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.

El presente estudio busca realizar un análisis comparativo de comportamiento y costos entre un sistema con aislación y disipación sísmica para una edificación de 4 niveles, en la ciudad de Chiclayo. Se utilizaron disipadores de fluido viscoso y aisladores de núcleo de plomo para cada uno de los sistemas estructurales evaluando su desempeño estructural frente a un evento sísmico severo; también se realizará un análisis económico a largo plazo que tendrá en cuenta el costo directo del proyecto y los costos por reparaciones, calculado mediante una curva de vulnerabilidad, que pueda sufrir la estructura luego de un sismo. En el sistema con disipadores se logró reducir hasta un 40% las derivas en la dirección X y un 35% en la dirección Y, además de acuerdo al análisis económico a largo plazo se concluyó que se tiene un ahorro del 4% respecto al costo del proyecto con un sistema estructural convencional. En el sistema con aisladores se logró reducir hasta un 91% las derivas en la dirección X y un 90% en la dirección Y, además de acuerdo al análisis económico a largo plazo se concluyó que se tiene un ahorro del 20% respecto al costo del proyecto con un sistema estructural convencional.

La utilización de distintos materiales en las estructuras requiere de un análisis en función a sus características mecánicas. Las estructuras tensadas son una alternativa sofisticada para cubrir espacios de grandes áreas, su análisis y diseño no es común hoy en día y debe ser estudiado previendo fallas. El material bambú, ingresado recientemente a la normativa peruana, es una solución ecológica y armoniosa con el ambiente, solicita en su diseño, muy similar a la madera, tener en cuenta características naturales del material. El beneficio del uso del bambú es el liviano peso que posee, su uso es aplicable a elementos estructurales tales como vigas, columnas y en armaduras para cubiertas. Por ser un material relativamente nuevo, su diseño se basa en el método de esfuerzos admisibles (ASD). También existen en el proyecto estructuras de concreto armado y acero, ambos ya estudiados en cuanto a su análisis y diseño a nivel internacional. Se utiliza el método del diseño por factores de carga y resistencia (LRFD). El uso de estos materiales está presente en el coliseo, el auditorio, losas deportivas y en otras estructuras adicionales que permiten el correcto funcionamiento y brindan serviciabilidad para los propósitos del proyecto.

Según la hipótesis de Charles S. Whitney, los esfuerzos a flexión soportados por el concreto, solo serán efectivos en el extremo superior de la viga, ya que el extremo inferior se considera agrietado. Se diseñaron tres edificaciones con vigas de sección convencional, vigas de sección hueca rectangular y vigas huecas circulares; para lograr las vigas de sección hueca se ha empleado materiales que servirán como encofrado perdido, estos materiales son: Poliestireno Expandido (EPS) y tubos de PVC, respectivamente. La presente tesis tuvo como objetivo general determinar la influencia del empleo de vigas de concreto de sección hueca en edificios que se desarrollan en la provincia de Chiclayo. De acuerdo a los resultados obtenidos, el empleo de vigas huecas rectangulares (V.HR) mejora el comportamiento sísmico de las estructuras de manera más eficaz que las vigas de sección hueca circular (V.HC), y estas a su vez tienen mejor comportamiento comparadas con las vigas de sección llena (V.LL). Las vigas huecas disminuyen tanto en peso sísmico, desplazamientos laterales, fuerzas sísmicas y contaminación ambiental; sin embargo, económicamente implicarán un aumento en la especialidad de estructuras de 1.08% para vigas huecas rectangulares (V.HR) y 1.91% para vigas huecas circulares (V.HC). En donde la variación de precios corresponde principalmente al empleo de encofrados perdidos. Además, se observó que el núcleo interior de vigas de concreto no contribuye substancialmente a la resistencia a la torsión de la pieza después de producido el agrietamiento.

El proyecto tiene como objetivo el análisis y diseño estructural del estadio municipal “Julio Bravo” del distrito de Puerto Eten, proponiendo cubiertas de tensoestructuras de madera laminada para las cubiertas de las tribunas, para disminuir los riesgos de corrosión del material, ocasionados por su cercanía del proyecto al mar. A su vez, da a conocer la escasez de infraestructura deportiva que tiene el distrito antes mencionado. Esta falta de infraestructuras deportivas ocasiona en la población un déficit en su desarrollo integral, adoptando malos estilos de vida ligados al alcoholismo y drogadicción. La construcción del estadio municipal busca crear bienestar social en la población, permitiendo disminuir el índice de delincuencia y drogadicción, así como también generará ingresos económicos al distrito, mejorando el comercio interno del mismo.

La presente tesis tiene como objetivo el análisis y diseño estructural de una edificación de diez niveles destinado para viviendas, ubicado en el distrito de San Isidro, provincia de Lima. El terreno destinado para este proyecto cuenta con 508 m2 aproximadamente y el tipo de suelo de la zona es una grava densa, la cual posee una capacidad portante de 4 kg/cm2. Según el documento ‘‘Zonificación sísmico-geotécnica para siete distritos de Lima Metropolitana’’ del Instituto Geofísico del Perú (IGP) el suelo de dicha zona clasifica como uno del tipo S1. El sistema estructural de la edificación es de muros estructurales; por ende, son estos los principales encargados de suministrar la rigidez adecuada a la edificación. Asimismo, la distribución de las placas se hará estratégicamente para tratar que el centro de rigidez y el centro de masa no estén muy alejados. De esta manera, se busca evitar problemas de torsión. El diseño y análisis estructural de la edificación se realizaron bajo los lineamientos del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) y las normas que lo componen. En primer lugar, se realizó el análisis sísmico del edificio de acuerdo a lo estipulado en la Norma E.030 Diseño Sismorresistente y se empleó un modelo estructural de la edificación en el programa ETABS 2016. A dicho modelo se le asignaron las cargas correspondientes según la norma E.020 Cargas. En segundo lugar, el diseño de todos los elementos de concreto armado se realizó siguiendo la norma E.060 Concreto Armado. En el caso de las losas macizas y la cimentación se empleó la asistencia de programas de computación que aplican el método de elementos finitos como son SAP2000 y SAFE 2016 respectivamente. Adicionalmente, considerando que la edificación en cuestión posee diez niveles, se incluyó un capitulo donde se explica la importancia del análisis secuencial, cómo esta influye en términos de desplazamientos, y solicitaciones de fuerzas y momentos en la edificación.

Esta tesis consiste en el análisis y diseño estructural de un edificio de departamentos de 5 pisos con azotea ubicado en la zona de Miraflores de Lima, Perú. Además, el edificio cuenta con 8 departamentos, cada uno con su propio baño. El edificio multifamiliar cuenta con un área techo típico de aproximadamente de 165 m2., en un suelo que tiene excesiva cantidad de grava que son muy comunes del suelo propio de Lima, con una presión admisible de 40 ton/m2 a una profundidad de 1.50m que se obtienen del estudio mecánica de suelos. El sistema estructural del proyecto es de muros estructurales. El sistema de cubierta del edificio, utilizado es de losas aligeradas y losas macizas en los baños. Los elementos estructurales de cimentación fueron de zapatas conectadas y zapatas combinadas. El modelo 3D se generó con todos los elementos estructurales en el software Etabs con todos los esfuerzos relevantes para el análisis sísmico del edificio. Las cargas estáticas y vivas se derivaron de la Norma de Carga E.020 y, como consecuencia, se obtuvieron los desplazamientos máximos y las derivas máximas de la edificación, estos valores se encuentran dentro de los límites establecidos por la Norma E .030. Luego, se realizó los metrados de los elementos estructurales para obtener los trazos de fuerzas internas, y se comparó con los valores que obtenidas por Etabs. Además, se realizó los diseños de los elementos estructurales que se basó en la norma E.060. Finamente, se diseñó elementos adicionales como la cisterna y las escaleras.

Los terremotos ocurridos alrededor del mundo durante el siglo pasado y en lo que va de este han llevado a ingenieros e investigadores a cuestionar los conocimientos y métodos de diseño que se conocían sobre la ingeniería sismorresistente. Es así que un primer cambio de enfoque ocurrió cuando se consideró a los desplazamientos como la principal causa del daño estructural en reemplazo de las aceleraciones y fuerzas que pueda experimentar una estructura. En base a esto, resulta lógico pensar que los métodos de diseño se deben basar en los desplazamientos y no en las fuerzas. Es así que Priestley, Moehle y Kowalsky, en los años 90, presentan el Método de Diseño Directo Basado en Desplazamientos (DDBD) como alternativa al diseño tradicional basado en fuerzas (FBD). El presente trabajo busca realizar un análisis comparativo entre el FBD y el DDBD aplicado a una estructura de sistema estructural dual de 7 niveles. El diseño por FBD estará basado en la Norma de Diseño Sismorresistente E.030 peruana del 2018, mientras que el DDBD en el texto Displacement-Based Seismic Design of Structures por Priestley et. al. del año 2007. En el Capítulo I, se presenta una introducción al tema, describiendo la situación. Además, se desarrolla la justificación y la importancia del trabajo. Finalmente, se describe el objetivo principal y los objetivos secundarios de la investigación. En el Capítulo II, se presenta el marco teórico en el cual se resaltan las principales características de ambos métodos, los niveles y objetivos de desempeño estructural según ASCE 41-13 y el diseño por capacidad de los elementos estructurales. Asimismo, se discuten las incoherencias conceptuales del método FBD y se desarrolla el marco conceptual del Análisis Estático No Lineal “Pushover” que se utilizará para evaluar el desempeño estructural de la estructura analizada para ver si cumple con los objetivos propuestos. Finalmente, se elabora una lista de todos los parámetros a ser comparados en la investigación. El Capítulo III reúne los procedimientos paso por paso del FBD y del DDBD basados en los documentos antes mencionados. Se presentan las expresiones matemáticas necesarias para los cálculos que se realicen. Adicionalmente, se presenta el procedimiento del “Pushover” según ASCE 41-13. En el Capítulo IV, se presenta el caso de estudio, el cual corresponde a una edificación destinada a oficinas de 7 niveles de sistema estructural dual ubicado en la ciudad de Lima. La distribución en planta, las propiedades de los materiales a utilizar y el metrado de cargas son mostrados. En el Capítulo V, se aplica la metodología descrita en el Capítulo III. Asimismo, los resultados obtenidos son presentados destacando el periodo estructural, la rigidez lateral, la fuerza cortante basal, los momentos de volteo, las fuerzas laterales y el diseño de los elementos estructurales. En el Capítulo VI, se realiza la aplicación del análisis “Pushover” para cada caso. Se presenta la curva y espectro de capacidad para cada método, estableciendo el punto y la matriz de desempeño. Mediante este análisis se demostró que el DDBD cumple de manera eficiente con los parámetros de diseño por desempeño, validando así la metodología. En el Capítulo VII, se realiza el análisis comparativo entre el FBD y el DDBD. Los resultados se presentan en gráficos que permiten explicar las diferencias de manera didáctica, evidenciando por qué el DDBD resulta más efectivo en la estimación del comportamiento real de una estructura ante movimientos sísmicos, ya que toma en cuenta la respuesta no lineal en la etapa de diseño. Por último, en el Capítulo VIII se discuten las conclusiones a las que se llegaron luego de aplicar el FBD y el DDBD para el caso de estudio y con los resultados del análisis “Pushover”. Asimismo, se presentan algunos comentarios finales sobre el trabajo y se brindan recomendaciones para futuras investigaciones relacionadas. / Earthquakes around the world during the past century and so far have led engineers and researchers to question the knowledge and design methods that were known about earthquakeresistant engineering. Thus, a first change in focus occurred when displacement was considered as the main cause of structural damage, replacing the accelerations and forces that a structure may experience. Based on this, it is logical to think that design methods should be based on displacements and not on forces. Thus, Priestley, Moehle and Kowalsky, in the 90s, presented the Direct Displacement-Based Design Method (DDBD) as an alternative to traditional forcebased design (FBD). The present work seeks to carry out a comparative analysis between the FBD and the DDBD applied to a 7-level dual structure. The design by FBD will be based on the Peruvian E.030 Seismic Design Code of 2018, while the DDBD in the book Displacement-Based Seismic Design of Structures by Priestley et. al. of 2007. In Chapter I, an introduction to the subject is presented, describing the situation. In addition, the justification and importance of the work is developed. Finally, the main objective and secondary objectives of the research are described. In Chapter II, the theoretical framework is presented in which the main characteristics of both methods are highlighted, the levels and objectives of structural performance according to ASCE 41-13 and the design by capacity of the structural elements. Likewise, the conceptual inconsistencies of the FBD method are discussed and the conceptual framework of the Nonlinear Static Analysis “Pushover” is developed, which will be used to evaluate the structural performance of the analyzed structure. Finally, a list of all the parameters to be compared in the investigation is made. Chapter III brings together the FBD and DDBD step-by-step procedures based on the aforementioned documents. The mathematical expressions necessary for the calculations are presented. Additionally, the "Pushover" procedure is presented according to ASCE 41-13. In Chapter IV, the case study is presented, which corresponds to a 7-level dual building for offices located in the city of Lima. The layout of the structural elements, the properties of the materials to be used and their loads are shown. In Chapter V, the application of the methodology described in Chapter III is carried out. The results obtained are presented, highlighting the structural period, the lateral stiffness, the basal hear force, the overturning moments for each level, the lateral forces per level and the designs of the structural elements. In Chapter VI, the application of the “Pushover” analysis is carried out for each case. The capacity curve and spectrum for each method in each direction are presented, establishing the performance point and matrix. Through this analysis, it was demonstrated that the DDBD efficiently complies with the parameters of a performance design, validating the methodology. In Chapter VII, the comparative analysis between the FBD and the DDBD is developed. The results are presented in graphs that allow explaining the differences in a didactic way, showing why the DDBD is more effective in estimating the real behavior of a structure in the event of seismic movements, since it takes into account the non-linear response in the design stage. Finally, Chapter VIII discusses the conclusions that were reached after applying the FBD and DDBD for the case of study and with the results of the “Pushover” analysis. In addition, some final comments on the work are shown and recommendations for future related research are provided.

El trabajo consiste en el análisis, diseño y evaluación estructural - económica de un edificio para viviendas de 8 pisos, pero usando dos sistemas estructurales diferentes: Muros de ductilidad limita y Dual tipo I. El sistema de muros de ductilidad limitada (SMDL) es un sistema bastante usado en Perú, y al igual que los otros sistemas estructurales, aún no ha sido puesto a prueba bajo solicitaciones sísmicas altas en nuestro país, debido al silencio sísmico que vivimos. Como este sistema posee poco o nulo confinamiento, su capacidad de desarrollar ductilidad es bastante limitada, lo cual restringe su comportamiento al rango elástico. El SMDL al poseer un proceso constructivo más sistematizado permite una menor inversión económica y de tiempo respecto a otros sistemas estructurales, lo cual lo hace ser muy usado en nuestro medio. Es por esta razón que se plantea el uso de otro sistema estructural, siendo en este caso el dual tipo I (pórticos y muros), pero usando consideraciones de optimización estructural para poder conseguir una proyección competitiva económicamente con el edificio SMDL. Desde lo económico, se limitará el análisis a la cuantificación de material de las tres partidas más incidentes en la especialidad de estructuras: concreto, acero y encofrado. Mientras que desde el punto de vista estructural, se emplearán resultados como derivas, cortantes, factores de seguridad al volteo, etc. Para elaborar indicadores, los cuales serán una manera de evaluar el comportamiento de dichos sistemas.

El presente proyecto de tesis tiene como objetivo realizar el análisis y diseño de los principales elementos estructurales de un edificio de viviendas multifamiliares de concreto armado de cinco pisos ubicado en un terreno rectangular de 762.80 m2 en el distrito de San Isidro, departamento y provincia de Lima. El tipo de suelo del terreno tiene una capacidad portante de 4 kg/cm2. El edificio contará con diez departamentos flat y dos departamentos dúplex distribuidos en los cinco pisos. Los estacionamientos estarán ubicados fuera del edificio, en uno de los terrenos colindantes al mismo. En los primeros capítulos, se presenta la estructuración y predimensionamiento de los principales elementos estructurales. Se escoge el tipo de sistema estructural del edificio, se define la ubicación de los elementos estructurales (estructuración) y sus dimensiones preliminares (predimensionamiento). Con estos datos se realiza el metrado de cargas de gravedad (carga muerta y carga viva) empleando los valores de pesos y sobrecargas establecidos en la Norma Técnica E.020 “Cargas”. En los siguientes capítulos, se desarrolla el procedimiento realizado en el análisis estructural, análisis bajo cargas de gravedad y análisis sísmico, con los que se obtiene los datos requeridos para diseñar los principales elementos estructurales. Se realizan los modelos de los sistemas estructurales con ayuda de programas, que emplean el método de elementos finitos, tales como SAP2000, ETABS y SAFE. El análisis sísmico se efectúa siguiendo lo especificado en la Norma Técnica E.030 “Diseño Sismorresistente”. Se elabora un modelo del edificio en el programa ETABS y se realiza el Análisis Dinámico Modal Espectral donde se evalúa el comportamiento del edificio ante el sismo definido por el espectro de la norma. Los últimos capítulos son dedicados al diseño de los principales elementos estructurales. Se hace uso de los resultados obtenidos en el análisis estructural y se realiza el diseño de cada elemento siguiendo lo establecido en la Norma Técnica E.060 “Concreto Armado”.