Ingeniero Civil / El objetivo de esta memoria es emplear el método de múltiples sub-estructuras para estudiar la respuesta de edificios aislados desagregando la respuesta histerética del sistema de aislación y estudiar sus ventajas y desventajas. Para estudiar la evolución temporal de las propiedades dinámicas (periodo, razones de amortiguamiento crítico y formas modales) de edificios con y sin aislación basal se emplea el método (DSI) por pequeñas ventanas de tiempo. Los resultados son validados a través de un método denominado Función de Transferencia por pequeñas ventanas (tfTF) propuesto e implementado en este trabajo de título. El análisis se lleva a cabo para tres estructuras: i) datos obtenidos de una simulación numérica de un edificio aislado en SAP2000, ii) datos experimentales obtenidos para un edificio (BNCS con y sin aislación) que fue ensayado a escala real en la mesa de vibrar de la Universidad de California, San Diego (Estados Unidos), y iii) datos de los edificios chilenos con y sin aislación de la Comunidad Andalucía sujetos a eventos sísmicos de mediana intensidad. De los resultados de la identificación del modelo numérico realizado en SAP2000, se observó el comportamiento elástico-lineal de la superestructura, estudiando la respuesta de la estructura relativa al sistema de aislación; es decir, las propiedades dinámicas de la superestructura fueron invariantes en el tiempo. De igual forma, se observó que las propiedades dinámicas obtenidas para la superestructura coinciden con los valores obtenidos cuando la estructura es modelada con base fija. Por otra parte, el comportamiento histerético bi-lineal del sistema de aislación generó la variación de las propiedades dinámicas de todos los modos de la estructura cuando la identificación se realizó en relación a su movimiento basal. Adicionalmente, se comprueba que el método de múltiples sub-estructuras se puede emplear en estructuras aisladas sujetas a ensayos del tipo pull-back . En el edificio BNCS, la superestructura presentó cambios de frecuencias durante la acción sísmica, comportándose de forma similar a la estructura con base fija. Sin embargo, la superestructura mostro un grado menor de cambios de frecuencias y no se observaron cambios residuales de sus propiedades dinámicas (a diferencia de lo observado para la estructura con base fija) indicando que la superestructura no sufrió daño durante los ensayos sísmicos (lo cual coincide con las observaciones en terreno). Del análisis de las estructuras asociadas a la comunidad Andalucía se apreció que las frecuencias de la superestructura determinadas con el método de múltiples sub-estructuras, son similares a las identificadas para la estructura vecina (con base fija), identificándose el primer modo longitudinal y transversal. También fue posible identificar la evolución temporal de las frecuencias de la estructura aislada, a pesar de los pocos datos de salida disponibles, a la poca instrumentación y a la baja calidad de los equipos que se emplean en los edificios de la comunidad Andalucía.

Ingeniero Civil / En la presente Memoria se presenta el registro de la experiencia en el desarrollo de los primeros prototipos de aisladores sísmicos de goma y láminas de acero fabricados en Chile, como parte de un proyecto de aislar sísmicamente un edifico de vivienda económica de cuatro pisos financiado por FONDECYT. La experiencia se desarrolló entre los años 1988 y 1990, adicionalmente se generaron algunas publicaciones y se aportó la base para las etapas siguientes del estudio. El estudio comprende el diseño teórico, obtención y pruebas de los materiales constituyentes, fabricación de los aisladores y ensayos de los prototipos. Para esto se utiliza la experiencia internacional y la tecnología disponible entonces en Chile dentro de un marco de bajo costo. Se utiliza la infraestructura de Idiem y del Laboratorio de Vialidad para efectuar los ensayos. Entre los objetivos principales esta la obtención de una goma de alto amortiguamiento, requisito obligatorio para conformar el sistema de aislación en estudio. Para esto se prueban variadas fórmulas de goma , hasta obtener los valores del amortiguamiento deseados, al mismo tiempo que se verifican otras propiedades también importantes. Para los ensayos efectuados a la goma se requiere fabricar probetas especiales, siendo algunas de ellas originales, ya que no están cubiertas por normativa de ese entonces. Se destaca entre estos últimos el ensayo de corte, que permite a determinar el amortiguamiento y la rigidez de la goma. Una vez conocidos los materiales constituyentes se efectúa el diseño del aislador utilizando la teoría sobre aislación sísmica disponible. Se adopta la forma cilíndrica como la más adecuada y se plantea como meta que la aplicación de la aislación permitiría al edificio oscilar con un período hasta de dos segundos frente a un sismo. El resultado del diseño define aisladores de 30 cm de diámetro constituidos por 30 capas de goma de 7 mm espesor y 29 placas de acero 1 mm de espesor. La fabricación de los prototipos se efectuó en una pequeña industria nacional, siendo necesaria la materialización de una matriz especialmente adaptada para este efecto. Se adopta, por ser más económico el método de compresión directa en vez de la inyección para efectuar la vulcanización. Como resultado de este proceso se fabrican dos aisladores prototipo. Los aisladores son sometidos en Idiem a ensayos y se verifica su capacidad resistente y como elemento disipador. Para esto es necesario fabricar el dispositivo de ensayo, que permite efectuar todas las pruebas incluso las pruebas dinámicas. Estas última destinadas a determinar el amortiguamiento del aislador. Se confirmó en ese entonces que es posible generar en Chile aisladores sísmicos con goma de alto amortiguamiento reforzados con placas metálicas a bajo costo y de fabricación sencilla. Se confirma que se puede contar con la infraestructura para pasar por todas las etapas que este proceso requiere.

El crecimiento poblacional y económico del Perú ha generado la necesidad de construir un mayor número de edificaciones y vías de comunicación sobre el territorio nacional. Esto conllevó a realizar proyectos en zonas de riesgo, tales como laderas de ríos y faldas de cerros, donde la topografía del terreno genera dificultades para la ejecución de las obras y los fenómenos naturales como derrumbes e inundaciones causan grandes pérdidas económicas y humanas. A esto se le suma que nuestro país se encuentra en una zona altamente sísmica, debido a la interacción de las placas tectónicas Sudamericana y de Nazca, intensificando los problemas ya antes mencionados. A pesar de la existencia de taludes diseñados en estos lugares, existen factores desencadenantes como sobrecargas sísmicas, cambios en las condiciones hidrogeológicas o la reducción de los parámetros resistentes del suelo que podrían generar la desestabilidad de estos, causando el colapso de estructuras aledañas. Buscando una forma de mitigar estos efectos, se derivó en el uso de muros de contención. Estas son aquellas estructuras diseñadas y construidas para resistir la presión lateral del suelo cuando hay un cambio en la elevación del terreno que excede el ángulo de reposo del mismo, y en ciertos casos empujes hidráulicos como en las defensas ribereñas. El uso generalizado de muros de contención no solo ayuda a contener algún evento potencialmente catastrófico, sino también a preverlo y evitar su ocurrencia. Este tipo de estructuras son usuales y utilizadas como protección en proyectos de ingeniería, como en carreteras que suelen construirse al borde de abismos y usan estos elementos para evitar derrumbes; también se pueden encontrar muros de contención en lugares con desniveles o en sótanos, soportando los empujes de tierra. Asimismo, se pueden llegar a usar en pequeñas represas soportando empujes de grandes masas de agua, en estos casos se tienen algunas consideraciones adicionales. Por último, las alas de los estribos de los puentes son calculadas para soportar las cargas de empujes de tierras existentes y la contención de líquidos evitando la erosión del terreno por el mismo cauce del río. La presente investigación, está orientada a desarrollar el análisis de estabilidad de muros de contención en voladizo, al aplicar el método empírico de Mononobe-Okabe, así como el método General de Equilibrio Límite (GLE); con ellos se busca determinar la respuesta sísmica y la variación de esta con respecto a las distintas zonas sísmicas del Perú. Finalmente, al interpretar los resultados obtenidos se podrá aportar y dar recomendaciones acerca del análisis sísmico de muros de contención en el Perú. / Tesis

En muchos países sufren bastantes movimientos sísmicos, que en algunos casos de severa intensidad, que han ocasionado pérdidas de vidas humanas, económicas. Por ello, se realiza el diseño de edificaciones para soportar sismo de gran intensidad y que el comportamiento de la estructura sea inelástico, para que no pueda colapsar y permita la evacuación de las personas. Ante esta situación, la estructura queda severamente dañada y el costo de reparación es alto. En las últimas décadas, se ha generado sistemas de protecciones sísmicas, lo que engloba un amplio estudio de variedades y tipos de investigaciones. Uno de los temas más estudiados son los sistemas de aisladores sísmicos, ya que separa la superestructura del suelo, es decir que los desplazamientos y aceleraciones de la estructura y del suelo son diferentes. En este estudio se propone el uso del sistema de aisladores sísmicos, con el uso del aislador elastomérico con núcleo de plomo (Lead Rubber Bearing, siglas en ingles LRB), se hace el diseño del aislador de un edificio de concreto armado de diferentes alturas (6, 8 y 10 pisos) con 4 normas de diferentes países (NTP E.031, NCh 2745, ASCE 7-16 y NZS 1170.5). Para poder identificar los factores de mayor importancia en un diseño de aislador. Finalmente, se realiza la comparación de las derivas, desplazamientos y aceleraciones. / In many countries they suffer quite a few seismic movements, which in some cases of severe intensity, that have caused loss of human lives, economic losses. For this reason, buildings are designed to withstand high-intensity earthquakes and the behavior of the structure is inelastic, so that it cannot collapse and allows the evacuation of people. In this situation, the structure is severely damaged and the cost of repair is high. In the last decades, systems of seismic protection have been generated, which includes a wide study of varieties and types of investigations. One of the most studied subjects is the systems of seismic isolators, since it separates the superstructure from the soil, that is to say, the displacements and accelerations of the structure and the soil are different. In this study, the use of the seismic isolator system is proposed, with the use of the elastomeric lead rubber bearing (LRB), the isolator design of a reinforced concrete building of different heights (6, 8 and 10 floors) with 4 standards from different countries (NTP E.031, NCh 2745, ASCE 7-16 and NZS 1170.5). In order to identify the most important factors in an insulator design. Finally, the comparison of drifts, displacements and accelerations is made. / Tesis

El objetivo principal es realizar un análisis comparativo y un diseño estructural utilizando aisladores sísmicos en la base (elastoméricos de alto amortiguamiento HDR) para estudiar el comportamiento estructural de un edificio de oficinas contra un sistema dual bajo un criterio normativo sismo-resistente, mediante un modelo sísmico según el programa de modelación estructural SAP2000, el cual proporcionará resultados necesarios para elegir el mejor modelo ante un evento sísmico. Inicialmente se recopilará información acerca de los métodos para la mejora del comportamiento sísmico. Se realizará un análisis sísmico dinámico utilizando un espectro de respuesta de aceleración según tipo de suelo. Luego, Se colocará el aislador HDR (Aisladores Elastoméricos de Alto Amortiguamiento) en la base de la estructura. Además, se realizará el modelamiento adecuado con el programa de modelación estructural SAP2000. Por último, se describe y compara los resultados obtenidos en los diferentes análisis y modelamiento. / Tesis

Este trabajo tiene como objetivo analizar el comportamiento de un tramo elevado de la línea 5 del Metro de Santiago durante el sismo del 27/02/2010. En dicho tramo, existe una red de acelerómetros de 12 sensores, que registró dicho sismo, que es el de mayor magnitud que ha afectado a la estructura. La estructuración del tramo es tipo viaducto. Cuenta con un sistema de aislación consistente en placas de neopreno reforzadas, apoyadas sobre capiteles de hormigón postensado soportados por pilares tipo cajón. Sobre las placas de neopreno, se apoyan vigas de hormigón pre y postensado que soportan la losa de hormigón postensado del viaducto. Este estudio comprende un análisis de los registros obtenidos para el sismo del 27/02/2010, tanto en el espacio del tiempo, como en el espacio de las frecuencias. Se comparan las aceleraciones máximas en campo libre, cepa y superestructura; y se determinan desplazamientos por doble integración de los registros en el tiempo. Del análisis de aceleraciones máximas se desprende que en dirección longitudinal, sobre el tablero la aceleración es menor que en la cepa y en las direcciones transversal y vertical son mayores. Además, existe amplificación de las aceleraciones en el tope de la columna, respecto a la base de ésta, en ambas direcciones horizontales. En dirección transversal, es notorio el cambio de frecuencias predominantes entre la viga y la cepa. A través de un análisis espectral, se identifican tres modos en la dirección longitudinal: 1,36 Hz, 2,47 Hz y 6,96 Hz; tres modos en la dirección transversal: 1,25 Hz, 3,03 Hz y 6,76 Hz; y dos modos en la dirección vertical: 5,04 Hz y 7,21 Hz. Además, se calibra un modelo computacional considerando comportamiento no lineal, de manera que reproduzca la respuesta real de la estructura durante el evento sísmico mencionado. Esto se realiza variando la rigidez de los resortes horizontales que modelan el suelo, la rigidez de los apoyos de neopreno, la rigidez del hormigón de la estructura, y el amortiguamiento modal de la estructura.

Ante la constante amenaza sísmica que posee la costa peruana, se pretende resolver el problema de seguridad en los puentes, garantizando su funcionalidad ante potenciales desplazamientos superiores a los normados por los códigos peruanos de diseño sísmico. Se propone como solución la utilización de los aisladores sísmicos conocidos como Péndulos de Triple Fricción para lograr controlar los desplazamientos que generan sismos máximos donde los aisladores elastoméricos no pueden hacerlo. Se establece un criterio de utilización de los espectros de respuesta sísmica para las pseudo-aceleraciones, que coincide con los eventos sísmicos pronosticados por las estadísticas del Instituto Geofísico del Perú. Se modelan ocho casos de puentes típicos de la zona de estudio, de acuerdo a los datos proporcionados por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones. También, se elaboran plantillas de diseño para apoyos elastoméricos y péndulos de triple fricción según los códigos regentes y los principales fabricantes de estos tipos de aisladores. Finalmente, esta investigación busca proponer la tendencia a la necesidad de implementación de péndulos de triple fricción con el fin de garantizar la funcionalidad continua de los puentes aun en situaciones de eventos sísmicos extremos. / In view of the constant seismic threat posed by the Peruvian coast, it is intended to solve the safety problem in the bridges, guaranteeing their functionality in the event of potential displacements greater than those regulated by the Peruvian seismic design codes. As a solution, the use of seismic isolators known as Triple Friction Pendulums is proposed to control the displacements that generate maximum earthquakes where elastomeric isolators cannot. A criterion for the use of seismic response spectra for pseudo-accelerations is established, which coincides with the seismic events predicted by the statistics of the Geophysical Institute of Peru. Eight cases of typical bridges in the study area are modeled, according to the data provided by the Ministry of Transport and Communications. Also, design templates for elastomeric bearings and triple friction pendulums are developed according to the governing codes and the main manufacturers of these types of insulators. Finally, this research seeks to propose the trend towards the need for the implementation of triple friction pendulums in order to guarantee the continuous functionality of the bridges even in situations of extreme seismic events. / Tesis