FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Análisis del comportamiento dinámico por cargas de viento en una estructura de 14 niveles con sistema dual, Trujillo 2023 AUTORES: Cabrera Acevedo, Luigy Amid (https://orcid.org/0000-0002-0640-0481) ASESOR: Mg. Noriega Vidal, Eduardo Manuel (http://orcid.org/0000-0001-7674-7125) LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Diseño sísmico y estructural LINEA DE RESPONSABILIDAD SOCIAL UNIVERSITARIA: Desarrollo económico, empleo y emprendimiento TRUJILLO – PERÚ 2023 1 ÍNDICE DE CONTENIDOS I. INTRODUCCIÓN...................................................................................................4 II. MARCO TEORICO ................................................................................................6 III. METODOLOGIA .................................................................................................. 10 3.1. Tipo y diseño de investigación ......................................................................... 10 3.1.1. Tipo de investigación ................................................................................. 10 3.1.2. Diseño de investigación ............................................................................. 10 3.2. Variables y Operacionalización ........................................................................ 11 3.3. Población, Muestra y Muestreo ........................................................................ 12 3.3.1. Población ................................................................................................... 12 3.3.2. Muestra...................................................................................................... 12 3.3.3. Muestreo.................................................................................................... 12 3.3.4. Unidad de análisis ..................................................................................... 12 3.4. Técnicas e Instrumentos de recolección de datos: .......................................... 12 3.5. Procedimientos: ............................................................................................... 13 3.6. Método de análisis de datos............................................................................. 15 3.7. Aspectos éticos ................................................................................................ 15 IV. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS .................................................................... 15 4.1. Recursos y presupuestos ................................................................................. 15 4.2. Financiamiento ................................................................................................. 17 4.3. Cronograma de ejecución ................................................................................ 18 R EFERENCIAS ........................................................................................................ 21 2 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Aportes no monetarios .................................................................................... 16 Tabla 2. Aportes monetarios ......................................................................................... 17 Tabla 3. Financiamiento ................................................................................................ 17 Tabla 4. Matriz de operacionalización de Variables ...................................................... 24 Tabla 5. Matriz de consistencia ..................................................................................... 25 3 I. INTRODUCCIÓN Realidad problemática: En los últimos años los problemas que se generan debido a los movimientos por cargas de viento en edificaciones, han ido en aumento considerablemente a nivel mundial, por un mal estudio y diseño de la infraestructura ante los constantes peligros y riesgos que implica la magnitud de la carga como son: la velocidad con su respectiva vibración en cada edificación, las magnitudes en ráfagas, también las condiciones locales en las que se encuentra expuesto al viento la superficie del terreno. Por lo que hacer un análisis del comportamiento dinámico por cargas de viento en una estructura con sistema dual es una buena solución frente a esta problemática, ya que debido a problemas externos con las cargas de viento las infraestructuras se han visto afectadas durante muchos años atrás. Los seres humanos viven en una constante evolución, hablando científicamente con la visión de prevenir riesgos que a la larga perjudique el bienestar humano ya sea por el mal diseño y la poca resistencia de edificaciones ante posibles fenómenos naturales y cargas dinámicas como el efecto del viento y los movimientos sísmicos. En la actualidad las edificaciones esbeltas se constituyen por un sistema dual contribuyendo a una mayor resistencia antes las cargas dinámicas en edificaciones. Los efectos provocados por fuerzas exteriores como el viento, producen presiones o succiones sobre las edificaciones quedando expuesta ante posibles desplazamientos que a lo largo perjudiquen la estructura. Por ende, el estudio de cargas de viento en estructuras esbeltas son de suma importancia ya que su construcción está diseñada para soportar las presiones del viento sin poner en riesgo la estructura, ni tampoco la integridad de los que ocupan la edificación. Acorde a los últimos sucesos ocurridos en el ambiente constructivo es necesarios implementar un análisis de cargas de viento que se ejercen en una edificación esbelta, la necesidad de hacer este análisis es para construir edificaciones mucho más seguras y resistentes, se debe tomar en consideración que si no se tiene consciencia sobre esta solución al momento del diseño de la construcción las zonas urbanas seguirán inseguras década tras década por los efectos torsionales provocado por los vientos y también por la afectación a la rugosidad y turbulencia en el terreno en el que se encuentra la edificación. El Perú es uno de los tantos países más vulnerables a sufrir estos problemas de cargas de viento, ya que es un país en subdesarrollo y aun se edifican edificios poco 4 resistentes con muros de albañilería y sin tomar en cuenta estas cargas y porque no es la única carga dinámica que se genera en el Perú si no como también los movimientos de sismos. (Litvinovich, y otros, 2018) mencionan que las edificaciones de gran tamaño son las más susceptibles a esta carga dinámica y sus respuestas son tanto longitudinales, transversales y torsionales, los efectos de torsión en una edificación deben ser muy tomadas en cuenta al momento de diseñar por resistencia por estructura, estas componentes de torsión se pueden obtener mediante ensayos en túneles de viento y/o métodos de análisis que están en las normas ASCE 7-11 en caso de basarnos en una norma americana y la norma E020 que también presenta las cargas aceptables y mínimas en caso de eventos por cargas de viento , del mismo modo se plantea el problema de investigación ¿Cómo es el análisis del comportamiento dinámico por cargas de viento en una estructura de 14 niveles con sistema dual? La presente investigación se justifica de manera general, en descubrir el comportamiento dinámico de una estructura, continuando más allá del análisis acerca de cargas de viento, asimismo conocer nuevos estudios. A su vez se justifica de manera teórica con la finalidad de brindar nuevos conocimientos a los investigadores sobre los comportamientos dinámicos, motivando a futuros profesionales en indagar sobre los posibles riesgos en edificaciones vulnerables, por movimientos irregulares causados por las presiones de los vientos. También se justifica de manera práctica porque es necesario obtener resultados más exactos del comportamiento de la estructura mediante el programa Robot estructural, como también reducir el tiempo del procedimiento de cálculo. Finalmente se justifican metodológicamente porque mediante este proceso de análisis se obtiene resultados más confiables con los que podrán optar para realizar más investigaciones acerca del tema. El objetivo general del proyecto de investigación es analizar del comportamiento dinámico por cargas de viento en una estructura de 14 niveles con sistema dual. Para lo cual se plantearon los siguientes objetivos específicos, Determinar las velocidades promedias por cargas de viento en una estructura de 14 niveles, Determinar los máximos desplazamientos por cargas de viento en cada nivel, Determinar la presión por cargas de viento en un nodo de control del piso 14. Mediante el comportamiento dinámico por cargas de viento se podría analizar una estructura de 14 niveles con sistema dual. 5 II. MARCO TEORICO Para la realización de nuestro proyecto de investigación se buscó información de antecedentes con estudios en base a las variables que serán analizadas, a nivel nacional, regional e internacional. A continuación, se especificará el proceso de búsqueda de información que se encontró a nivel internacional los siguientes estudios de investigación: Según (Velez Rios, 2022) nos dice que en siguiente estudio de investigación se realizará una comparación estructural entre muros curvos (cuando el indicador es igual a 0.1 de veces la cuerda y cuando el indicador es = 0.2 veces que la cuerda), muros estructurales rectos y muros estructurales en ángulo (con ángulos que se forman en el eje del muro y formando una fuerza perpendicular del viento de 15°, 30° y 45°) los cuales serán evaluados a ciertos niveles de altura diferentes (5,10, 15, 20 y 25 metros) y de espesor (0.20, 0.25 y 0.30 metros) en referencia a las fuerzas de viento producidas en la ciudad de Chiclayo, se utilizará como forma de ayuda el programa de análisis estructural ETABS v.20. Luego de haber realizado una evaluación de dichos muros anteriormente mencionados, se observa que como resultado de los momentos que se generan a través de fuerzas por efecto del viento teniendo en cuenta una magnitud con referencia a momentos que generaran un empuje de suelo, obteniéndose la fuerza por efecto del viento en base a momentos con un resultado de 1.90, 3.46, 5.52 y 8.10 ton.m y momentos con respecto al empuje del suelo con un valor de 47.44, 104.56, 195.24 y 327..24 ton.m con respecto a muros de 90° con alturas de 3, 4, 5 y 6 metros según corresponda. Por consecuencia, se decidió desarrollar el estudio con muros estructurales que no tengan una mayor altura y una longitud inicial de los diferentes muros existentes, teniendo como nuevas alturas 3, 4, 5 y 6 m con un espesor de 0.25, 0.30 y 0.35 metros. Para la comparación se incluyó un análisis de estabilidad ( se verifico el volteo, por los desplazamientos y según su capacidad portante en cada base) los momentos producidos actualmente son por fuerzas cortantes, amplificados, sufren desplazamientos, dependiendo del total de varillas de acero, según el proceso estructural, donde se observa estructuras con muros de 45° y tienen un comportamiento estructural a diferencia de otros muros, siendo un muro recto en el que estas tienen un valor más desfavorables, concluyo que al comparar muros de diferentes tipos siguen manteniendo los mismos patrones de resultados y en los temas de muros rectos observó que fueron los más perjudicados en cuanto a los casos anteriormente dichos. 6 Según (Martínez Esquives, 2020)nos informa que la siguiente tesis tiene como una problemática que distintas naves industriales en el Perú son construidas sin ninguna consideración en base a las cargas que soporta con los efectos ambientales varían según la ubicación de la zona. Se identificó perfiles de acero con altas resistencia que serán útiles para los elementos principales que están conformados en la estructura de la nave metálica entre ellas tenemos: columnas, las vigas, los arriostramientos, las correas y dinteles en los pórticos correspondientes. Se identificó también la carga de viento a las que se someterá la estructura metálica. Se diseño en el programa de ingeniería SOLIDWORKS, siguiendo varias pautas para los pasos de su desarrollo, de esa forma servirá como guía para futuras investigaciones científicas y proyectos con el tipo de estructura metálica. Se busco la uniformidad en la estructura, simplicidad de tal forma que tenga un comportamiento de rigidez suficiente ante cargas exteriores como los fenómenos ambientales que se originan en diferentes partes del Perú. Se realizó un análisis donde se agregaron cargas a la estructura metálica, siguiendo un estudio de tensiones, por lo cual se obtuvo un 57.4 MPa de un máximo como resultado, siendo un rango admitido según los límites elásticos de 250 MPa. Según la investigación para los desplazamientos se obtuvo un 12.4 mm como resultado para el desplazamiento máximo, donde se obtuvo un rango admitido por el reglamento de desplazamientos admisibles en el estudio de seguridad mínimo que fue de 4, siendo la altura el tipo de estructura que se esperaba. Se concluyó que, en la presente investigación de 2 trabajos con características parecidas en el Perú, se utilizó una tabla de ponderación, por lo cual se evidenció que en el diseño de la estructura utilizada es igual a la resistencia en comparación a las 2 otras naves industriales encontradas. Según (Liseth, y otros, 2021) en su trabajo actual presenta el comportamiento del sistema constructivo pipe-in-pipe y la comparación de este esquema con otros sistemas constructivos de edificios de gran altura. que se basa en la capacidad de mejorar La fuerte demanda para el desarrollo de edificios verticales más altos con sistemas tubulares que sean más resistentes a las fuerzas del viento y los terremotos es la razón fundamental detrás del estudio. Se analiza un estudio de caso teórico desarrollado bajo el Indian Seismic and Wind Code para comprender mejor el desempeño de este sistema estructural. En todos los casos, los sistemas estructurales utilizados se adaptaron e idealizaron teniendo en cuenta las principales características, requisitos y propiedades de diseño y construcción. Luego, todos los casos se evaluaron utilizando una serie de acciones de carga lateral similares para comparar los resultados. La evaluación de estos casos nos permitió analizar la efectividad de cada esquema utilizando los máximos 7 desplazamientos, deformaciones, cortantes y estados de falla obtenidos del análisis. Se concluyo que el sistema de tubo en tubo es mucho más eficiente que los otros sistemas como enmarcado, empaquetado o arriostrado ya que en el sistema de tubo en tubo nos arroja menores valores de desplazamiento de piso en las derivas, lo que hace beneficioso para prevenir ante algún acontecimiento sísmico o eólico, y para adicionar se reconoció que es más factible en los sistemas de tubo en tubo considerar estructuras circulares en planta, porque en una estructura con muchas aristas en planta sobre esfuerzan los elementos interiores, el cual ocasionaría desplazamientos incontrolables en las derivas. Según (Rueda, y otros, 2022) los edificios altos pueden experimentar niveles de aceleración del piso durante eventos de viento que degradan la comodidad de los ocupantes. El uso de dispositivos de disipación de energía para reducir la aceleración máxima es una buena estrategia para mejorar el rendimiento del edificio. Este artículo describe un procedimiento para estimar la aceleración máxima promedio del piso en edificios sujetos a fuerzas de viento direccionales. Las cargas de viento sobre las estructuras se modelan como procesos estocásticos estacionarios con correlaciones espaciales altamente correlacionadas y se basan en el modelo de efecto espectral de turbulencia longitudinal. Se ha desarrollado un procedimiento de diseño para amortiguadores viscosos lineales y amortiguadores de masa sintonizada, que permite estimar los incrementos de la relación de amortiguamiento crítico para postes modelo con amortiguamiento no clásico. Los valores máximos de aceleración media se calculan en función de los disipadores de calor y los parámetros de amortiguación de masa ajustados para obtener parámetros de diseño apropiados para mejorar la comodidad de los ocupantes en tormentas anuales. Se concluyo que en algunos casos se logró valores de aceleraciones provocadas por cargas de viento para tormentas menores a los límites establecidos. Para ambas estructuras proyectadas, se alcanzó el objetivo combinado de disipadores viscosos y un TMD de menor tamaño como también con un TMD de mayor tamaño. Examinando ambos casos de análisis se puede recalcar que, Comparando los dos casos de análisis se puede destacar que, en el primer caso estudiado los disipadores otorgan ayuda para reducir las aceleraciones provocadas por el viento. Se obedeció el criterio de confort combinando con un TMD maso menos pequeño (μ=0.8%). En el otro caso estudiado, cumple con el criterio de confort combinando con un TMD más grande respecto al anterior caso (μ=1.6%) y disipadores viscosos lineales. Los disipadores ayudaron a reducir el tamaño del TMD y dieron más robustez al diseño tras escenarios con cambios de parámetros estructurales. 8 Según (Fernández, y otros, 2018) nos indican que las torres autoportantes son estructuras que necesitan de una supervisión especial en base a la dinámica provocada por efectos de viento y sismos. Se identifican de 3 métodos para realizar un análisis dinámico de una estructura: en el dominio del tiempo, de la frecuencia y estáticos equivalentes. Los avances en informática en las últimas décadas han fomentado el uso de sofisticados métodos de análisis dinámico, como los métodos en base al tiempo, que se pueden desarrollar por una superposición modal o por integración directa. Considerando la coexistencia de estas dos técnicas en el análisis de torres autoportantes en la literatura, se plantea el objetivo de la investigación para comparar los resultados de torres autoportantes en términos de desplazamiento y respuesta de arriostramiento bajo condiciones dinámicas de carga de viento. y terremotos usando superposición modal e integración directa. Los resultados de aplicar estos dos métodos muestran que la diferencia entre el valor de reacción del rodamiento y el desplazamiento de la torre es inferior al 2%. Para el procesamiento en base a la superposición modal será de una forma eficiente por que conlleva menos tiempo y menos memoria de cálculo. Se concluyo que las torres auto soportadas tienen un periodo fundamental por vibración, es decir, tiene más influencia en las respuestas dinámicas de la edificación. El comportamiento se corroboro mediante la iteración del aumento de modos elaborados para realizar un análisis de superposición modal en el que se evidenció un aumento de veinte a cien modos, no represento variación en los resultados en un promedio de 0.1%. Según (Terán, 2022) en este trabajo analiza la respuesta estructural fluida de un aerogenerador sin aspas que opera induciendo resonancia aero elástica y puede ser utilizado en comunidades como parte de una urbanización ecológica. En este estudio se realiza una simulación numérica del comportamiento del viento y sus efectos alrededor de la estructura de un aerogenerador, denominados vórtices de Von Kármán, utilizando como entrada la velocidad del viento medida en una estación meteorológica en Ecuador. Se realizó las simulaciones CFD para determinar las señales de excitación provocadas por las diversas corrientes de viento. Nuevamente, el efecto de estas oscilaciones en la estructura se simula utilizando estudios modales y respuestas armónicas a la resonancia. Los resultados obtenidos muestran que la amplitud y la frecuencia de los vórtices del desprendimiento aumenta proporcionalmente con el aumento de la velocidad del viento, dando como resultado una segunda señal de excitación que oscila con amplitudes que varían entre el 6 y 11 cm, según las simulaciones que transitan por las instalaciones de la edificación en las proximidades de los aerogeneradores provoca cambios en las direcciones de la zona del vórtice, de tal manera que los cambios en la 9 amplitud y la frecuencia de excitación. Se concluyo que, al analizar la influencia en áreas urbanas con edificaciones pequeñas, se observó, a comparación con una área o espacio sin obstrucciones, que la dirección del viento es alterada periódicamente. Esto genera que la dirección de la oscilación de las turbinas eólicas también cambie el cual incrementa la turbulencia en el flujo del viento y a su vez modifica la amplitud de la señal de excitación y la fuerza de elevación que ejerce. Sin embargo, estos cambios no alteran considerablemente la función del aerogenerador, ya que es una estructura semicilíndrica que se puede utilizar en todas las direcciones del viento, por ende, comprende una mayor ventaja para un instrumento que se debe instalar en áreas urbanas con numerosas obstrucciones al fluido del viento. III. METODOLOGIA 3.1. Tipo y diseño de investigación 3.1.1. Tipo de investigación Según (Esteban Nieto, 2018) Nos dice que es el conjunto de respuestas probables que conducen y orientan a responder aquellas interrogantes, que están involucradas en el conocimiento universal, el tipo de vida y bienestar social. El estudio de investigación aplicada o de carácter tecnológico viene a ser un tipo de investigación científica que conlleva a la transformación de materiales de la sociedad en el mundo entero. En la presente investigación se consideró una investigación aplicada, ya que existen ideas que están relacionadas al tema y algunas metodologías. Por lo tanto, el proyecto se considera aplicado teniendo en cuenta ciertas investigaciones importantes, dependerá de los hallazgos de cada desarrollo de prácticas sobre el manejo de conocimientos con la finalidad de dar solución a problemas, obteniendo resultados positivos para la investigación. 3.1.2. Diseño de investigación Según (González, y otros, 2020) nos dice que es una metodología que está orientada al trabajo de identificación de elementos importantes según el proceso de investigación a partir del análisis sistemático de la situación problemática, en relación con el objetivo de estudio y el área de acción. En la presente investigación se consideró un diseño experimental, en este caso se realizó un diseño experimental puro porque la investigación se caracterizará por la manipulación de nuestra variable independiente, es decir, dicha manipulación deberá provocar algún efecto, por lo que tendrá que tener la singularidad de ser medido sobre nuestra variable dependiente. 10 3.2. Variables y Operacionalización En la investigación se consideró como: Variable Independiente: Cargas de Viento Tiene como definición conceptual, según (Litvinovich, 2018) el viento es la carga fundamental que rige el diseño de las estructuras en Cuba por ser un país azotado por ciclones y tormentas tropicales. La interacción de la carga de viento sobre la estructura es considerada mediante tres componentes de respuesta longitudinal, transversal y torsional. La respuesta longitudinal proviene de las fluctuaciones de la presión de viento y se considera directamente relacionada con la turbulencia atmosférica y la energía de las ráfagas del viento. Tiene como definición operacional que las cargas de viento son aquellas fuerzas horizontales dinámicas producidas por la energía cinética de una masa de aire en movimiento; cada estructura debe diseñarse para soportar y resistir el desplazamiento, el levantamiento o las vibraciones inducidas por el viento tanto torsional transversal. Dimensiones: Velocidad Indicadores: Millas por hora (MPH) Escala de medición: Razón Variable Dependiente: Estructura Tiene como definición conceptual Según (Infante Huamán, y otros, 2021) dicen que las estructuras con sistema dual son sistemas que pueden tener una alta resistencia y están diseñadas por pórticos de concreto armado, así como muros albañilería confinada o también concreto armado. El diseño de la estructura hace que tenga un nivel alto de rigidez y a su vez de ductilidad. Tiene como definición operacional que las estructuras hechas por un sistema dual son aquellas que presentan pórticos y muros de albañilería confinada o de concreto armado este tipo de sistema hace a la edificación más resistente ante las cargas dinámicas como de viento o de sismos. Dimensiones: Desplazamientos, Presión 11 Indicadores: u = k-1 * F, P = q[(GCp) – (GCpi)] Escala de medición: Razón 3.3. Población, Muestra y Muestreo 3.3.1. Población Según (León, 2018) la población viene a ser un conjunto de elementos que conlleva ciertas características que se pretende estudiar. Por ello, entre la población existe un análisis inductivo (viene a ser de lo particular a lo general), esperando una parte observada que representa una realidad; de esa forma se garantiza las conclusiones extraídas en el estudio de investigación, en ese sentido para la investigación en desarrollo se ha planteado tomar como población todas las estructuras de concreto armado de Trujillo. 3.3.2. Muestra Según (Milenca, 2021) es la parte que representa a la población, con las mismas características generales de la población según tu estudio de investigación, para nuestra investigación se ha considerado una Residencia de 14 niveles con un sistema dual que tiene de nombre Solano 2 ubicado en la calle San. F. Solano, N° 353. 3.3.3. Muestreo Según (Vásquez Morón, y otros, 2020) nos dice que el muestreo no probabilístico se define como un procedimiento que no emplea la ley del azar ni utiliza cálculos probabilísticos, por ende, desconoce la probabilidad de seleccionar un único individuo, por eso no se puede conocer los niveles de confiabilidad de los resultados de la investigación. En la presente investigación se empleó el muestreo no probabilístico. 3.3.4. Unidad de análisis La unidad de análisis en esta investigación corresponde a la edificación ubicada en la Urb. San Andrés en la calle Francisco solano, Trujillo. la cual cumple nuestros criterios de inclusión. 3.4. Técnicas e Instrumentos de recolección de datos: Técnicas de recolección de datos 12 (Betis, 2020) nos dice que la técnica para la recolección de datos, son procedimientos y actividades que facilitan al investigador a recolectar información importante para el cumplimento de sus objetivos de investigación. Se utilizó una técnica para recolectar datos e información que responderán preguntas en base al tema de investigación, las técnicas a utilizar serán la observación y análisis documental. Por ende, en relación a dichas técnica se ha tomado en cuenta información de acuerdo a la realidad de la problemática planteada para conocer las características de los instrumentos a estudiar. Instrumentos de recolección de datos Uno de los instrumentos será fichas de recolección de datos. Este instrumento servirá para recolectar información importante que nos brinde el programa Robot Structural como: desplazamientos en cada piso de la estructura, presiones máximas en los nodos del último piso y velocidades promedias en cada nivel de la estructura, aplicando los criterios de la norma ASCE 7-22, Del mismo modo usaremos el instrumento de guía de observación la cual se basara en los criterios de los reglamentos nacionales de cargas (NTE.020), Adicional a los instrumentos usaremos una ficha resumen para la obtención de antecedentes en base a nuestra variable dependiente e independiente. Validez y confiabilidad de los instrumentos Los instrumentos de recolección de datos que fueron manejados y seleccionados para la investigación fueron anticipadamente validados por expertos mediante un ingeniero titulado con experiencia y amplios conocimientos en estudios, proyectos, investigaciones en relación al proyecto ya efectuado. 3.5. Procedimientos: Para el procedimiento de la ejecución del presente proyecto de investigación se planteó realizar en primer lugar una clasificación de la estructura, para identificar su importancia y el tipo de construcción de acuerdo a la sensibilidad que se puede presentar ante fuerzas o efectos provocados por el viento. Para el área de estudio, se emplea desarrollar y designar el resultado o el efecto del proceso de la investigación. El área de estudio suele referirse a una rama en específico, en donde pueden existir diferentes campos de estudio que corresponden a especializaciones de un área en específico. Se tendrá en cuenta unidades de medida que englobaran una figura geométrica, siendo una magnitud fundamental, junto con el área que dependerá del contenido de la figura a 13 estudiar. En segundo lugar, se plantea determinar la velocidad de diseño, a partir de que se calcularan las fuerzas del viento que perjudicaran a la edificación, por ende, para el estudio de zona se analizara una determinada población que se denota como la cantidad de personas de acuerdo con el tipo de investigación en la zona donde se va a llevar a cabo. Se verificará también la rugosidad del terreno, y de manera general se describirá las características que serán relacionadas con las irregularidades que se pueden presentar en el terreno. Se tomará en cuenta la velocidad regional de viento, ya que se calculará las máximas velocidades medias probable que se presenta con un periodo de recurrencia en una zona o región especifica. En tercer lugar, para el diseño estructural de investigación se tendrá en cuenta la rigidez, resistencia y estabilidad de la estructura, con la finalidad de generar una estabilidad en la edificación mediante el uso correcto de materiales y diseño. Se verificará las cargas que soportará la estructura como cargas vivas, muertas y accidentales, buscando mejorar la capacidad de la estructura con el objetivo de analizar su comportamiento a fuerzas dinámicas provocadas por el viento. Los elementos y el sistema estructural servirán como referencia para el soporte de cargas que actúan sobre la edificación. Las cargas, del mismo modo, son elementos que conforman un sistema estructural y poseen una función importante en el diseño de la edificación Para el comportamiento dinámico se obtendrá una variación importante en base al tiempo, de ese modo el comportamiento de la estructura ya no sería estático, en otras palabras, la respuesta de la estructura depende del tiempo y del mismo modo que las acciones. Se calculará los desplazamientos en la estructura con la finalidad de realizar adecuadamente su funcionamiento para la cual fue diseñada. Suele ser necesario calcular movimientos como: desplazamientos y giros en diversos nodos de la estructura para comprobar si son admisibles. Para el cálculo de la presión de viento se analizará las fuerzas ejercidas por el efecto del viento, que golpea la cara expuesta de la edificación, cara de barlovento, provocando un empuje sobre ella y sotavento para la cara opuesta. Las caras laterales conllevan una división de presiones que varía en base al empuje de succión. Por último, para la velocidad de viento se verificará normativas nacionales que permitan el buen diseño de estructuras esbeltas, en relación a los periodos recurrentes en un lapso de cincuenta años, lo que significa una probabilidad del 63% de la velocidad que será excedida como mínimo 1 vez en cincuenta años, y será aprobado como una duración deseable en la edificación. 14 3.6. Método de análisis de datos Para realizar el estudio de datos mediante técnicas de estadísticas descriptivas. Se tiene como instrumentos de análisis gráficos estadísticos y cuadros, por lo que nos servirán para estudiar los resultados hallados en el análisis dinámico por cargas de viento y el comportamiento de la estructura. Para el análisis de los desplazamientos máximos por piso, las presiones en los nodos del último piso, las velocidades promedias en cada piso, según el ASCE 7-22 y sus parámetros. 3.7. Aspectos éticos La siguiente investigación se basa en los principios éticos, tomando como conocimiento estudios previos sobre el tema que se piensa realizar como proyecto, teniendo principalmente aspectos ya establecidos respectivamente. Para la ejecución de la investigación se tomará en cuenta la honestidad, la veracidad de los datos obtenidos, así como el respeto a la privacidad, responsabilidad social, ética, jurídica y política, respeto por el cuidado ambiental, respeto por el conocimiento intelectual, respeto por las creencias morales, religiosas y políticas; también proteger la autenticidad de los investigadores en la investigación. IV. 4.1. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS Recursos y presupuestos Recursos Humanos Para la ejecución del presente proyecto de investigación se necesitó solo de los responsables a ejecutar el proyecto y el asesor designado por la universidad Cesar Vallejo. - Responsables del Proyecto Cabrera Acevedo Luigy 72266120 [email protected] Salinas Ruiz Walter Anthony 72543970 [email protected] - Asesor de tesis Noriega Vidal, Eduardo Manuel Equipos y bienes duraderos Para el presente proyecto de investigación, no se adquirieron equipos o bienes duraderos puesto que se contaba con las herramientas necesarias para realizar el análisis propuesto. Materiales e insumos Los materiales usados para este proyecto de investigación fueron los productos y software: - Microsoft Office: Word. - Microsoft Office: Excel. - Robot Structural - Autocad. - Adobe Acrobat Asesorías especializadas y servicios En el presente proyecto de investigación solo se contó con las asesorías del docente otorgado por la casa de estudios. Gastos operativos Tabla 1 Aportes no monetarios Codificación Equipos computacionales Manejo de softwares Servicio de energía eléctrica Telefonía e internet Rubro Equipos y bienes duraderos Descripción Cantidad Aporte no monetario Computadora 1 3400 laptops 1 2000 impresoras 1 829 Celulares 1 900 Materiales e insumos Gastos operativos TOTAL Fuente: Elaboración propia Microsoft Office Robot Structural Luz 1 30 1 40 2 380 Internet Datos telefónicos 2 1 160 20 S/. 7,759 Tabla 2 Aportes monetarios Codificación Elementos químicos Rubro Materiales e insumos Materiales utilizados Pasajes y/o gastos de transportes Adicionales Gastos operativos Descripción Hojas bond Copias Cartucho de tintes para impresión Cantidad Aporte no monetario 1 10 1 20 1 49 Movilidad 2 32 Viáticos 2 TOTAL Fuente: Elaboración propia 4.2. 20 S/. 131 Financiamiento El presente proyecto financiado por los mismos autores dando cada uno el 50% de cada uno de los gastos. Tabla 3 Financiamiento Entidad financiadora Monto Porcentaje Cabrera Acevedo Luigy 65 50% Salinas Ruiz Walter 65 50% Fuente: Elaboración propia 4.3. Cronograma de ejecución N° ACTIVIDADES 1 Avance del proyecto de investigación: Recolección de información y variables de estudio y creación de caratula 2 Avance del proyecto de investigación: Realidad problemática, justificación, objetivos e hipótesis 3 Avance del proyecto de investigación: Búsqueda y revisión de antecedentes con filtros y fundamentación teórica 4 Avance del proyecto de investigación: Redacción de diseño, tipo y método de investigación según el enfoque S. 1 S. 2 S. 3 S. 4 S. 5 S. 6 Año: 2023 -1 S. S. S. S. 10 S. 11 S. 12 S. 13 S. 14 S. 15 7 8 9 6 Avance del proyecto de investigación: Redacción de definiciones, dimensión, indicadores, escala de medición 7 Avance del proyecto de investigación: Redacción de criterios de inclusión y exclusión 8 Avance del proyecto de investigación: validez y fiabilidad cuantitativa, recojo de la información 9 Avance del proyecto de investigación: Recolección de información 10 Avance del proyecto de investigación: Recursos, presupuestos, financiamiento y cronograma de ejecución 11 Presentación preliminar del proyecto de investigación 12 Sustentación Final del proyecto de investigación R EFERENCIAS 1. Referencias (CISMID), CENTRO PERUANO-JAPONES DE INVESTIGACIÓN SISMICA Y MITIGACION DE DESASTRES. 2019. ESTUDIO DE ZONA. 2019. Akiplus. 2023. Cargas estructurales. 2023. Basco, Rosamarie. 2018. Area de estudio. 2018. Betis, consultores. 2020. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS PARA REALIZAR UN TRABAJO DE INVESTIGACIÓN. 2020. CELESTINO, CAHUAN. 2018. ESTUDIO DE ZONA. 2018. Cortes, Fernándo Sanchez. 2018. VELOCIDADES DE VIENTO PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO. 2018. EDIFICACIÓN, ARQUITECTURA Y. 2022. ¿CUALES SON LOS PRINCIPALES ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE UN EDIFICIO? 2022. Esteban Nieto, Nicomedes. 2018. Tipos de Investigación. Santo domingo : s.n., 2018. Fernández, Ingrid, y otros. 2018. Análisis dinámico de una torre autosoportada sujeta a cargas de viento y sismo. La Habana : s.n., 2018. Fernández, Jairo. 2019. Análisis de respuesta sísmico-estructural de muros de albañilería, reforzadas con fibra de Carbono - Instituto Nacional de Salud del Niño Breña -2019. Lima Norte : s.n., 2019. Flores, Nicol. 2021. Análisis comparativo de la respuesta sísmica de una edificación dual con y sin disipadores de energía viscosos, distrito Moche, Trujillo, 2021. Trujillo : s.n., 2021. Gisbert, Francisco J. Goerlich. 2018. RUGOSIDAD DE TERRENO. 2018. González, José R. García y Sánchez, Paola A. Sánchez. 2020. Diseño teórico de la investigación: instrucciones. Colombia : s.n., 2020. Heyner, Quispe. 2022. Diferencia de la respuesta sísmica entre sistema dual y aporticado en un edificio tipo educacional Potojani Chico, Puno, 2021. Lima Norte : s.n., 2022. Infante Huamán, Teddy y Medina Cornejo, René. 2021. Diseño Por Resistencia Última de una Vivienda de Siete Niveles. Lima : s.n., 2021. León, José Luis Ventura. 2018. ¿Población o muestra?: Una diferencia necesaria. La Habana : s.n., 2018. Liseth, Pucuhuaranga Llancari Valeria y Pilar, Segovia Ramírez Lenibet Pelagia del. 2021. SISTEMA ESTRUCTURAL “TUBO EN TUBO” PARA EDIFICIOS ALTOS. 2021. Lima. Litvinovich, Aleksandra López. 2018. Respuesta Torsional de edificaciones bajo cargas de viento. CUBA : s.n., 2018. Litvinovich, Aleksandra López, Rodriguez, Patricia Mártin y Hevia, Ángel Emilio Castañeda. 2018. Respuesta Torsional de edificaciones bajo. Cuba : s.n., 2018. LLANCO, JOSÉ ALEJANDRO MAYTA. 2020. “COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE UN EDIFICIO DE 15 PISOS. HUANCAYO : s.n., 2020. Martínez Esquives, José Manuel. 2020. Diseño de una Nave de Estructura Metálica de tipo almacén industrialsometida a los efectos ambientales en el Perú para una empresa metal. 2020. Milenca, Baez Davalos Marilin. 2021. Respuesta sísmica en edificios multifamiliares mediante métodos. Cusco : s.n., 2021. Miriam, Cisnero García. 2019. Efectos del viento en estructuras. 2019. —. 2019. Efectos del viento en estructuras. 2019. Ojeda, Porfirio Condori. 2020. Universo, población y muestra. 2020. Perez, David Herrero. 2019. ESTRUCTURAS DE EDIFICACIÓN: TEMA 18 ESTRUCTURAS ARTICULADAS. CÁLCULO DE DESPLAZAMIENTOS. 2019. Ramirez, Tommy. 2018. Influencia del agrietamiento en la respuesta sísmica de edificios de concreto armado con sistema dual. Cajamarca : s.n., 2018. REBOREDO, AGUSTIN. 2021. EL DISEÑO ESTRUCTURAL. 2021. Rueda, Juan y Inaudi, José A. 2022. Reducción de aceleraciones en edificios esbeltos sometidos. Córdoba : s.n., 2022. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS PARA REALIZAR UN TRABAJO DE INVESTIGACIÓN. consultores, Bastis. 2020. 2020. —. Consultores, Bastis. 2020. 2020. Terán, Cristian Andrade. 2022. Simulación numérica de la interacción fluidoestructura para predecir la respuesta de aerogeneradores sin palas a vibraciones inducidas por el viento en ciudades compactas. Quito. Ecuador : s.n., 2022. TIPOS DE INVESTIGACIÓN. Nieto, Nicomedes Teodoro Esteban. 2018. Lima : s.n., 2018. URRUTICOECHEA, PABLO. 2018. COMPORTAMIENTO DINAMICO. 2018. Vásquez Morón, Juan Raú y Del Carpio Huarcaya, Magaly Teódula. 2020. Análisis comparativo de los métodos dinámicos Modal. Ica : s.n., 2020. Velez Rios, Alexis Martin. 2022. Comparación del comportamiento estructural entre muros estructurales rectos, curvos y en ángulo a diferentes niveles de altura frente a fuerzas de viento en la ciudad de Chiclayo. CHICLAYO : s.n., 2022. Westreicher, Guillermo. 2020. Perímetro. 2020. ANEXO N°1 Tabla 4. Matriz de operacionalización de Variables OPERACIONALIZACION VARIABLES Definición conceptual VARIABLE Definición Operacional Dimensión Indicadores Escala de medición VARIABLE Según (Litvinovich, 2018) el viento es la carga Las INDEPENDIENTE: fundamental que rige el diseño de las aquellas CARGAS estructuras en Cuba por ser un país azotado dinámicas por ciclones y tormentas tropicales. La energía cinética de una masa de interacción de la carga de viento sobre la aire estructura es considerada mediante tres estructura debe diseñarse para componentes soportar DE VIENTO transversal de y respuesta torsional. La longitudinal, cargas en de fuerzas viento Velocidad MPH Razón Presión P = q[(GCp) – (GCpi)] para Razón horizontales producidas por movimiento; y son la cada resistir estructuras con h > 18 m el respuesta desplazamiento, el levantamiento longitudinal proviene de las fluctuaciones de la o las vibraciones inducidas por el presión de viento y se considera directamente viento tanto torsional transversal. relacionada con la turbulencia atmosférica y la energía de las ráfagas del viento. VARIABLE Según (Infante Huamán, y otros, 2021) dicen Las estructuras hechas por un DEPENDIENTE: que los sistemas duales son sistemas llegan a sistema dual son aquellas que ESTRUCTURA tener muy buena resistencia y las conforman presentan pórticos y muros de los pórticos de concreto armado y muros de albañilería albañilería o concreto armado. La combinación concreto armado este tipo de de esta estructura hace que la estructura tenga sistema hace a la estructura más un buen nivel de ductilidad y a la vez de rigidez. resistente confinada ante las o de cargas dinámicas como de viento o de sismos. Desplazamientos u = k-1 * F Razón Rigidez 𝐾 = 𝐴𝑇 ∗ 𝑅 ∗ 𝐴 Razón Estabilidad Momento de volteo Razón ANEXO N°2 Tabla 5 Matriz de consistencia Análisis del comportamiento dinámico por cargas de viento en una estructura de 14 niveles con sistema dual, Trujillo 2023 PROBLEMA GENERAL ¿En que difiere el comportamiento dinámico por cargas de viento en una estructura de 14 niveles con sistema dual? PROBLEMAS ESPECIFICOS ¿En qué infiere las velocidades promedias por cargas de viento en una estructura de 14 niveles? ¿Cuál es el máximo desplazamiento por cargas de viento en cada nivel? ¿En qué infiere la presión por cargas de viento en un nodo de control del piso 14? OBJETIVO GENERAL Analizar del comportamiento dinámico por cargas de viento en una estructura de 14 niveles con sistema dual. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar las velocidades promedias por cargas de viento en una estructura de 14 niveles. Determinar los máximos desplazamientos por cargas de viento en cada nivel. Determinar la presión por cargas de viento en un nodo de control del piso 14. HIPÓTESIS PRINCIPAL MARCO TEÓRICO El análisis del - (Velez Rios, 2022), en su investigación comportamiento dinámico titulada “Comparación del comportamiento por cargas de viento en estructural entre muros estructurales rectos, una estructura de 14 curvos y en ángulo a diferentes niveles de niveles con sistema dual altura frente a fuerzas de viento en la evidencia resistencia y ciudad de Chiclayo” estabilidad - (Martínez Esquives, 2020) en su investigación titulada " Diseño de una nave HIPÓTESIS de estructura metálica de tipo almacén ESPECIFICAS industrial sometida a los efectos El análisis correcto de las ambientales en el Perú para una empresa velocidades promedias metal mecánica. “ calculadas por cargas de - (Liseth, y otros, 2021) en su investigación viento en una estructura titulada “Sistema estructural (tubo en tubo) de 14 niveles. para edificios altos” - (Rueda, y otros, 2022)en su investigación Los máximos titulada” Reducción de aceleraciones en desplazamientos por edificios esbeltos sometidos a cargas de cargas de viento influyen viento mediante disipadores y en cada nivel de la amortiguadores de masa sintonizada” estructura. (Fernández, y otros, 2018) en su La presión ejercida por investigación titulada “Análisis dinámico de las cargas de viento en una torre auto soportada sujeta a cargas de un nodo de control del viento y sismo” piso 14 producen - (Terán, 2022) en su investigación titulada” sobrepresiones en la Simulación numérica de la interacción estructura. fluido-estructura para predecir la respuesta de aerogeneradores sin palas a vibraciones inducidas por el viento en ciudades compactas” DISEÑO METODOLÓGICO Tipo de investigación: Aplicada Diseño de investigación: Experimental puro Población: Todas las estructuras de concreto armado de Trujillo Muestra: Residencia de 14 niveles con un sistema dual que tiene de nombre Solano 2 ubicado en la calle San. F. Solano, N° 353. Muestreo: Muestreo no probabilístico FICHA RESUMEN VELOCIDAD DE PRESIÓN (qz o qh) Puntos Valor Unidades qz = 0.613*kzd *kd* v2 COEFICIENTE DE PRESIÓN EXTERNA (cp) COEFICIENTE EN LAS PAREDES SUPERFICIE L/B Cp VALOR UNIDADES Pared en barlovento Pared en sotavento Paredes laterales DESPLAZAMIENTOS Niveles Desplazamiento máximo X Desplazamiento máximo Y Piso 1 Piso 2 Piso 3 Piso 4 Piso 5 Piso 6 Piso 7 Piso 8 Piso 9 Piso 10 Piso 11 Piso 12 Piso 13 Piso 14 OBSERVACIONES Y COMENTARIO FIRMA Y SELLO ANEXOS FICHA RESUMEN Nombre del proyecto Autores: Año de publicación: País: Tipo de investigación: Base de datos: Resumen Conclusiones: OBSERVACIONES Y COMENTARIO FIRMA Y SELLO JUICIO DE EXPERTO SOBRE LA PERTINENCIA DEL INSTRUMENTO INSTRUCCIONES Marcar con una x el aspecto que le parece que cumple cada ítem, según los criterios que se detalla a continuación: E= Excelente/ B= Bueno/ M= Mejorar/ X= Eliminar/ R= Rehacer Los criterios a evaluar son: redacción, contenido, criterios, congruencia, y pertinencia. En la casilla de observaciones puede sugerir un cambio o proponer mejoras para los distintos ítems. N ITEM E 1 Datos generales 2 Modelamiento de estructura 3 Criterios e importancia de la configuración estructural 4 Parámetros para el modelamiento de carga dinámica por viento 5 Coeficientes y factores para análisis dinámico por cargas de viento 6 Cargas 7 Modelo de comportamiento dinámico por cargas de viento B X M X R Observaciones X X X X X X Evaluado por: Alayo Miranda Roger Aníbal DNI: 40853228 Fecha: 25 del mes de _junio____del 2023 ______________________________ Firma CONSTANCIA DE VALIDACIÓN Yo, __Alayo Miranda Roger Aníbal_________________________________, Titular del DNI N°_40853228_, de profesión, ___ingeniero civil______________, Ejerciendo actualmente como __residente de obra_______________, en la Institución/ entidad_____Constructora Hércules SAC___________________. Por medio del presente hago constar que he revisado y validado el instrumento (Formato de ingreso de datos al software), para efecto de recopilar información necesaria para realizar el trabajo de investigación, cuyo título es “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO POR CARGAS DE VIENTO EN UNA ESTRUCTURA DE 14 NIVELES CON SISTEMA DUAL, TRUJILLO 2023” de los autores: - Cabrera Acevedo, Luigy Amid Salinas Ruiz, Walter Anthony DEFICIENTE ACEPTABLE BUENO EXCELENTE Congruencia de items Conocimiento de items Redacción de ítems Claridad y precisión Pertinencia Fecha: 25 del mes junio del 2023 _________________ Firma 22 55 20 ff2 3ff FICHA RESUMEN VELOCIDAD DE PRESIÓN (qz o qh) Puntos Valor Unidades qz = 0.613*kzd *kd* v2 COEFICIENTE DE PRESIÓN EXTERNA (cp) COEFICIENTE EN LAS PAREDES SUPERFICIE L/B Cp VALOR UNIDADES Pared en barlovento Pared en sotavento Paredes laterales DESPLAZAMIENTOS Niveles Desplazamiento máximo X Desplazamiento máximo Y Piso 1 Piso 2 Piso 3 Piso 4 Piso 5 Piso 6 Piso 7 Piso 8 Piso 9 Piso 10 Piso 11 Piso 12 Piso 13 Piso 14 OBSERVACIONES Y COMENTARIO FIRMA Y SELLO FICHA RESUMEN Nombre del proyecto Autores: Año de publicación: País: Tipo de investigación: Base de datos: Resumen Conclusiones: OBSERVACIONES Y COMENTARIO FIRMA Y SELLO JUICIO DE EXPERTO SOBRE LA PERTINENCIA DEL INSTRUMENTO INSTRUCCIONES Marcar con una x el aspecto que le parece que cumple cada ítem, según los criterios que se detalla a continuación: E= Excelente/ B= Bueno/ M= Mejorar/ X= Eliminar/ R= Rehacer Los criterios a evaluar son: redacción, contenido, criterios, congruencia, y pertinencia. En la casilla de observaciones puede sugerir un cambio o proponer mejoras para los distintos ítems. N ITEM E 1 Datos generales 2 Modelamiento de estructura 3 Criterios e importancia de la configuración estructural 4 Parámetros para el modelamiento de carga dinámica por viento 5 Coeficientes y factores para análisis dinámico por cargas de viento 6 Cargas 7 Modelo de comportamiento dinámico por cargas de viento B X M X R Observaciones X X X X X X Evaluado por: Fecha: ____ días del mes de ______del 2023 DNI: __________ ________________ Firma CONSTANCIA DE VALIDACIÓN Yo,______________________________________________________________, Titular del DNI N°______________, de profesión, _________________________, Ejerciendo actualmente como ____________________________________, en la Institución/ entidad____________________________________________. Por medio del presente hago constar que he revisado y validado el instrumento (Formato de ingreso de datos al software), para efecto de recopilar información necesaria para realizar el trabajo de investigación, cuyo título es “ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO POR CARGAS DE VIENTO EN UNA ESTRUCTURA DE 14 NIVELES CON SISTEMA DUAL, TRUJILLO 2023” de los autores: - Cabrera Acevedo, Luigy Amid Salinas Ruiz, Walter Anthony DEFICIENTE ACEPTABLE BUENO EXCELENTE Congruencia de items Conocimiento de items Redacción de ítems Claridad y precisión Pertinencia Fecha _____ días del mes ________ del 2023 ________________ Firma
