Ingeniería Civil
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Item Análisis probabilístico del comportamiento sísmico no lineal de una estructura de concreto reforzado tipo dual a partir de características de materiales y cargas utilizadas en Costa Rica(2023) Mora Jiménez, Mario Alberto; Lobo Aguilar, Sergio A.En el diseño estructural, se utilizan fórmulas establecidas en códigos de diseño que incluyen implícitamente la variabilidad de la resistencia de los elementos estructurales y de las cargas aplicadas a ellos. En Costa Rica, las normativas de diseño utilizan como referencia códigos desarrollados en otros países, especialmente aquellos que provienen de Estados Unidos. Sin embargo, en la actualidad se desconoce si los parámetros establecidos en dichos códigos reflejan la verdadera variabilidad que existe en el contexto de la construcción en Costa Rica. Ante ello, el presente proyecto de graduación pretende evaluar el efecto de la variabilidad de las propiedades mecánicas de los materiales y de las cargas en el comportamiento sismorresistente de las estructuras costarricenses. Con ese propósito, se cuantificó la probabilidad de una estructura de concreto reforzado tipo dual alcance el desempeño sísmico estipulado por el Código Sísmico de Costa Rica, a través de un análisis probabilístico que incorpore características de los materiales y las cargas utilizadas en Costa Rica, así como características de referencia internacional. Para llevar a cabo el análisis, se implementó el método de capacidad espectral y el método de simulación de Monte Carlo. Los resultados expuestos en este trabajo muestran la necesidad de caracterizar los materiales utilizados normalmente en la construcción en Costa Rica para conocer el nivel real de confiabilidad de las estructuras que se diseñan y construyen en el territorio nacional.Item Análisis del comportamiento sísmico de la Catedral de Puntarenas para evaluar la necesidad de su restauración estructural(2023) Madrigal Glenn, Andrés; Trejos Villalobos, Julián AndrésEste estudio se enfoca en el análisis del comportamiento sísmico de la Catedral de Puntarenas, declarada Patrimonio Histórico – Arquitectónico y construida décadas antes de la creación del primer Código Sísmico de Costa Rica. La seguridad de esta antigua edificación, que recibe una alta afluencia de visitantes diarios, es una preocupación fundamental, ya que está ubicada en una zona de alta sismicidad y no fue concebida originalmente para resistir fuerzas sísmicas. Además, la prácticamente inexistente información sobre su construcción y materiales dificultan su análisis estructural. El objetivo principal de este estudio es evaluar la necesidad de su restauración estructural mediante su análisis sísmico, utilizando enfoques actualizados como el Método Dinámico del CSCR y la división por macroelementos. La investigación se dividió en cuatro fases: recopilación de información preliminar e inspecciones cualitativas, levantamiento estructural y modelado tridimensional, caracterización y análisis dinámico, y obtención y análisis de resultados. Los hallazgos de este estudio señalan que los muros de la Catedral no poseen la capacidad necesaria para resistir un evento sísmico importante, y se detectaron daños inadmisibles en las estructuras de madera del techo. Estos resultados son fundamentales para la preservación del templo y brindan información indispensable para la toma de decisiones de medidas de intervención adecuadas. Además, esta investigación sienta las bases para futuros estudios en estructuras históricas y promueve el uso de metodologías innovadoras a nivel nacional en el análisis estructural en edificaciones antiguas, como la división por macroelementos.Item Comparación del análisis y diseño estructural de edificios utilizando la inercia equivalente del CSCR10-14 versus la del ACI-318-19(2022) Garita Naranjo, María Gerardina; Navas Carro, AlejandroEste trabajo final de graduación se desarrolla para contrastar los resultados de analizar y diseñar cuatro edificios de marcos de concreto reforzado, utilizando la inercia equivalente del CSCR10-14 y la inercia equivalente del ACI 318-19. Con el fin de conocer las implicaciones en cuanto a estimación de cantidades de concreto y acero al variar valores de inercia equivalente y el cálculo de factor espectral dinámico (FED). Para variar la inercia equivalente se utilizó el valor del CSCR10-14 y del ACI 318-19, mientras que con respecto al factor espectral dinámico (FED) se utilizó la recomendación establecida en el CSCR10-14 del valor máximo (FED máx.) y la del valor recalculado (FED recálculo) de la combinación de ambos parámetros se obtienen los cuatro edificios analizados. El desarrollo del proyecto inicia con la modelación de las estructuras en el software ETABS donde se obtuvieron deformaciones, derivas, cortantes basales. La modelación concluye con el dimensionamiento de las estructuras, de manera tal que estas cumplieran con los límites de derivas que establece el CSCR10-14. Además, se realiza el diseño sismorresistente mediante los requerimientos estipulados en la normativa CSCR10-14 y el ACI 318-19. Se determinó en el análisis estructural que utilizar la inercia equivalente del CSCR10-14 se obtienen cantidades de concreto y acero para elementos como columnas 30% menos aproximadamente que las cantidades de concreto obtenidas en los edificios con la inercia equivalente del ACI318-19. Con las secciones de mayor tamaño se observa el impacto en cuanto a derivas y desplazamientos por el uso de una inercia equivalente distinta. Como parte de los resultados de la investigación se demostró que en los edificios analizados con el FED máximo los diseños fueron regidos por requerimientos de acero mínimo. En el caso de los edificios FED recálculo se obtienen resultados similares a excepción del acero longitudinal en las vigas...Item Evaluación de la estabilidad ante sismos del puente sobre río Grande, La Garita de Alajuela y el puente sobre el río Jesús María, San Mateo de Alajuela(2022) Castillo Azofeifa, Leonardo; Trejos Villalobos, Julián AndrésLos puentes conformados por arcos a base de mampostería de piedra se remontan en nuestro país al siglo XIX. Dada la alta sismicidad presente en nuestro territorio, la antigüedad de las obras en análisis y su diseño carente de aspectos técnicos definidos que permitan evaluar los aspectos actuales que se consideran para el diseño, surge la necesidad de investigación en esta área, de manera que la aplicación de metodologías de análisis permitan reflejar un comportamiento aproximado, que resulte en el nivel de estabilidad que el puente sobre el río Grande y el puente sobre el río Jesús María presentan específicamente. Para esto se emplea el código de diseño Lineamientos para el Diseño Sismorresistente de Puentes para determinar la amenaza sísmica de los puentes según su zonificación sísmica y sitio de cimentación; además, se emplean dos metodologías: la Metodología Simplificada propuesta por Zampieri (2014), basada en una serie de gráficos y ecuaciones de regresión lineal aplicables a la geometría de los puentes para determinar la aceleración de colapso; la Metodología de Trabajo Virtual considera el efecto de las cargas reales y desplazamientos virtuales, de modo que el trabajo interno menos el externo sea igual a cero. Los resultados obtenidos de la investigación indican que ambas estructuras son inestables para la aceleración máxima por amenaza sísmica, ya que los factores de seguridad obtenidos por ambas metodologías son inferiores a 1. La transformación de los registros de aceleración de las estaciones consideradas, tomando en cuenta las limitaciones presentes, señalan que las estructuras analizadas no se han visto sometidas a aceleraciones mayores a las aceleraciones de colapso determinadas, congruente con el estado actual de las obras.Item Utilización del método de capacidad espectral para verificación de las demandas de desplazamiento lateral en edificaciones con losas planas diseñadas de acuerdo con el Código Sísmico de Costa Rica(2017) Artavia Camacho, Ana; Fernández Chaves, Carlos ESe propone determinar las demandas de desplazamiento lateral reales en edificaciones tipo muro con el sistema de losas planas diseñadas de acuerdo con el Código Sísmico de Costa Rica 2010 y presentar recomendaciones para el diseño de este tipo de estructuras. Las demandas de desplazamiento lateral sobre las edificaciones se determinaron utilizando el Método de Capacidad Espectral. Para esto, se diseñaron los elementos tipo muro de las edificaciones de interés y se diseñaron los elementos tipo columna en algunos casos. El diseño se realizó siguiendo las indicaciones del CSCR 2010. Los desplazamientos obtenidos por medio del método de capacidad espectral resultaron ser considerablemente mayores que los obtenidos por medio del análisis espectral tradicional. Lo anterior podría conllevar a una menor capacidad en las conexiones entre la losa y las columnas y al incumplimiento en los límites de deriva del CSCR 2010.Item Comportamiento de edificios con losas planas y sistemas sismorresistentes de marcos perimetrales(2017) Bogantes Miranda, Iván; Fernández Chaves, Carlos E.En el presente proyecto de Investigación se procedió a analizar el comportamiento de edificios construidos con sistemas de losas planas y marcos perimetrales sometidos a las demandas propuestas por el Código Sísmico de Costa Rica (CSCR-10) y el Código de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE-7). Para la realización de este proyecto, se diseñaron modelos de edificaciones de 4, 6, 8, 10 y 12 niveles, utilizando las recomendaciones de diseño y supuestos correspondientes según lo establecido en el CSCR 2010. Para el análisis de estos modelos se realizó un análisis espectral y luego se procedió a realizar el análisis utilizando el método de capacidad espectral para comparar los resultados obtenidos. El análisis demostró que la metodología del CSCR-10 y su propuesta para losas planas, podría sobrestimar la capacidad de las conexiones losas columna, producto de una subestimación en los desplazamientos de las edificaciones.Item Implicación de la configuración geométrica en la respuesta sísmica de puentes curvos(2016) Salazar Gamboa, Sigrid Verónica; Fernández Chaves, Carlos E.Los puentes con curvatura en planta se han construido normalmente en zonas donde se requieren geometrías complejas y se tienen derechos de vía limitados, tal es el caso de las intersecciones en zonas urbanas. Su comportamiento difiere al de un puente recto, lo cual implica que en su diseño estructural y sísmico se deben tomar en cuenta aspectos tales como la excentricidad de las cargas. Sin embargo, su análisis se puede simplificar siempre y cuando se satisfagan las hipótesis de regularidad establecidas por AASHTO (por sus siglas en inglés, American Association of Highway and Transportation Officials), en las Especificaciones AASHTO para el Diseño de Puentes mediante la metodología LRFD (2014; 2015). Ante la posibilidad de simplificar el modelaje del puente curvo y debido a la creciente construcción de estas estructuras en el país, el objetivo principal de esta investigación es presentar los resultados obtenidos de la comparación de la respuesta sísmica de puentes con curvatura en planta respecto a la respuesta sísmica de puentes rectos. Dicho valores pueden servir de referencia para todo aquel ingeniero que desee modelar un puente con curvatura en planta como un puente recto. Adicionalmente, en esta investigación se emplean los espectros de diseño que se especifican en los Lineamientos para el Diseño Sismorresistente de Puentes de Costa Rica (2013). Como resultados se presenta gráficamente la comparación de la respuesta sísmica de los puentes curvos respecto a los puentes rectos cuando se varía: el ángulo de curvatura en planta, la relación de longitud entre claros adyacentes, el número de claros y la relación de rigidez entre pilas adyacentes. También se presentan los periodos y desplazamientos de estas estructuras. Todos los datos se agrupan según la dirección en la que se aplica el sismo (X, Y).Item Evaluación del diseño directo basado en desplazamientos aplicado a marcos regulares de concreto reforzado(2016) Palma Sobrado, Daniel; Cruz Azofeifa, Miguel FranciscoEn la presente investigación se evalúa el método alternativo de diseño sísmico denominado Diseño Directo Basado en Desplazamientos (DDBD) aplicado a marcos regulares de concreto reforzado. Este método se contrasta al diseño por fuerzas tipificado en nuestro país en el Código Sísmico. Este trabajo describe la teoría del DDBD, su metodología e implementación. Se diseñaron cuatro edificios regulares de marcos de concreto reforzado mediante el DDBD, éstos se consideraron ubicados en la zona 3 y sitio S3, de acuerdo al CSCR-2010. Se compararon los diseños obtenidos por DDBD con los de los métodos estático y dinámico del CSCR-2010, a nivel de fuerzas, momentos de vuelco, derivas y volúmenes de materiales requeridos. Se utilizó el Análisis de Capacidad Espectral (ACE) para validar la seguridad del DDBD, así como obtener su punto de desempeño y contextualizar los resultados del DDBD. Se encontró que el DDBD produce resultados seguros de acuerdo con el ACE, pero los desplazamientos en el punto de desempeño son considerablemente mayores a los previstos por el DDBD. Esto produce edificios que requieren ser más rígidos, rigidez que consiguen a través de secciones más masivas. El DDBD genera, para marcos de concreto, diseños seguros pero más costosos que el uso del CSCR-2010, y una predicción de desplazamientos conservadora.Item Homologación del cálculo de demanda sísmica para Costa Rica con el manual de cargas mínimas para edificios y otras estructuras de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles 2010: ASCE-07-2010(2011) Calcáneo Maduro, Felipe; Cuevas Ramírez, AlbertoEl hecho que empresas extranjeras que radiquen en países que basan el cálculo de la de- manda sísmica en el ASCE-10, sean contratadas para construir algún proyecto ó para revisar algún diseño basado en el CSCR-10 genera la necesidad de diseñar ó revisar la estructura mediante la metodología del CSCR-10 y si la empresa así lo exige, que cumpla con el ASCE- 10, por lo que también se debe revisar la estructura con este documento. El objetivo principal de este trabajo es homologar la metodología del ASCE-2010 para Costa Rica para no tener que calcular la demanda sísmica mediante los dos métodos. Para lograrlo es necesario homologar parámetros entre códigos como el tipo de suelo, el factor de impor- tancia, el sistema estructural, aceleración, coeficiente sísmico, el cortante basal y las derivas. Se obtuvo la homologación del tipo de suelo del CSCR con el ASCE, para el factor de impor- tancia se obtuvo una razón entre los factores. Además se comprobó que una estructura con ductilidad local óptima cumple los mismos requisitos que una estructura especial según el ASCE, así como una estructura con ductilidad local moderada cumple los mismos requisitos que una estructura intermedia. Un resultado particular que se encontró es que las ecuaciones que utiliza el ASCE-10 para hacer el espectro de respuesta no son iguales a las que utiliza el CSCR-10 por lo que si se calculara la demanda sísmica por el método del ASCE, esta no se estaría igualando a la requerida para Costa Rica por lo que se dan tres opciones de cálculo para obtener la homologación de la demanda sísmica para Costa Rica con el ASCE-10.Item Diseño sismorresistente de diafragmas rígidos de entrepiso(2015) Sevilla Espinoza, Adrián; Poveda Vargas, Alvaro E.Los diafragmas forman parte del sistema sismorresistente de la estructura, es por esto que su diseño sísmico es importante. En el CSCR-10 se incluyen algunos requisitos para el diseño de diafragmas rígidos de entrepiso, sin embargo, no se especifica de forma clara la metodología que se deba utilizar para el diseño de diafragmas rígidos. Las investigaciones que se han realizado en otros países han ocasionado que diferentes códigos internacionales como el ASCE, el IBC y el ACI incluyan algunos requisitos para el diseño de diafragmas rígidos. El presente proyecto busca ayudar a los estudiantes y a los profesionales para que tengan una guía de diseño para diafragmas rígidos de entrepiso que cumpla con los requisitos del CSCR-10. La metodología para el diseño de diafragmas rígidos se realizó de acuerdo a los lineamientos de los códigos ASCE 7-10, IBC 2009, ACI-11 y CSCR-10. Además se consultaron diferentes fuentes de información como el texto ¿ Guide to the Design of Diaphragms, Chords and Collectors.(NCSEA, 2009)¿. El presente trabajo es una guía para el diseño de diafragmas rígidos de entrepiso. Los resultados de la investigación indican que las fuerzas de sismo producen fuerzas de tensión y compresión importantes en las vigas de borde y colectoras del diafragma haciendo que esta condición sea la crítica en el diseño de los elementos. Además se muestra cómo una abertura genera importantes concentraciones de esfuerzo en diafragma.