Desde los inicios de la humanidad, gran parte de la población mundial, en distintas regiones, han sufrido las pérdidas de vidas y daños a sus propiedades debido a los terremotos. Es por esto que los ingenieros, a lo largo de los años, han venido desarrollando varios diseños y tecnologías de construcción para intentar mitigar los efectos de los terremotos en edificios, puentes y contenidos potencialmente vulnerables. El aislamiento, sísmico, es, un dispositivo relativamente reciente que salvaguarda las estructuras, frente a consecuencia destructivas, de un sismo, aislando la estructura, de la superficie y de esa manera, impidiendo que los movimientos sísmicos se transmitan a la misma. Para lograr, esta separación se utilizan dispositivos llamados aisladores, que; por estar colocados me manera eficiente debajo de las columnas de la superestructura, pueden cumplir un rol significativo durante la acción de un sismo. En particular, los aisladores con, corazón de plomo, (LRB), se fabrican de caucho de bajo amortiguamiento y capas intercaladas de acero, y en el corazón un núcleo de plomo. Este núcleo de plomo, permite aumentar su rigidez inicial y aumentar la cantidad de disipación de energía a través del incremento, del amortiguamiento, del aislador entre 25, y 30%. Esta tesis pretende investigar acerca de la obtención de las propiedades mecánicas del aislador LRB a partir de su dimensionamiento interno para su posterior testeo y fabricación. Asimismo, se generará una plantilla de cálculo que facilitará la obtención de las propiedades del aislador en base a las dimensiones propuestas. Como resultado se espera aportar conocimiento que pueda servir de ayuda para que en un futuro se puedan fabricar este tipo de aisladores en el país y no depender de patentes extranjeras. Entonces, se concluye que el aislamiento sísmico acrecienta el, periodo y el amortiguamiento, de la estructura, lo cual se interpreta en una disminución de la demanda sísmica del terremoto hacia la estructura. Pese a ello, se puede afirmar que la mejor opción para utilizar este sistema es sobre estructuras rígidas situadas en suelos también rígidos, lo cual puede aplicarse en la ciudad de Lima debido a su edafología.

La presente tesis expone las ventajas del uso de aisladores sísmicos mediante una comparación entre un puente con aisladores sísmicos y con apoyos convencionales tomando como referencia una alternativa al Puente Dueñas. Así mismo, hace énfasis en la mejora de la respuesta sísmica, y en la reducción de las dimensiones y cantidad de acero del pilar central. Estos beneficios fueron demostrados mediante la comparación de los resultados del análisis matemático del puente, puesto que estos, permiten observar la diferencia que hay entre el comportamiento y los elementos esperados. En el primer capítulo se describe la introducción al tema. Se establece el objetivo general y los objetivos específicos de la presente tesis, así como la justificación y la metodología. El segundo capítulo refiere al marco teórico y la importancia que tiene el estudio realizado en la elección para el mejor comportamiento de la estructura. En el tercer capítulo se describe el proyecto y se predimensionan los elementos del puente. En el cuarto capítulo se realiza el análisis estructural del puente, para el cual, se considera el modelo computacional y la asignación de cargas. Se obtienen los resultados de desplazamientos y fuerzas en la estructura. En el quinto capítulo se realiza el diseño estructural del pilar central. Se calculan las propiedades de diseño para el aislamiento sísmico y se obtienen los valores de los desplazamientos y fuerzas de diseño, así como las dimensiones y cantidad de acero del pilar central. En el sexto capítulo se realiza la comparación de los resultados obtenidos en los capítulos 4 y 5. En el séptimo y último capítulo se presentan las conclusiones a las que se llegaron con el estudio. Se responde el objetivo general y específicos de la tesis y se enuncian las recomendaciones para futuras líneas de investigación.

Esta investigación consiste en la evaluación del comportamiento inelástico y no lineal de un hospital de concreto armado diseñado con aisladores sísmicos de base. Además, busca revisar su desempeño y capacidad de ductilidad a partir de la comparación de las derivas de entrepiso con y sin aisladores, considerando el comportamiento inelástico de la superestructura. La investigación se basa, en un principio, en modelar la estructura de un hospital, previamente diseñado, e introducir las propiedades inelásticas de los elementos como rótulas plásticas y aisladores, utilizando los principios de equilibrio, compatibilidad y relaciones constitutivas para construir curvas momento-curvatura para cada sección que requiera ser analizada. Todo esto con el fin de conocer el comportamiento estructural y secuencia de agotamiento de capacidad de las secciones para la estructura con y sin aisladores, empleando un análisis pushover y tiempo-historia. Se espera comprobar la eficiencia de los aisladores para reducir la deriva de entrepiso y mejorar el desempeño sísmico del hospital.

[ES] Los aisladores eléctricos de alta tensión desempeñan un papel fundamental de la red de distribución y transporte de energía eléctrica, pudiendo provocar fallos imprevistos de suministro eléctrico, dando lugar a importantes impactos socio-económicos. Las descargas disruptivas por contaminación o envejecimiento de los materiales amenazan continuamente la fiabilidad de la red eléctrica, constituyendo uno de los mayores retos para los diseñadores e ingenieros de mantenimiento de la red eléctrica. En la actualidad, no existen métodos eficaces para la monitorización continua de los niveles de envejecimiento de los materiales o de de contaminación en la superficie de los aisladores durante la operación normal, por lo tanto, se recurre al mantenimiento periódico de los mismos para garantizar la continuidad del suministro eléctrico. El desarrollo de una herramienta que permita monitorizar en tiempo real los depósitos de contaminación durante la operación normal proporcionaría información muy valiosa para el mantenimiento preventivo de los aisladores eléctricos de alta tensión y/o el seguimiento del estado superficial de los aisladores. La corriente de fuga registrada en los aisladores eléctricos podría utilizarse como una medida indirecta de los depósitos de contaminación. No obstante, además de por los depósitos de contaminación y el envejecimiento de los materiales, la medida de la corriente de fuga también se ve influenciada por una serie de factores ambientales, como temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento entre otros. Por tanto, se pretende desarrollar una técnica de procesado para estimar la corriente de fuga asociada a los depósitos de contaminación (PLC) cancelando la influencia de las variables ambientales. / [CA] Els aïlladors elèctrics d'alta tensió exerceixen un paper fonamental de la xarxa de distribució i transport d'energia elèctrica, podent provocar errors imprevistos de subministrament elèctric, donant lloc a importants impactes socioeconòmics. Les descàrregues disruptives per contaminació o envelliment dels materials amenacen contínuament la fiabilitat de la xarxa elèctrica, constituint un dels reptes més grans per als dissenyadors i enginyers de manteniment de la xarxa elèctrica. En l'actualitat, no hi ha mètodes eficaços per a la monitorització contínua dels nivells d'envelliment dels materials o de de contaminació a la superfície dels aïlladors durant l'operació normal, per tant, es recorre al manteniment periòdic dels mateixos per garantir-ne la continuïtat del subministrament elèctric. El desenvolupament d"una eina que permeti monitoritzar en temps real els dipòsits de contaminació durant l"operació normal proporcionaria informació molt valuosa per al manteniment preventiu dels aïlladors elèctrics d"alta tensió i/o el seguiment de l"estat superficial dels aïlladors. El corrent de fugida registrat als aïlladors elèctrics podria utilitzar-se com una mesura indirecta dels dipòsits de contaminació. No obstant això, a més dels dipòsits de contaminació i l'envelliment dels materials, la mesura del corrent de fugida també es veu influenciada per una sèrie de factors ambientals, com ara temperatura, humitat, direcció i velocitat del vent entre d'altres. Per tant, es pretén desenvolupar una tècnica de processament per estimar el corrent de fugida associat als dipòsits de contaminació (PLC) cancel·lant la influència de les variables ambientals. / [EN] High-voltage electrical insulators play a fundamental role in the electricity distribution and transmission network, and can cause unforeseen power supply failures, giving rise to significant socio-economic impacts. Disruptive discharges due to contamination or aging of materials continually threaten the reliability of the electrical network, constituting one of the greatest challenges for designers and maintenance engineers of the electrical network. At present, there are no effective methods for the continuous monitoring of the levels of aging of the materials or of contamination on the surface of the insulators during normal operation, therefore, periodic maintenance is used to guarantee the continuity of electrical supply. The development of a tool that allows real-time monitoring of contamination deposits during normal operation would provide very valuable information for preventive maintenance of high-voltage electrical insulators and/or monitoring of the surface condition of the insulators. Leakage current recorded in electrical insulators could be used as an indirect measure of contamination deposits. However, in addition to the contamination deposits and the aging of the materials, the measurement of the leakage current is also influenced by a series of environmental factors, such as temperature, humidity, wind direction and speed, among others. Therefore, it is intended to develop a processing technique to estimate the leakage current associated with pollution deposits (PLC) canceling the influence of environmental variables. / Bueno Barrachina, JM. (2023). Contribución al mantenimiento de aisladores de alta tensión en servicio basado en medidas de corrientes de fuga [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199256

Los edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) son predominantemente empleados como viviendas sociales en el Perú. Debido a algunas de sus características, se estima que su desempeño sísmico es menor que el de los edificios con muros convencionales de concreto armado. Diferentes tecnologías de protección pueden utilizarse para mejorar su desempeño ante sismos severos, pero estas pueden ser inviables económicamente. Por esta razón, en la presente tesis se evalúa la factibilidad de aplicar el sistema de aislamiento sísmico a un EMDL ubicado en la zona de mayor riesgo sísmico del Perú, un inmueble aún no construido y representativo de los existentes en la costa peruana. El objetivo es cuantificar el sobrecosto de aislar sísmicamente un EMDL situado en un contexto de riesgo. Para llevar a cabo este cometido, se han planteado dos edificios: uno de base fija y otro con la misma disposición y tipo de muros, pero implementado con aisladores sísmicos en su base. Ambos se modelaron computacionalmente para analizarlos y luego diseñarlos estructuralmente. Con base en los planos resultantes del diseño, se procedió a estimar y comparar los costos de construcción de los dos edificios. Los resultados muestran que el aislamiento sísmico del EMDL escogido reduce efectivamente sus solicitaciones sísmicas de diseño. Sin embargo, la reducción de costos en la superestructura no es suficiente para compensar el costo de la implementación del sistema de aislamiento, el cual cuenta con vigas que soportan los muros, aisladores elastoméricos y deslizadores planos que trabajan en paralelo. Finalmente, al ser el costo total de construcción del edificio aislado 19.4 % mayor que el del edificio con base fija, se concluye que no es atractivo económicamente aislar el EMDL elegido.

El creciente desarrollo de proyectos en el Perú, que involucran el uso de aisladores sísmicos, trae consigo la necesidad de investigar en detalle ciertos aspectos que influyen en la respuesta estructural de estas edificaciones, un aspecto relevante y recientemente actualizado en el estándar ASCE 7-16 es el relacionado a la respuesta torsional de sistemas sísmicamente aislados. En razón de lo indicado, es reconocido que la demanda sísmica característica de una región particular influye sobre la respuesta que posean las estructuras, por ello, el presente trabajo discute sobre la aplicación directa de las expresiones para estimar la máxima respuesta torsional de estructuras sísmicamente aisladas en el Perú, según el código ASCE 7 en sus versiones 2010 y 2016; para tal propósito, múltiples análisis numéricos se realizaron sobre la base de estructuras aporticadas, estableciéndose en las mismas: tres relaciones de aspecto en planta, dos alturas típicas, tres porcentajes diferentes de excentricidad (del orden de 0%, 5% y 10%) y múltiples acciones sísmicas espectro-compatibles, aplicadas de forma bidireccional, tanto para demandas de diseño (con Tr=500 años) como para máximas consideradas (con Tr=2500 años). Encontrándose finalmente, que para el caso de suelos rígidos y zonificación sísmica 4 del Perú, es posible plantear expresiones de mejor ajuste basadas en los códigos ASCE 7-10 y ASCE 7-16, todo ello establecido como producto del análisis de las relaciones entre métodos estáticos y dinámicos (espectral y tiempo-historia). / Tesis

Ante un sismo severo, un gran número de hospitales en el Perú se verían considerablemente afectados, dificultando el manejo de emergencias. Por tal motivo se hace necesario construir hospitales nuevos que tengan operatividad continua. Una alternativa que mejoraría la calidad y reduciría el tiempo de construcción de los nuevos hospitales sería el uso de prefabricados de concreto. Sin embargo, existen cuestionamientos referentes al comportamiento sísmico de las estructuras prefabricadas de concreto. Actualmente se han desarrollado sistemas de concreto prefabricado que permiten construir estructuras con comportamiento sísmico equiparable al de estructuras de concreto vaciadas in situ, denominados en la literatura como prefabricados emulativos. En este trabajo se estudió la factibilidad técnica de usar aislamiento sísmico y prefabricados emulativos de concreto en hospitales nuevos. Para tal fin se diseñó un edificio de un hospital representativo utilizando las normas peruanas E060, E030 Y E031. Se evaluó el desempeño del edificio usando como medida de daño criterios de derivas y aceleraciones globales del edificio, y también giros inelásticos en las rótulas de los elementos estructurales. Los resultados mostraron que el edificio luego de un sismo severo de PGA=0.675g (correspondiente a 2500 años de periodo de retorno) tendría un desempeño muy bueno permitiendo su ocupación inmediata. / Tesis

La construcción de edificios aislados es cada vez más importante en países sísmicos dado que el sistema de aislamiento protege a la estructura de los efectos de un sismo mediante la separación de la base con el movimiento del suelo. El daño se logra controlar por medio de la restricción de desplazamientos relativos de entrepiso y de aceleraciones de piso. La mayoría de casos de aplicación corresponden a edificios esenciales; es decir, aquellos cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después de un sismo. Según la Norma E.030 “Diseño Sismorresistente”, las edificaciones esenciales tales como hospitales, y que se ubican dentro de las zonas sísmicas tres y cuatro, deben ser construidas con aislamiento sísmico conforme a los lineamientos de la Norma E.031 “Aislamiento Sísmico”. En consecuencia, el objetivo de esta tesis es elaborar el diseño estructural de un pabellón de hospital de cuatro pisos con aisladores sísmicos ubicado en la costa de Lima de acuerdo a la normativa peruana. Para ello se plantean tres objetivos específicos: diseñar las propiedades de los dispositivos en el sistema de aislamiento, evaluar la respuesta del edificio ante un sismo extremo (2500 años de periodo de retorno) y desarrollar el diseño en concreto armado de los elementos estructurales. La metodología consistió, en primer lugar, en una revisión de la base teórica del aislamiento sísmico donde se estudió el comportamiento dinámico de los edificios de base aislada. Además, se investigó los principales tipos de dispositivos de aislamiento y se describió la modelación tridimensional del sistema de aislamiento. En segundo lugar, se inició el diseño del edificio de base aislada a partir de la estructuración y el predimensionamiento de los elementos estructurales. Luego, se pre diseñaron las propiedades de los dispositivos del sistema de aislamiento con un análisis lineal espectral. El diseño definitivo de las propiedades de los dispositivos se realizó a través de un análisis dinámico no lineal Tiempo Historia donde se calcularon las máximas respuestas del edificio en términos de derivas, aceleraciones y fuerzas. Por último, se desarrolló el diseño en concreto armado de los elementos estructurales y sus correspondientes planos. Los resultados indicaron que el edificio tendría daño leve en los elementos estructurales y no estructurales luego del sismo extremo.

La aislación de edificaciones consiste en colocar una interfase flexible entre el suelo y la estructura de forma que se reduzcan considerablemente las solicitaciones sísmicas a las que ésta estaría sometida. Así, se puede optar por un diseño con un factor de reducción de fuerza sísmica menor y se puede obtener como resultado una edificación que no sufrirá daños y permanecerá totalmente operativa durante y después de un evento sísmico. Las reducidas aceleraciones también protegen a los elementos no estructurales y a los contenidos de la edificación. Los aisladores son dispositivos que cuentan con una elevada rigidez a cargas verticales, pero son flexibles frente a solicitaciones laterales. Por consiguiente, las fuerzas transmitidas a la estructura por un sismo severo generan desplazamientos del orden de 25 centímetros en la interfase de aislación, pero derivas significativamente menores en la superestructura. Esta tesis se enfoca en el uso de aisladores elastoméricos, los cuales aprovechan la flexibilidad de un material similar al caucho para conseguir una baja rigidez lateral, pero lo combinan con planchas de acero para elevar la rigidez vertical. Al realizar un análisis del comportamiento de diferentes tipos de estructuras con aisladores, se comprobó que ciertas estructuras se benefician de la aislación más que otras, siendo la esbeltez y el periodo de vibración los factores más influyentes. Como ventaja adicional a la reducción de las fuerzas, se ha encontrado, por ejemplo, que la aislación concentra la participación modal a sólo un modo por cada dirección, reduciendo así, la incertidumbre del comportamiento sísmico. Luego, se seleccionó una de las estructuras analizadas y se diseñó con el fin de observar las ventajas en el comportamiento estructural y diferencias en los costos. Se observó que el uso de concreto y acero en la superestructura disminuye, pero aumenta en la cimentación. En términos de costo, no se estima una reducción importante, sino un incremento debido a los aisladores. No obstante, deben cuantificarse los costos indirectos como las pólizas de seguros y el costo de cese de operación de una estructura esencial durante una emergencia como ventajas económicas. Finalmente, se incluye un detalle del procedimiento y recomendaciones para el diseño.

En la actualidad, los sistemas de protección sísmica representan una opción viable para la prevención de desastres naturales como lo es un evento telúrico. Nuestro país se encuentra en la zona del cinturón de fuego del pacífico, por lo tanto no se debe hacer caso omiso al peligro que un sismo supone. En atención a ello, se presenta el siguiente estudio que intentará explicar, a grandes rasgos, una tecnología de protección sísmica: la implementación de aisladores en un edificio de viviendas. Es recurrente que el público en general, e inclusive ingenieros civiles, tengan interrogantes sobre el comportamiento, tipos, eficiencia y conveniencia de los distintos tipos de aisladores sísmicos. Por tal motivo, este estudio fue estructurado para describir la tecnología desde los principios básicos y la filosofía del diseño, hasta los mecanismos de protección y propiedades dinámicas de cada uno de los dispositivos. La información técnica mostrada corresponde a estándares internacionales, normativa local y prácticas comunes de la ingeniería estructural y construcción. Complementario a la información teórica, se plantea una comparación entre la propuesta ya construida y su similar con aisladores en una edificación de viviendas de varios niveles. Se ha seleccionado para el ejercicio un edificio multifamiliar típico del distrito de San Isidro, en la ciudad de Lima: dos sótanos y siete niveles de viviendas, incluyendo la azotea. La directriz general que se siguió, para realizar la propuesta con aisladores, fue la de restructurar la edificación con la idea de ahorrar en materiales de construcción y compensar, así, el sobrecosto por el concepto de aisladores. Al mismo tiempo, se mantuvo la arquitectura original y la funcionalidad de las viviendas. Finalmente, se resumen los resultados de los análisis de estructuras, de acuerdo a norma, y se presentan los costos de construcción asociados, junto con los beneficios del aislamiento sísmico, para comparar la conveniencia de su implementación en el ejercicio mostrado.