el caso de la presente tesis se reforzará el Edificio del comedor universitario de la Universidad Nacional de Cajamarca aplicando un sistema de Disipadores Sísmicos tipo SLB usando un modelamiento en el programa Etabs.

1. Formulación del problema

En base a las premisas anteriores de relevancia en materia de seguridad, conciencia e innovación es factible formular el problema con la siguiente pregunta:

¿Cómo mejora la respuesta estructural al incorporar disipadores sísmicos tipo SLB al edificio del comedor universitario de la Universidad Nacional de Cajamarca?

1. Justificación de la investigación

Este trabajo se justifica en el riesgo sísmico presente en el territorio peruano, en sus construcciones y en sus habitantes ante un evento sísmico dadas las condiciones de su ubicación, construcciones vulnerables y sin supervisión. En otras palabras, en la seguridad que se desea brindar a las personas que hacen uso de estas construcciones para desarrollar sus actividades cotidianas como es el caso de la Universidad Nacional de Cajamarca en todos sus pabellones, estando estos considerados como Edificaciones Esenciales según nuestra norma E0.30 – Diseño Sismoresistente.

Otro punto de justificación es la aplicación de tecnologías que son novedosas para nuestra región en edificios detectados como Vulnerables tales como Aisladores, Disipadores, Encamisado de Columnas, Uso de contrafuertes, etc. Que puedan ser estudiados de primera mano por los estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil afianzando de esta manera nuestros conocimientos.

Finalmente, se justifica esta investigación en la diferencia económica que tiene reparar una estructura vulnerable luego de un evento sísmico frente a reparar una estructura sísmicamente no vulnerable.

1. Alcances o delimitaciones de la investigación

El presente trabajo se desarrollará en el campus de la Universidad Nacional de Cajamarca, específicamente en el Edificio del comedor universitario de este prestigioso centro de estudios.

El espacio de tiempo en el que se pretenden llevar a cabo los estudios y modelamientos necesarios para poder tener como resultado un trabajo organizado y bien desarrollado es el periodo de diciembre del 2019 a mayo del 2020, el cual es un tiempo estimado para la realización de dichas actividades.

Los resultados, métodos y demás información que se pueda encontrar en este estudio pueden ser tomados en cuenta para posibles diseños con disipadores tipo SLB o evaluaciones de Vulnerabilidad de edificaciones con un sistema estructural similar al del Edificio del Comedor Universitario de la Universidad Nacional de Cajamarca.

1. Limitaciones:

• Los resultados obtenidos dependerán de las propiedades de los elementos estructurales pues no se realizará un modelamiento del suelo y la cimentación del edificio, sino que se supondrá un empotramiento en dichos lugares.
• No se realizará un modelo físico de la estructura con disipadores, sino que se realizará un modelamiento en el programa computacional Etabs.
• No se hará iteración en la estructura.

1. Objetivos

• Objetivo general

• Evaluar la respuesta estructural del edificio del Comedor Universitario de la Universidad Nacional de Cajamarca al incorporar disipadores tipo SLB

• Objetivos específicos

• Determinar el comportamiento sísmico del edificio del comedor universitario de la Universidad Nacional de Cajamarca sin usar disipadores de energía.
• Determinar el comportamiento sísmico del edificio del comedor universitario de la Universidad Nacional de Cajamarca usando disipadores de energía tipo SLB.
• Encontrar el diseño de reforzamiento óptimo del Edificio del comedor universitario con Disipadores sísmicos tipo SLB.
• Determinar la resistencia del concreto f’c de los elementos estructurales del edificio del comedor universitario de la Universidad Nacional de Cajamarca.
• Calcular la diferencia de derivas y desplazamientos en el Edificio del comedor universitario con y sin disipadores de energía tipo SLB.

1. MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes Teóricos

Antecedentes Internacionales

Mena (2019) en Ecuador nos guía a través de un diseño de un edificio multifamiliar de cinco plantas con estructura metálica usando disipadores tipo SLB y nos menciona que son elementos de fácil adaptación tanto para la construcción como para el modelado. Su análisis está realizado en el programa Etabs aplicando la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC –SE - DS

Gómez (2018) en México realiza ensayos experimentales en el Laboratorio de Estructuras y Materiales del Instituto de Ingeniería de la UNAM que consistieron en la aplicación de una carga lateral a un marco de concreto reforzado usando los disipadores tipo SLB recomendando el mejoramiento de la conexión del sistema de disipadores con la estructura, pues en el experimento se observó que parte de la carga dañaba la estructura antes de alcanzar la carga reportada por el fabricante. Esto resulta poco útil si se busca que el sistema funcione como un “fusible” estructural.

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