La costa central del Perú se encuentra en silencio sísmico desde hace muchos años por lo que es de gran importancia estudiar el comportamiento que sufrirán las estructuras peruanas ante eventos sísmicos de diversas intensidades y estimar sus consecuencias económicas y sociales con la finalidad de planificar acciones de prevención y reconstrucción. En el caso de las edificaciones de muros de ductilidad limitada no se cuenta con la experiencia de campo sobre su comportamiento estructural respecto a eventos sísmicos debido a que son construcciones relativamente nuevas y no son tradicionales. Las investigaciones respecto al desempeño sísmico de estructuras con muros de ductilidad limitada en nuestro país principalmente se centran en el estudio de las edificaciones de departamentos mayores a 5 pisos y no a viviendas unifamiliares de 2 o 3 pisos. En los estudios previos se han obtenido curvas de fragilidad, que analizan el comportamiento sísmico y los daños sufridos en las estructuras, y curvas de vulnerabilidad, que estiman los costos de los daños generados y sus costos de reparación, para edificaciones mayores a 5 pisos: mientras que solo curvas de fragilidad para viviendas de 2 o 3 pisos. Esta tesis tiene como finalidad ampliar el espectro de análisis del estudio del desempeño sísmico de esta tipología a través del estudio de la vulnerabilidad sísmica de viviendas sociales de 2 niveles.

Inicialmente se describe los alcances del estado actual de un Centro Educativo Superior de cuatro pisos que está destinado a aulas, oficinas y laboratorios, el cual se encuentra en la Zona 3 y un suelo tipo S3 de acuerdo a los factores que se identifica en la norma E.030; además, la edificación fue diseñado y construido en el año 1994 con la norma sísmica de 1977, el mismo que resulta ser sísmicamente vulnerable a los sismos ocurridos en los últimos años (Nazca 1996, Ático 2001 y Pisco 2007); por lo tanto, como paso inicial es identificar las características estructurales en base a las Normas Técnicas Peruanas actuales como la E.020, E.030, E.050 y E.060. Finalmente, el objetivo del presente trabajo es demostrar que la estructura existente, el cual fue diseñada con normas pasadas, no está cumpliendo con los requerimientos mínimos de las normativas actuales, como por ejemplo el control de desplazamientos no está cumpliendo ni tampoco el sistema estructural, el cual no se permite un sistema de pórticos para una categoría de edificación esencial como lo es un centro educativo. De esta forma, es necesario que la estructura existente sea reforzada con el fin de disminuir los desplazamientos; asimismo, se busca la forma de no alterar significativamente el diseño arquitectónico o no ser tan invasivo; por ello, se propone 2 alternativas de reforzamiento que permitirán no solo cumplir con la normativa del diseño Sismorresistente sino de emplear diferentes prácticas constructivas para el reforzamiento.

La construcción de sistemas estructurales con tierra es una técnica muy utilizada alrededor del mundo por la accesibilidad del recurso y simplicidad de producción. En el campo de la construcción con tierra, existe una serie de sistemas alternativos, entre ellos el más reciente los bloques de tierra comprimida (BTC). Estos incluyen en su proceso de fabricación estabilizantes que permiten mejorar las propiedades físicas y mecánicas de la tierra. Los bloques estabilizados de tierra comprimida (BTC-E) se presentan como una mejora de los adobes, siendo la principal ventaja el incremento de la resistencia mecánica y durabilidad aportada por el agente estabilizante. No obstante, las construcciones con BTC-E siguen siendo vulnerables ante sismos, por tanto, la presente tesis busca mejorar la capacidad sismoresistente de este tipo de albañilería con la implementación de un sistema superficial de reforzamiento sísmico. En este contexto, se propone una propuesta metodológica para la caracterización mecánica de sistemas de reforzamiento, la cual se desglosa en cuatro etapas. La primera analiza la materia prima, suelo y el refuerzo polimérico. La siguiente desarrolla un mortero estabilizados y evalúa la resistencia al agua de los morteros mediante ensayos que simulan condiciones climáticas que puedan presentarse en el país. Las últimas etapas estudian a la matriz (mortero + geomalla) de reforzamiento estructural por medio de la caracterización mecánica y la interacción entre el sistema de reforzamiento y de albañilería de BTC-E. Cada ensayo presentado es respaldado por las normativas nacionales e internacionales, como también por investigaciones previas que aseguran el propósito de ejecución. Al final de la investigación, se lleva a cabo una campaña experimental para validar las dos primeras etapas de la metodología descrita. Los resultados demostraron la adecuada selección de los ensayos y orden de ejecución para la selección de los materiales, y el desarrollo de morteros durables y compatibles con el sistema de BTC-E.

El presente trabajo desarrolla el análisis y diseño estructural en concreto armado de un edificio multifamiliar de seis pisos en el distrito de Surquillo. La estructura del proyecto está conformada por elementos horizontales (vigas, losas aligeradas y macizas), elementos verticales (columnas y placas), y las cimentaciones como zapatas aisladas y conectada. Se inicia la estructuración buscando regularidad, continuidad y compatibilidad con la arquitectura bajo criterios que podemos encontrar en la bibliografía. Posterior a esto, se realiza el metrado de cargas en servicio considerando los valores indicados en la tabla 1 Norma E.020 de Cargas. Luego, se realiza el diseño sismorresistente (Norma E.030) utilizando como apoyo los resultados del modelo 3D de la estructura en el software ETABS. Se verifica con el análisis sísmico que cumpla con lo indicado en la Norma E.030 y desplazamientos máximos permitidos. Posterior a la verificación del análisis sísmico, se procede a realizar el diseño de los elementos de concreto armado tipo vigas, losas, columnas, placas y cimentaciones usando la Norma de Concreto Armado E.060. El suelo de cimentación tiene una capacidad portante del terreno de 3 kg/cm2 y es del tipo S1 según la Norma E.030 Finalmente, se concluye el diseño con los planos estructurales que plasman el diseño y los detalles necesarios para una correcta ejecución en la construcción.

La presente tesis consiste en la elaboración de dos alternativas de diseño estructural para un edificio de cinco pisos y un sótano. Asimismo, el tipo de edificio presentado es de aulas, que es considerado esencial según la Norma E030 (2018), ya que estos tienen como finalidad resguardar la vida y mantener su nivel de desempeño para ser usados como refugios o zonas seguras después de un sismo. El edificio en mención está ubicado en la ciudad de Lima y está cimentada sobre un suelo de capacidad portante de 4 kg/cm2. Para el diseño se ha utilizado la Norma E031 (2019) que corresponde a los lineamientos para el diseño de aislamiento sísmico; así mismo, se también se tomó en consideración la Norma ASCE 7-16 (2016). Los dispositivos de aislamiento considerados en el diseño son de tipo elastoméricos. Como hipótesis, inicialmente se plantea comprobar que el costo de la partida de estructuras de la edificación no se incrementa en más del 15% al incorporar un sistema de aislamiento elastomérico. Además, se espera mostrar que la incorporación de aisladores en el diseño de un edificio mejora notablemente el desempeño estructural del mismo. Para el desarrollo de la presente tesis, primero se elaboró el diseño del edificio sin aislamiento sísmico, el análisis símico se realizó en base a los lineamientos del la Norma E030 “Diseño Sismorresistente” y para el diseño en concreto armado, se consideró la Norma E060 “Concreto Armado”. Luego se elaboró el diseño del edificio aislado, para lo cual se siguió lo establecido por la Norma E031 “Aislamiento Sísmico”. Finalmente, se metró los volúmenes de materiales de la partida de estructuras y se multiplicó por los precios unitarios referenciales presentados en el libro “Analisis de Precios Unitarios” (2014) publicado por la Cámara Peruana de la Construcción. Como resultado final de la presente tesis, se provee ratios de costos de la partida de estructuras por metro cuadrado para cada propuesta de diseño, con el fin de que pueda servir de referencia para futuros proyectos de construcción. Así pues, se podría estimar el costo aproximado de proyectos con características similares al presentado en esta tesis, y como podría variar al incorporar aisladores sísmicos en el diseño.

En la ciudad de Lima, la expansión urbana no planificada ha ocasionado que la población más desfavorecida ocupe terrenos precarios en zonas inseguras como las laderas de cerros; es por ello, que para nivelar estos terrenos y construir sus viviendas, los pobladores construyen muros de piedra con junta seca, conocidos como “pircas”. Asimismo, esta ciudad se encuentra en la zona con mayor actividad sísmica en el mundo, conocida como el Cinturón de Fuego del Pacífico. Es así que, la vulnerabilidad del sistema vivienda-pirca, producto de la informalidad e improvisación en su construcción, se superpone al peligro sísmico generando un alto riesgo en la población, lo cual puede traducirse en lamentables pérdidas humanas y materiales. El presente trabajo consiste en la evaluación del riesgo sísmico de las viviendas del AAHH Edén del Manantial ubicado en el distrito de Villa María del Triunfo. La evaluación consistió en la caracterización espacial de peligro, vulnerabilidad y exposición, y en la superposición de esta información con un enfoque probabilístico. En primer lugar, se realizó la estimación del peligro sísmico de la zona siguiendo la metodología de evaluación probabilística del peligro sísmico, PSHA, por sus siglas en inglés. En segundo lugar, la vulnerabilidad de estas estructuras se estimó a través de los resultados experimentales de ensayos estáticos realizados a escala natural a dos tipologías definidas, pircas de 1m y 1.5m de altura. Finalmente, la información de los elementos expuestos, fue obtenida de la base de datos de instituciones públicas como son el INEI y el COFOPRI. La evaluación de riesgo fue realizada utilizando el software CAPRAGIS v2.4.0. Los resultados indican que los sistemas vivienda-pirca son altamente riesgosos y frágiles debido a que ante un sismo frecuente las pircas de 1.5m de altura colapsarían en su totalidad mientras que las pircas de 1m de altura presentarían un daño promedio de alrededor del 85%, asimismo, ante sismos ocasionales la totalidad de ambos sistemas ya se encontrarían colapsados. En ese sentido, se recomienda limitar el uso de pircas a construcciones temporales. Sin embargo, su uso podría ser ventajoso en otros espacios, en los cuales no se ponga en alto riesgo vidas humanas, como por ejemplo, terrazas de agricultura, construcciones en espacios públicos o áreas naturales protegidas, debido a que la construcción de las pircas tiene un bajo impacto en el medio ambiente y su costo es relativamente bajo en comparación con las estructuras tradicionales.

La presente tesis busca realizar el análisis dinámico y diseño estructural de un edificio de oficinas de concreto armado ubicado en el distrito de Barranco, provincia de Lima. Este edificio cuenta con cinco niveles una azotea. Está ubicado en un terreno S1 con una capacidad portante de 4.5 kg/cm2. El análisis y el diseño deberá respetar todos los criterios establecidos por el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). El sistema estructural predominante del edificio es de muros de concreto armado. El sistema de techado es a base de losas macizas y aligerado convencional de 20 cm de espesor. Además, se cuenta con vigas peraltadas, columnas y muros de sótano. En la cimentación, se utilizarán zapatas aisladas, combinadas, cimientos corridos y vigas de cimentación. Se estructuró y predimensionó los elementos en base a la arquitectura y a un metrado de cargas manual. Las cargas asumidas corresponden a los valores indicados en la norma E.020. Luego, se hizo un modelo tridimensional en el programa ETABS para realizar el análisis sísmico de la estructura. Después, se verificó que el edificio cumpliera con todas las exigencias de la norma E.030. Se diseñó el edificio cumpliendo todos los requisitos de la norma E.060. Se tomó en cuenta los criterios para los elementos que solo son sometidos ante cargas de gravedad y para los que también son sometidos ante cargas sísmicas. Adicionalmente, se revisó las condiciones de servicio de algunos elementos. Para diseñar las losas, el muro de sótano y verificar la longitud de confinamiento en la placa se utilizó el programa SAP 2000. Finalmente, se presentarán anexados todos los planos estructurales del proyecto. Estos incluyen especificaciones generales, detalles típicos y el propio diseño de los elementos.

La ciudad de Lima es una zona altamente sísmica, en el que el 30% de la población vive en las laderas de los cerros. Esta situación, sumada a informalidad en las construcciones, ocasiona una situación de gran vulnerabilidad. Para poder habitar en las laderas de los cerros, los habitantes emplean terraplenes y muros de piedra de junta seca (pircas) como muros de contención. Los efectos de un sismo de gran intensidad podrían provocar la falla en los terraplenes y las pircas, dando lugar a grandes daños materiales y lamentables pérdidas humanas. Para disminuir la vulnerabilidad de las pircas, es necesario realizar estudios experimentales para poder caracterizar las propiedades de este tipo de construcciones y evaluar su desempeño ante cargas laterales perpendiculares a su plano. En el proyecto 109-2017- FONDECYT, que propone la construcción y ensayos de pircas a escala natural, se ha visto la necesidad de llevar a cabo ensayos complementarios a escala reducida con el fin de definir algunos parámetros y verificar los modelos numéricos. El objetivo es evaluar experimentalmente el desempeño de muros de piedra de junta seca frente a cargas laterales estáticas perpendiculares a su plano, mediante el uso de especímenes (muros) a escala reducida. Primero, se caracteriza los especímenes a ensayar según la geometría y armado, obteniendo un espécimen ideal. Luego, se diseña y construye un equipo portátil inclinable para ensayos estáticos ante cargas laterales. A continuación se diseña, construye y ensaya los especímenes, realizando diez ensayos con el fin de hallar la fuerza máxima que puedan resistir los especímenes. Con los bloques regulares (adoquines) se hizo tres ensayos en los que se arman muros sin arriostres. Con los bloques irregulares (rocas) se hizo: tres ensayos en los que se arman muros sin arriostres, tres ensayos en los que se armas muros con arriostres, y un ensayo en el que se arma un muro con tarrajeo. Con los ensayos realizados, se obtiene la fuerza máxima como el porcentaje del peso propio de los especímenes: en bloques regulares sin arriostres, 32%; en bloques irregulares sin arriostres, 24%, en bloques irregulares con arriostres, 33%; y en bloques irregulares con tarrajeo, 57%. En conclusión, se logra el objetivo mencionado, ya que con los ensayos a escala reducida se puede validar (teóricamente) los resultados de ensayos a escala natural.

El presente trabajo tuvo como fin, obtener los planos completos de estructuras, iniciándose en la modificación del plano (vista en planta) de arquitectura, luego se realizó una estructuración y predimensionamiento, para así dar inicio al modelo computacional realizado en el programa ETABS. Se realizó un análisis por cargas de gravedad, obteniéndose que el metrado de cargas del modelo fue muy similar con el calculado manualmente, dando lugar a un porcentaje mínimo de error. Luego se realizó un análisis sismorresistente, comparándose el análisis dinámico y estático obtenido, siguiendo las especificaciones de la Norma E.030 (2016). Luego de cumplir con las exigencias sísmicas de la norma, se procedió al diseño estructural de cada elemento por medio de hojas de cálculo de Excel y cotejos con los programas ETABS y SAP 2000. Todo esto se realizó en el caso de las vigas, columnas, muros de corte, losas, escalera y muros no portantes. Asimismo se analizaron y diseñaron las cimentaciones superficiales con hojas de cálculo y verificadas con el apoyo del programa SAFE. Asimismo, se usó el software Corel Draw para la elaboración de imágenes que ilustren mejor algunos capítulos en la presente Tesis. Finalmente, con los diseños completos de los elementos estructurales y no estructurales obtenidos, se procedió al dibujo en AutoCAD de los planos finales de estructuras.

El Perú es considerado un país altamente sísmico puesto que se localiza cerca de la superficie de fricción de las placas de Nazca y Sudamericana. Por este motivo, y sumado a la aparición de nuevas tecnologías y herramientas disponibles, los análisis dinámicos han venido cobrando un valor significativo en lo que compete a la ingeniería geotécnica-sísmica. La presente investigación busca evaluar dinámicamente la estabilidad de un depósito de relaves a través del método de elementos finitos, con el fin de determinar la magnitud del riesgo que representaría la potencial falla del dique que contiene los relaves. Dicho ejercicio se realizó mediante la modelación y análisis de la sección crítica de la estructura, haciendo uso del software geotécnico GeoStudio 2018® (específicamente, sus módulos SEEP/W, SIGMA/W, QUAKE/W y SLOPE/W.), y sometiéndola a solicitaciones dinámicas provocadas por eventos sísmicos, en forma de registros de aceleraciones. Después de ejecutado esto, se prosiguió con la determinación de las resistencias post-sísmicas, factores de seguridad y las deformaciones y desplazamientos permanentes de la estructura, obteniendo como resultado que la presa desarrolla una potencial movilidad cíclica a causa de los desplazamientos que experimenta, mas no significa un riesgo de falla total. Luego, se realizó una evaluación e interpretación de los resultados obtenidos, con el objetivo de adquirir un mayor entendimiento del comportamiento de la presa post-sismo y determinar su condición final de estabilidad. Finalmente, se propone una solución para poder estabilizar el sistema, la cual consta de perfilar la cimentación ubicada aguas abajo de la presa, consiguiéndose factores de seguridad que cumplen con los mínimos valores recomendados y asegurando la estabilidad de la presa a corto y largo plazo. Nota: Por temas de confidencialidad sobre la información proporcionada por la empresa minera para el desarrollo del trabajo, se denominará con otros nombres a la empresa dueña del proyecto y a las consultoras que realizaron los estudios para este.