Los colegios típicos peruanos fueron construidos con el antiguo código de diseño sismorresistente de 1977, el cual no garantiza la seguridad de la población estudiantil. Los colegios tipo 780 PRE, aproximadamente 12000 edificaciones, son los más representativos construidos siendo casi el 25% del total de colegios del Perú. Estas edificaciones ya que han presentado gran daño en los terremotos pasados teniendo una falla común conocida como columna corta, es decir, columnas esbeltas parcialmente restringidas por paredes de relleno que al ser sometidas al movimiento sísmico sufrieron fallas por corte. MINEDU y el Banco Mundial ya han presentado una propuesta de reforzamiento sísmico incremental de estos colegios con técnicas de bajo costo con el fin de ejecutar fácilmente en todo el país sin tener ninguna interrupción en su funcionamiento. El proyecto presentó tres técnicas de reforzamiento, consistiendo cada una en tres fases. El presente trabajo de investigación consistirá en validar las tres opciones de reforzamiento propuestas mediante métodos de análisis no lineal de la estructura: (a) método de espectro de capacidad; y (b) método IDA. Estos se basan en la Ingeniería basada en desempeño, PBEE. Los resultados de estos análisis confirman que se podría implementar un plan masivo de refuerzo incremental para reducir el riesgo de una gran parte de la población estudiantil del Perú. Con el método IDA se estimará la respuesta estructural tanto global y local de la estructura y se estimaran los estados de daño de la estructura para un sismo ocasional y un sismo raro. Además, se estimará los costos de reparación de la estructura actual y reforzada, validando el beneficio económico del reforzamiento. / Tesis

En este trabajo se proponen los requisitos de análisis y diseño de sistemas de aislación sísmica tomando como referencia las normas americanas NEHRP Recommended Seismic Provisions FEMA P-750 (2009) y ASCE/SEI 7-10 (2010), la norma chilena NCh2745-2003 y su actualización del 2013. Esto surge como una necesidad debido al incremento de construcciones con sistemas de aislación sísmica en el Perú, sumado al requisito establecido en la actualización del proyecto de norma E.030 del 2015, para el uso de sistemas de aislación sísmica en la base en establecimientos de salud del Sector Salud del segundo y tercer nivel. Entre las propuestas desarrolladas se encuentran las aceleraciones para el sismo de diseño y sismo máximo probable que permiten construir el espectro de diseño considerando un objetivo de riesgo uniforme de 1% en 50 años, los factores de modificación por incorporación de amortiguamiento (Bd), los factores de amplificación de suelo para periodos estructurales mayores a 1,0 seg y los límites de desplazamiento para las estructuras sobre el sistema de aislación. Además, se propone adoptar la forma del espectro de diseño establecido en las normas americanas NEHRP 2009 ó ACE/SEI 7-10, el cual se construye con aceleraciones para periodos de 0,2 seg y 1,0 seg. Las aceleraciones para estas ordenadas espectrales se obtuvieron del estudio de peligro sísmico de 11 ciudades del Perú agrupadas en 4 zonas según el proyecto de norma E.030 del 2015, amplificadas para considerar de una manera simple y práctica el efecto de la máxima dirección, mediante un factor calculado como la relación entre la ordenada espectral máxima de las dos componentes registradas en un señal sísmica y la aceleración correspondiente a la media geométrica o geoman (√S1.S2). El factor de amplificación que define el sismo máximo probable, fue calculado mediante la relación entre las aceleraciones para un objetivo de riesgo uniforme de 1% en 50 años (convolución de las curvas de peligro sísmico y las curvas de fragilidad) y las aceleraciones para el sismo de diseño (geoman) de las 11 ciudades consideradas en este trabajo, amplificadas para considerar el efecto de máxima dirección. Los factores de modificación amortiguamiento (Bd) fueron calculados en base a la respuesta de desplazamientos de 14 señales sísmicas (dos componentes por señal) ajustando el promedio de la combinación SRSS de las dos componentes al espectro de diseño propuesto, usando el método denominado Mean Spectrum Matching. Los factores de amplificación de sitio se ajustaron a las funciones de amplificación propuestas por Roger D. Borcherdt para el territorio de Estados Unidos. Finalmente, se desarrolla un ejemplo de cálculo de un edificio con aislamiento sísmico comparando su respuesta estructural considerando los requisitos propuestos en este trabajo y los requisitos establecidos en la norma NCh2745-2003 y el ASCE SEI7-10 / Tesis

En muchas partes del Perú, sobre todo en los pueblos más alejados y en comunidades rurales en los Andes peruanos, se construye con adobe. Los pobladores de estas comunidades suelen construir sus edificaciones sin conocimiento técnico. Son conscientes de los diferentes peligros que amenazan su seguridad, sin embargo ignoran la vulnerabilidad de sus construcciones de tierra y de las formas para mitigarlos. En esta tesis se presenta una propuesta integral de reforzamiento para edificaciones existentes de adobe. Con esta propuesta se pretende que la solución adoptada sea adecuada y segura para la población beneficiada. De esta manera, se espera que la posibilidad de réplica sea mayor por parte de los pobladores en sus propias construcciones de adobe. Dicha solución integral de reforzamiento se aplicó al caso de un local escolar existente de adobe de la comunidad de Chocos, Provincia de Yauyos. Primero, se hizo un análisis comparativo entre dos alternativas de reforzamiento para edificaciones existentes de adobe: Geomalla y Malla Electrosoldada, seleccionándose la mejor. Segundo, se hizo el análisis y diseño de los elementos estructurales de refuerzo de la mejor alternativa. Tercero, se presentó la propuesta de reforzamiento y se capacitó a los pobladores. En la etapa de selección, se escogió la alternativa de la geomalla dado que tenía varios factores a favor. En la etapa del diseño del reforzamiento se realizó los respectivos cálculos, y de estos análisis se elaboraron planos constructivos de diseño coherentes y factibles. En la etapa de la capacitación se mostró las posibles fallas y problemas que se presentan en construcciones de tierra frente a los sismos y sus soluciones. Durante la capacitación, los pobladores, tal como se puede apreciar en los videos, demostraron su potencialidad de diagnosticar fallas y problemas en sus propias edificaciones. Además dieron soluciones prácticas para corregir dichas deficiencias. A partir de esta experiencia se espera que el reforzamiento sea replicado en sus propias viviendas y en comunidades aledañas. / Tesis

Las viviendas y estructuras de adobe han mostrado considerables daños en los diferentes eventos sísmicos que se han presentado en el Perú. Las viviendas de adobe hacia el 2009 bordeaban el 35% del total de viviendas a nivel nacional, la mayoría está ubicada en zonas rurales (Peralta, 2009). Estas construcciones tienen un comportamiento frágil y poco resistente a la tracción, es por ello que el reforzamiento de las construcciones existentes es importante para la seguridad de las personas que los habitan. Dada esta problemática, la Pontificia Universidad Católica del Perú, ha dedicado años de investigación para desarrollar métodos que den solución al pobre comportamiento que presentan las construcciones existentes con adobe. En la actualidad, existen diferentes tipos de reforzamientos como, el Reforzamiento con Malla Electrosoldada y el Reforzamiento con Geomalla. La presente tesis tiene por objetivo documentar y validar el procedimiento de reforzamiento de edificaciones de adobe con geomalla. El trabajo se dividió en cuatro etapas: La primera etapa fue la del planeamiento que tuvo como guía los conceptos de la Gestión de Alcance y Gestión de Tiempo que propone el Project Management Institute, PMI (PMBOK Guide). La ejecución del proyecto, fue la segunda etapa, consideró el monitoreo de procedimientos de construcción, el seguimiento de las actividades día a día, la capacitación a la población y la documentación. Como tercera etapa se realizó el cálculo del Análisis de Rendimientos y los Análisis de los Precios Unitarios de partidas únicas de este tipo de reforzamiento. Finalmente en la última etapa se elaboró reportes y lecciones aprendidas para lo cual se verificó el cronograma y se hizo uso del registro de problemas ocurridos, soluciones dadas en obra, recomendaciones y resultados de la capacitación. / Tesis

El aislamiento sísmico es una tecnología que consiste en colocar dispositivos lateralmente flexibles en la base de la edificación, de manera que el periodo de esta aumente y se aleje de las zonas de máximas aceleraciones del espectro sísmico de diseño, consiguiendo así una reducción de la demanda sísmica en la estructura. En nuestro país, se han proyectado y construido varios edificios con esta tecnología, especialmente de uso educativo y de salud. Sin embargo, se han utilizado principalmente aisladores elastoméricos, dejándose de lado los del tipo deslizante, a pesar de que son bastante usados a nivel mundial. Es por este motivo que se decide centrar este trabajo en un tipo de aislador deslizante: los de péndulo de fricción simple (FPS). La tesis se inicia mostrando el comportamiento y las particularidades de los FPS para luego definir un procedimiento de análisis, modelamiento y diseño que siga los lineamientos del ASCE 7-10 y otras referencias complementarias. Luego, se toma la arquitectura de un edificio de oficinas ubicado en el distrito de Miraflores (aceleración máxima del suelo = 0.45g) y se diseñan dos soluciones: una de base fi ja y una con aisladores FPS. La solución de base fija se plantea con un sistema de muros de corte de concreto armado con un factor de reducción de fuerzas igual a 6 y se diseña según el Proyecto de Norma E030 (es decir, con una deriva máxima permitida igual a 7%). Por otro lado, la solución con aisladores de péndulo friccional se plantea con un sistema de pórticos ordinarios de concreto armado con un factor de reducción de fuerzas de 1.125 y con objetivos de desempeño cuantificados según el Manual HAZUS MH 2.1 (deriva máxima permitida igual a 3.3 %, y aceleración de piso máxima permitida igual 0.60g). La comparación entre ambas soluciones muestra un comportamiento notablemente superior en el edificio aislado, pues las derivas máximas con respecto a la solución de base fija se reducen hasta en 60% y las aceleraciones de piso, hasta en 65%. Por el contrario, cuando se comparan los metrados de estructuras, se notó que las cantidades de concreto, encofrado, y acero de la solución aislada fueron mayores en 15%, 13% y 2%, respectivamente, lo que sumado al costo de los aisladores, hace que esta solución sea más cara, siempre y cuando no se tomen en cuenta los costos probables de reparación y la pérdida del contenido de la edificación. Debe notarse que lo anterior es válido para un edificio de uso común. Es probable que las diferencias de costo puedan acortarse y hasta revertirse en un edificio esencial pues si se planteara de base fija, debería diseñarse con un factor de importancia de 1.5, mientras que al hacerlo aislado, el factor de importancia sería de 1. Finalmente se comprueba que es necesario realizar un análisis tiempo-historia cuando se usan aisladores de péndulo friccional, pues su alta no linealidad genera amplificaciones con respecto al análisis espectral de hasta 400% en aceleraciones y 50% en derivas máximas. / Tesis

Esta tesis presenta los resultados del análisis dinámico lineal por elementos finitos de un prototipo de casa de adobe a escala natural. Este prototipo fue ensayado en la mesa vibradora del Laboratorio de Estructuras Antisísmicas del Departamento de Ingeniería (LEDI) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). El ensayo consistió en tres fases de simulaciones sísmicas de aceleración incrementada y tres vibraciones libres. Durante el ensayo se registraron desplazamientos y aceleraciones en los muros y en la base, incluyendo la fuerza resultante en el actuador de la mesa vibradora. Luego, se procesaron los registros para obtener el periodo de vibración y la rigidez lateral del prototipo. El análisis numérico se realizó con el objetivo de obtener un modelo de elementos finitos cuyo comportamiento sea similar al experimento del prototipo de adobe en el rango lineal. El módulo de elasticidad (E) de la albañilería de adobe del modelo numérico fue calibrado de tal forma que el periodo del primer modo de vibración sea igual al periodo experimental. El cociente de amortiguamiento (ξ) fue tomado de investigaciones realizadas por Groenenberg (2010) y Tarque (2008). El modelo numérico lineal fue sometido a una aceleración igual a la registrada en la mesa vibradora durante la primera simulación del ensayo experimental. La similitud entre periodo de vibración, respuesta de aceleraciones y cortante basal validan la calibración realizada. También se identificó la coincidencia entre esfuerzos máximos de tracción del modelo con las zonas agrietadas del prototipo sometido a una mayor aceleración en la tercera fase. Por lo tanto, el modelo numérico representa numéricamente el comportamiento elástico del prototipo de adobe y predice las zonas potenciales de agrietamiento. El modelo y las zonas agrietadas predicen la formación de bloques de adobe separables. Esta predicción mejorará el análisis del prototipo de adobe como un sistema de bloques rígidos divididos. El objetivo es diseñar un reforzamiento de cuerdas que envuelvan los muros de adobe, impidan la excesiva separación de estos bloques y eviten el colapso de la estructura. Sosa y Soto (2014) reforzaron con cuerdas un prototipo de adobe impidiendo el colapso con simulaciones sísmicas de hasta 1.3 g. Sin embargo, debido a que no hay un diseño, se busca simular el movimiento e impacto de los bloques de adobe reforzado. Los programas de análisis estructural más comunes no modelan el impacto, pero si modelan el movimiento amortiguado. Por ello se realizó una primera aproximación del movimiento de un bloque que impacta en traslación. Se simuló el movimiento con impacto que ocurre con coeficiente de restitución, con el movimiento amortiguado con cociente de amortiguamiento. La equivalencia se comprobó para casos en que el bloque impacta con una superficie estática, acelerada armónicamente y con aceleración sísmica. / Tesis

En la siguiente investigación se analiza un problema típico en proyectos de ampliación y mejora de la capacidad poblacional de las instituciones educativas del Perú, que consiste en analizar propuestas de reforzamiento estructural o de demolición asociada a una nueva construcción de módulos para el desarrollo de la actividad educativa. En este caso particular se analiza un módulo de cuatro aulas distribuidas en dos pisos, donde la necesidad del proyecto se basa en construir un tercer nivel con las mismas características arquitectónicas de los niveles anteriores. Es así que se plantean dos propuestas de ampliación. En la primera propuesta la prioridad es mantener la estructura existente. Se realiza una evaluación de la estructura y sus elementos, llegando a la conclusión de la carencia de rigidez lateral en la dirección longitudinal de la edificación. Para mejorar esa deficiencia se plantean tres alternativas de reforzamiento a nivel de edificación. La segunda propuesta para la ampliación consiste en demoler el módulo de aulas y construir una nueva edificación de tres niveles sobre la misma área para satisfacer el propósito inicial. En la evaluación del reforzamiento y diseño de los nuevos elementos estructurales se estudia el comportamiento estructural del módulo bajo cargas sísmicas de la mejor alternativa de reforzamiento (primera), que consiste en incluir aletas de concreto armado en las columnas ubicadas en los ejes intermedios de las aulas para incrementar la rigidez lateral de la edificación. Los criterios para la elección de la mejor alternativa de reforzamiento consistieron en la economía, factibilidad constructiva, donde se priorizó realizar las intervenciones mínimas necesarias. Finalmente se hace una comparación de resultados entre la mejor alternativa de reforzamiento y la propuesta de demolición. Llegando a la conclusión que lo ideal sería demoler la edificación, ya que la mejor alternativa de reforzamiento representa el 78% del costo de la nueva construcción, superior al 50% que es un valor referencial. / Tesis

Los materiales que utilizó el hombre para la construcción de las primeras ciudades fueron la piedra, la madera y la tierra. La construcción con tierra es tan antigua como la cultura humana, tal es así que en algunos pasajes bíblicos se hace mención a este material constructivo. Los restos arquitectónicos que dejaron nuestros antepasados en todos los continentes del planeta son ejemplo vivo del uso de la tierra cruda. En Grecia, la tierra se usaba como material decorativo y de construcción, por ejemplo, la muralla de la ciudad de Corinto fue hecha de adobe. En Egipto, en la Tumba de Rekmara, en Gourna, se observan dibujos de esclavos moldeando adobes para construir el templo de Ammón en Tebas. En Perú, se encuentra la ciudadela precolombina de Chan Chan que data de los 1,100 A.C. El adobe tiene mucha popularidad y su fama se debe a que requiere poca experiencia en su fabricación, tiene un efectivo aislamiento térmico y posee un bajo costo. Sin embargo, este material es vulnerable a la humedad y posee poca ductilidad por lo que, frente a solicitaciones sísmicas, se agrieta y puede colapsar. Durante mucho tiempo, se ha estado estudiando la posibilidad de reforzar y reparar las construcciones hechas con adobe. El refuerzo sísmico de construcciones nuevas o existentes es primordial para preservar la vida de las personas en caso ocurra un sismo. Se han empleado materiales naturales e industriales con la finalidad de encontrar una técnica óptima que se adapte a cada lugar. Existe mucha información de técnicas de reforzamiento de construcciones hechas de adobe, sin embargo, esta información está dispersa. Se presenta una recopilación de métodos existentes para el reforzamiento y reparación de edificaciones hechas con este material con la finalidad de contribuir con su difusión. Además, se presentan ensayos de unidades de adobe, pilas, muretes, muros y módulos hechos por diversos investigadores con la finalidad de comparar el comportamiento de la mampostería de adobe. Todos los refuerzos presentados, ya sean naturales e industriales, mejoran el comportamiento del adobe. Sin embargo, es la geomalla la que brinda no solo resistencia sino también ductilidad a la estructura lo cual la convierten en un material ideal para reforzar las construcciones de tierra. / Tesis

La presente tesis denominada “Vulnerabilidad sísmica de una edificación escolar típica módulo 780 Pre NDSR-1997 mediante modelos no lineales” comprende el estudio de dos módulos escolares de dos y tres pisos denominados 780 Pre NDSR-1997 en el departamento de Lima, específicamente en Lima Metropolitana, esta denominación se debe a que fueron construidos bajo los lineamientos normativos antes de la norma de diseño sismorresistente del año 1997. La vulnerabilidad sísmica de los módulos se obtuvo partir de las “funciones de vulnerabilidad” en el que se relacionó la distorsión máxima de la estructura y el daño esperado obtenido a partir de la curva de capacidad bilinealizada relacionando los desplazamientos máximos en el techo con cada nivel de daño dado. Para la determinación de la respuesta de la estructura en términos de distorsión máxima se empleó la metodología propuesta por Miranda con parámetros en el rango elástico y parámetros en el rango inelástico. En el capítulo I se muestra una descripción estadística de la problemática de los colegios existentes, y los lineamientos seguidos por el Gobierno a través del PRONIED a fin de mitigar los daños ocasionados por eventos sísmicos a estas construcciones. Se describen además los objetivos del estudio. En el capítulo II se describen los antecedentes de estudios que preceden a la presente investigación específicamente estudios de desempeño y vulnerabilidad sísmica a colegios pre y post Norma de diseño sismorresistente del año 2007. En el capítulo III se presenta el marco teórico y conceptual de los procedimientos tomados para realizar el presente estudio. Se ven temas como modelos no lineales de los materiales, respuesta no lineal de los elementos y de la estructura, procedimientos y métodos para evaluar el daño de estructura y los niveles de desempeño sísmico de las mismas. En los capítulos IV y V se describen los procedimientos para la evaluación de la vulnerabilidad y los resultados de los análisis realizados. / Tesis

En este trabajo se propone un método para identificar prioridades de intervenciones para la mitigación del riesgo sísmico en el Sistema Educativo Público del Perú. El método se basa en identificar cinco niveles de prioridad para la intervención integral de colegios, de acuerdo a las necesidades y urgencias específicas de cada uno. El objetivo de la priorización se basa en dos criterios. 1) Las estructuras no deben causar muertes, y 2) deben aportar a la resiliencia del Sistema Educativo (alumnos, educadores, administrativos, infraestructura y entorno social). Se emplean múltiples Factores de Riesgo, identificados para el caso particular del Sistema Educativo. Los factores son cuantificados por parámetros extraídos a partir de una herramienta GIS y transformados a indicadores adimensionales para el Análisis Multicriterio. Se definen métricas de resiliencia y fragilidad estructural, para establecer niveles cuantitativos de riesgo. La fragilidad estructural ante sismos se mide por el daño probable en términos de pérdidas económicas en dos escenarios particulares y en un análisis probabilístico de riesgo sísmico. La resiliencia es medida con los llamados Indicadores de Contexto que representan directa o indirectamente las capacidades, el potencial y/o las debilidades que tiene cada colegio y su entorno. Estos características colaboran a reducir o incrementar la velocidad de recuperación del sistema ante un desastre (resiliencia) e incluso promueven la inclusión social. Los colegios que tengan algún pabellón que pueda colapsar (causar daños físicos a sus ocupantes) y que aporten a la resiliencia del Sistema, serán de máxima prioridad. Y los siguientes niveles de prioridad serán producto de la combinación de los criterios mencionados. Las intervenciones asignadas para cada colegio son diferenciadas por nivel de prioridad y tipología de pabellones. El objetivo será reducir la brecha hacia un Sistema Educativo físicamente seguro y con un alto grado de resiliencia. Se realiza la validación de la propuesta, mediante la comparación cuantitativa y cualitativa de la propuesta con lo empleado por el MINEDU a través de la PRONIED y la DRELM, y la recomendación propuesta por el Banco Mundial. / Tesis