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

La presente investigación consiste en la evaluación del comportamiento inelástico de un pabellón educativo con aislamiento sísmico diseñado en concreto armado y acero estructural. Además, se pretende revisar el desempeño y capacidad de ductilidad a partir del comparativo entre sistemas estructurales. La investigación comienza con el desarrollo los modelos estructurales para el pabellón educativo con aisladores elastoméricos de núcleo de plomo, e introducir las propiedades inelásticas de los elementos, para lo cual se utilizará los diagramas momento-curvatura de cada sección que requiera ser analizada para cada sistema estructural. Seguido a ello, se realizan los análisis no lineales: el análisis estático no lineal y el análisis dinámico no lineal. El primero corresponde a exponer a los sistemas estructurales a cargas monotónicas; y el segundo, expone a las estructuras a registros sísmicos reales, los cuales deben ser debidamente escalados. Finalmente, se determina el comportamiento estructural, la secuencia de agotamiento de las secciones de cada sistema estructural con y sin aislador, y el desempeño inelástico de cada propuesta estructural con base aislada, el cual debe ser funcional frente a un sismo raro de acuerdo a lo indicado por el comité VISION 2000. La finalidad de la presente investigación es demostrar cuál de los sistemas estructurales, sobre un sistema de aislamiento sísmico, tendrá un mejor comportamiento inelástico.

El presente trabajo de investigación consiste en determinar las principales razones por las cuales, el acero debería ser una alternativa importante para el diseño y construcción de sistemas estructurales sismorresistentes de edificios en el Perú. En primera instancia, la investigación consistió en revisar el panorama actual de la construcción en el país, determinando las principales causas por las que se sigue masificando el uso del concreto armado para el diseño y construcción de sistemas estructurales de edificios, sin dar paso al uso de materiales con propiedades estructurales tan eficientes como el acero. Luego, se establecieron las principales ventajas de este material como elemento estructural sismorresistente; lo cual fue el punto de partida para el análisis de factibilidad del uso del acero en los sistemas estructurales de edificios. Asimismo, la presente investigación tuvo una metodología cualitativa, para lo cual se revisaron numerosas fuentes bibliográficas, extrayendo apartados que resulten importantes para el desarrollo de la investigación. En ese sentido, se abordó el trabajo de investigación con los siguientes puntos principales: - Revisión de Literatura. Se presenta de manera breve la historia del uso del acero como material de construcción, así como sus principales usos en la actual industria peruana, se resume de manera breve la normativa nacional e internacional para el diseño de sistemas estructurales de acero y se enumera las principales propiedades estructurales del acero. - Desarrollo de la investigación. Se presenta las principales consideraciones para el diseño de estructuras de acero, donde se mencionan las consideraciones para la estructuración, cargas, métodos y verificaciones de diseño; además, los principales sistemas estructurales planteados en la normativa. Por otro lado, se identifica y desarrolla las principales ventajas del uso del acero como material de miembros estructurales y se desarrolla un análisis de factibilidad para su uso en la construcción. La investigación desarrollada permitió obtener conclusiones y recomendaciones finales, que se detallan en el capítulo final del presente trabajo de investigación. Lo cual, pretende ser de utilidad para estudiantes y empresas del sector construcción, como una fuente inicial de información para detectar los principales problemas y soluciones ante el actual estado de estancamiento en el desarrollo de edificios de acero estructural en el país. De modo que, se brinde un impulso para el desarrollo, especialización y masificación del acero como material en sistemas estructurales sismorresistentes de edificios.

La presente investigación se ha desarrollado siguiendo los lineamientos planteados por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) y por la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA). El método de diseño consiste en realizar un análisis dinámico no lineal tiempo historia, para lo cual se empleó el software SAP2000, basado en la filosofía de diseño por desempeño propuesto por la Sociedad de Ingenieros Estructurales de California (SEAOC) a través del Comité Visión2000. Con la finalidad de comparar el desempeño estructural y los costos de construcción, se eligió un edificio ubicado en la ciudad de Lima, cuyo uso es esencial. El edificio tiene cuatro niveles y presenta una configuración regular en planta y elevación. El sistema estructural está conformado por pórticos de concreto armado y una losa maciza de 20cm de espesor. El edificio no cumple por desplazamientos laterales, pero sí por resistencia de acuerdo a los límites establecidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Como solución se propuso dos alternativas, una solución no convencional que consistió en incorporarle disipadores de energía y una solución convencional que consistió en incrementar el tamaño de las columnas y vigas hasta lograr que el desempeño esperado de ambos edificios sean similares. Ambos edificios llegaron a un desempeño operacional y resguardo de vida para el sismo de 475 y 970 años de período de retorno, respectivamente. Se verificó que la diferencia de costos de construcción es de $1.29/m2, siendo el edificio no convencional el más económico. Ambas soluciones cumplen con el desempeño esperado. / This research has been carried out following the guidelines proposed by the American Society of Civil Engineers (ASCE) and Federal Emergency Management Agency (FEMA). The design method consists in performing a dynamic nonlinear time history analysis, for which the SAP2000 software was used, based on the philosophy of performance design proposed by the Structural Engineers Associations of California (SEAOC) across the Vision2000 Committee. In order to compare the structural performance and the construction costs, a building located in the city of Lima was chosen, its use is essential. The building has four levels and has a regular configuration in plan and elevation. The structural system consists of reinforced concrete frames and a slab of 20cm of thick. The building does not comply with the lateral displacements, but by strength according to the limits established in the Peruvian Code (RNE). As a solution, two alternatives were proposed, an unconventional solution that consisted of incorporating energy damping and a conventional solution that consisted in increasing the size of the columns and beams until the expected performance of both buildings is similar. Both buildings should have an Operational and Life Safety performance for an earthquake of 475 and 970 years of return period, respectively. It was verified that the difference in construction costs is $ 1.29 / m2, with the unconventional building being the most economical. Both solutions fulfill with the expected performance. / Tesis

Esta tesis se enfoca a en el comportamiento estructural de cuatro tipos de conexiones Semi-rígidas Ángulo simple en el alma (SWA), Ángulo doble en el alma (DWA), Ángulo superior e inferior en las alas (TSFA) y Ángulo superior e inferior en las alas con doble ángulo en el alma (TSFADWA), para determinar su influencia en el comportamiento de pórticos arriostrados en sus extremos. Tomando en cuenta el modelo matemático de Hasan, Kishi y Chen (1998) que permite identificar el comportamiento no lineal de estas conexiones y con la ayuda de un programa en Matlab, se ha evaluado el comportamiento no lineal de 4832 casos de conexiones con distinta geometría, cargas y peraltes de viga; estos resultados se presentan el Anexo A. De igual forma se elaboró otro programa en Matlab que permite ingresar el comportamiento no lineal de la conexión e incorporarlo al análisis no lineal de toda la estructura, en este caso se evaluaron 360 casos de pórticos arriostrados con distinta geometría, parámetros sísmicos, cargas y el grado de rigidez de acuerdo al tipo de conexión. De la evaluación de conexiones se puede decir que, las conexiones Simples en alma (SWA) resisten el 50% de las conexiones doble en el alma (DWA), las conexiones TSFA conectadas a las alas de la viga, su resistencia depende más del espesor de los ángulos que de la longitud, y en conexiones TSFA-DWA el comportamiento es variable, cuando los ángulos conectados en el alma son esbeltos, su aporte se reduce y el aporte de los ángulos conectados en las alas de la viga aumenta. Y, de la evaluación de pórticos se concluyó que el grado de rigidez m = 11 permite reducir el peso de estructuras hasta en 20% y si el grado de rigidez es mayor a 11, sólo permite reducir el peso de la estructura hasta 22%. Finalmente, se aplicó el análisis de regresión múltiple con la data recolectada de la evaluación de pórticos para plantear cuatro fórmulas analíticas que determinan en forma rápida el peso de la estructura, el momento sísmico transmitido a la cimentación por los arriostres, el drift en el último nivel y el periodo fundamental con un margen de error de 10%. / This thesis focuses on the structural behavior of four types of semi-rigid connections Simple angle in the web (SWA), Double angle in the web (DWA), Upper and lower angle in the wings (TSFA) and Upper and lower angle on wings with double web angle (TSFA-DWA), to determine its influence on the behavior of frames braced at their ends. Taking into account the mathematical model of Hasan, Kishi and Chen (1998) that allows to identify the non-linear behavior of these connections and with the help of a Matlab program, the non-linear behavior of 4832 cases of connections with different geometry has been evaluated. , beam loads and superelevations; These results are presented in Annex A. In the same way, another program was developed in Matlab that allows entering the non-linear behavior of the connection and incorporating it into the nonlinear analysis of the entire structure. In this case, 360 cases of braced frames with different geometry, seismic parameters, loads and the degree of rigidity according to the type of connection. From the evaluation of connections it can be said that, Simple connections in web (SWA) resist 50% of double connections in web (DWA), TSFA connections connected to the beam flanges, their resistance depends more on the thickness of the angles than of the length, and in TSFADWA connections the behavior is variable, when the angles connected in the web are slender, their contribution is reduced and the contribution of the angles connected in the flanges of the beam increases. And, from the evaluation of frames, it was concluded that the degree of stiffness m = 6 allows reducing the weight of structures by up to 20% and if the degree of stiffness is greater than 6, it only allows reducing the weight of the structure by up to 22%. Finally, multiple regression analysis was applied with the data collected from the evaluation of frames to propose four analytical formulas that quickly determine the weight of the structure, the seismic moment transmitted to the foundation by the braces, the drift in the last level and the fundamental period with a margin of error of 10%.

La sismicidad en Perú es elevada, pues se encuentra en el Cinturón de Fuego del Pacifico, zona donde ocurre más del 90% de todos los sismos del planeta. Luego de un sismo potencial las edificaciones se dañan, debido a que poseen niveles elevados de riesgo sísmico, lo que pone en peligro su seguridad, causando incertidumbre en los ocupantes respecto al uso inmediato. Se propone una metodología para la evaluación post sismo de la seguridad de las edificaciones de concreto reforzado y albañilería en Perú. La metodología tiene dos niveles de aplicación, rápida y detallada. La evaluación rápida está diseñada para ser aplicada luego de ocurrido un sismo potencial, con la finalidad de determinar en el menor tiempo posible la seguridad de las edificaciones. Del resultado de la evaluación puede dictaminarse si la edificación es “segura”, “insegura” o “cuestionable”. En las edificaciones donde el dictamen es cuestionable o dudoso, se aplica la evaluación detallada. Para cada nivel de evaluación se plantea una ficha para la identificación de daños, que conlleva a la determinación de la seguridad post sismo de la edificación. Se considera la inspección de daños generales, estructurales, geotécnicos y no estructurales. Para el uso adecuado de las fichas, se presenta un manual, describiendo el procedimiento de identificación de daños y determinación de la seguridad. Las herramientas de la metodología (fichas) han sido calibradas y probadas mediante la aplicación en 40 edificaciones dañadas en Yurimaguas y Lagunas a causa del sismo del 26 de mayo del 2019, cuyo epicentro fue en Lagunas - Loreto. Con la propuesta de la metodología, cuyas herramientas han sido calibradas, se contribuye al sistema de evaluación post sismo de la seguridad de las edificaciones en el Perú, dentro del contexto de la gestión de riesgos de desastres. / Tesis

Las construcciones arqueológicas forman parte del legado de una nación, tienen importancia histórica y son generadoras de ingresos económicos debido a la actividad del turismo, para mantenerlas en el tiempo se requieren realizar tareas de preservación y difusión. En el Perú existen gran cantidad de construcciones arqueológicas hechas de tierra y dentro de estas una tipología observada es aquella que le corresponde a las huacas, las cuales son estructuras masivas compuestas generalmente por adobes y mortero de barro o tapial. Una de las huacas de tierra más representativas del Perú es la Huaca de La Luna, la cual se encuentra en el departamento de La Libertad a cinco kilómetros de la ciudad de Trujillo. Este monumento viene siendo estudiado por más de veinte años y durante este lapso se ha podido evidenciar daño global como local en la estructura, por lo que el diagnóstico estructural de este es necesario. Para poder realizar este diagnóstico uno de los primeros pasos es conocer las propiedades mecánicas de los componentes estructurales de la Huaca. El principal objetivo de esta tesis es conocer el comportamiento mecánico del material de Huaca, de modo que se tengan datos que puedan ser utilizados para su evaluación estructural. Para esto se realizaron ensayos de compresión uniaxial, flexión en tres puntos y compresión diametral en especímenes elaborados a partir del adobe y mortero original de Huaca. Además se realizaron ensayos de compresión uniaxial y corte cíclico en la mampostería construida a partir de materiales originales de esta estructura. Todos los ensayos se realizaron bajo control de desplazamiento y para el control de deformación se hizo uso de sistemas de medición intrusivos (transformadores diferenciales de variación lineal-LVDTs) y sistemas no intrusivos de correlación de imágenes (DIC). Para el adobe y mortero se obtuvieron parámetros mecánicos correspondientes a su resistencia a compresión, módulo de elasticidad, energía de fractura a compresión, módulo de ruptura, energía de fractura a tracción y resistencia a la compresión diametral. Para la mampostería de adobe se obtuvo en laboratorio su resistencia a compresión, módulo de elasticidad y se evaluó su comportamiento ante cargas laterales cíclicas analizando las curvas fuerza-deformación, modos de falla y disipación de energía. Adicionalmente se desarrolló un modelo numérico en elementos finitos que simuló el ensayo de compresión realizado en laboratorio sobre la mampostería usando el programa comercial DIANA, se asumió la mampostería como un material continuo e isotrópico. A través de técnicas de macro modelamiento que simulan la evolución del agrietamiento se pudo obtener valores de las propiedades mecánicas de comportamiento post pico como la energía de fractura a compresión y tracción. Para esto se elaboraron modelos que presentaron curvas esfuerzo-deformación y modos de falla parecidos a los obtenidos en laboratorio. Los estudios realizados encontraron parámetros mecánicos del material que conforma el sistema estructural de Huaca de La Luna, como era de esperarse el comportamiento mecánico del adobe y mortero fue diferente al de la mampostería. El modelamiento numérico demostró que es una herramienta poderosa para poder realizar la caracterización mecánica con base en ensayos básicos de laboratorio. Los datos encontrados y la metodología propuesta pueden ser utilizados como base para analizar el comportamiento mecánico de materiales que son parte de sistemas estructurales de construcciones de tierra. / Tesis

La optimización de estructuras consiste en modificar un diseño inicial mediante un método que permita obtener la mejor alternativa que satisfaga unas condiciones preestablecidas. Generalmente, la mejor alternativa o diseño óptimo es aquel que tiene el menor peso o costo posible satisfaciendo al mismo tiempo las condiciones de seguridad y servicio establecidas en las normas y reglamentos de construcción. En esta tesis se diseñó un programa de cómputo que optimiza el peso de armaduras, o estructuras articuladas, bidimensionales de acero mediante el método de optimización denominado algoritmo genético. El algoritmo genético, basado en la teoría de la evolución de Darwin, utiliza un mecanismo similar a la “selección natural”, para seleccionar mejores soluciones, y operadores inspirados en la genética, como son el cruce y la mutación, para generar nuevos conjuntos de soluciones (Sánchez Caballero, 2012). El programa de cómputo consiste en generar variantes o soluciones aleatorias de la geometría de la estructura y, posteriormente, generar nuevas soluciones utilizando operadores genéticos. Dichos operadores genéticos copian, combinan y modifican las características de las soluciones generadas previamente, proporcionando mayor probabilidad de aparecer en el proceso a las características de las mejores soluciones. El proceso se repite generando soluciones nuevas y conservando las mejores alternativas, hasta que se cumpla un criterio de convergencia (Gestal, Rivero, Rabuñal, Dorado, & Pazos, 2010). El programa de computo fue elaborado en MATLAB© y contiene una rutina para el análisis estructural, una rutina para el diseño estructural conforme a la Norma E.090 del Reglamento Nacional de Edificaciones y una rutina de algoritmos genéticos para la modificación de algunas coordenadas geométricas de la armadura que disminuyan el peso de la estructura satisfaciendo los requerimientos normativos de resistencia y deflexiones permisibles. Los datos de entrada del programa son: coordenadas fijas de nudos, coordenadas variables de nudos, límites de coordenadas variables, restricciones en los apoyos, conectividad de los elementos, cargas estáticas en direcciones “X” e “Y”, combinaciones de carga, librería de perfiles, límites de desplazamiento y los valores de las variables que definen el algoritmo genético. El programa asigna un perfil a cada elemento de manera independiente y obtiene coordenadas independientes entre sí, las cuales no se ajustan a una geometría definida. De manera opcional, el programa puede restringir los resultados para satisfacer condiciones de simetría y restricciones de desplazamientos. El programa presenta como resultados las coordenadas óptimas, el peso propio de la armadura, fuerzas internas de los elementos, perfiles seleccionados y una gráfica con la geometría resultante de la armadura. En los ejemplos, se obtuvieron estructuras óptimas con una reducción de peso entre 6% y 30% con respecto al diseño inicial. Se muestra que las soluciones óptimas dependen de la geometría de la armadura, las cargas las cargas aplicadas, el tipo de perfil a utilizar y los límites de deflexión permisible en servicio. El tiempo y exactitud de las soluciones es muy sensible a los operadores del algoritmo genético. Se concluye que es posible disminuir el peso de este tipo de estructuras de manera considerable lo que podría repercutir en ahorros considerables en material en proyectos de gran envergadura de naves industriales, almacenes, galpones, etc. / Tesis

La presente tesis consiste en la comparación del desempeño de un museo de concreto armado de varios niveles de 1, 3 y 5 pisos utilizando 2 distintos tipos de aisladores sísmicos (elastoméricos y deslizantes). Con la superestructura ya adecuadamente diseñada, se predimensionarán los elementos estructurales del sistema de aislamiento. Además, se emplearán análisis estáticos y espectrales para el diseño inicial de la interfaz de aislamiento utilizando propiedades nominales en los dispositivos. En base a esto, se realizará el diseño final empleando análisis tiempo-historia para propiedades nominales y para sus valores máximos y mínimos correspondientes tomando en cuenta los lineamientos de la norma E.031 de aislamiento sísmico. Finalmente, una vez verificado que los dispositivos de aislamiento hayan cumplido con los requisitos mínimos de diseño, se prepararán las especificaciones técnicas del sistema de aislamiento para cada situación planteada, además se evaluará el comportamiento de cada caso para presentar la mejor elección propuesta.

El trabajo de investigación presenta un estudio experimental y numérico sobre la capacidad estructural de las vigas de acoplamiento presentes en decenas de edificios de un proyecto inmobiliario masivo. Debido a un error en la construcción, solo la capa inferior de las barras de refuerzo longitudinal son continuas y anclan en los muros, mientras que el resto de las capas fueron cortadas antes de ingresar al cuerpo del muro. En este estudio se determinó experimentalmente la capacidad estructural de estas vigas de acoplamiento mediante ensayos cíclicos y monotónicos de subensambles viga-muro que representan la geometría, las condiciones de borde y las condiciones de carga de las vigas en los edificios. Este análisis experimental mostró el comportamiento dúctil de la viga de acoplamiento cuando los esfuerzos de tensión se presentan en la zona con barras de refuerzo con continuidad, a diferencia del comportamiento frágil observado cuando estos esfuerzos se presentan en la zona sin continuidad en las barras de refuerzo. El comportamiento dúctil se refiere a un patrón de agrietamiento distribuido, degradación de la resistencia y rigidez no abrupta, así como un incremento constante de la energía disipada. Finalmente, la capacidad estructural de las vigas se sintetiza en los valores de los parámetros de desempeño calculados a partir de los registros experimentales. En este estudio, también se desarrolló un modelo numérico basado en el método de elementos finitos que permite representar el comportamiento estructural global de las vigas de acoplamiento. Este modelo numérico tiene en cuenta tanto la no-linealidad geométrica como la no-linealidad material para ofrecer una simulación más precisa del comportamiento de las vigas.