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.

La presente investigación muestra las características de los sistemas de protección sísmica por amortiguamiento, dando énfasis a los de fluido-viscoso. Luego expone una metodología de diseño para estructuras con sistemas de amortiguamiento enfocada en el desempeño y fundamentada en las disposiciones del ASCE (American Society of Civil Engineers), el FEMA (Federal Emergency Management Agency) y el ACI (American Concrete Institute). Con el propósito de ilustrar la metodología, se seleccionó una estructura aporticada de 7 niveles con 730 m2 de área techada por nivel, cuya deriva (10 ‰) superaba el límite permitido por la norma NTE E-030 (7 ‰). Para cumplir satisfactoriamente con este límite se incluyó un sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso. Como objetivo de diseño se fijó la reducción del daño a nivel moderado frente a un sismo raro (500 años de retorno). La estrategia se orienta a mantener la deriva por debajo de 5.8 ‰, valor propuesto por el HAZUS (Methodology for Estimating Potential Losses from Disasters). Con el sistema de amortiguamiento fluido-viscoso se logró incrementar el amortiguamiento al 23% y reducir la deriva a 5.8 ‰. Como parte del trabajo se diseñan las columnas adyacentes a los dispositivos y el brazo metálico. Los resultados de la evaluación económica basada en ratios y precios propuestos por el fabricante indican que el costo del sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso en esta estructura y para este nivel de desempeño, está alrededor de los 30 $/m2 y la incidencia en el costo total del proyecto bordea el 7%.

El déficit de viviendas populares identificadas en los sectores más pobres de la población nacional, tanto a nivel de la capital como en el resto de departamentos y provincias del país, ha sensibilizado al sector construcción por encontrar una vivienda económica. Específicamente el Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción: SENCICO, es una institución comprometida con el desarrollo de investigaciones vinculadas a la problemática de la vivienda económica en beneficio de los sectores sociales más pobres del país. SENCICO busca formas de industrializar la fabricación de adobes sobre todo en el sector rural y en los sectores más pobres del país. Una forma es a través del uso de moldes metálicos que permitan fabricar semi artesanalmente bloques de tierra húmeda prensada, con cavidades y reforzamientos que integren los bloques en una sola unidad. En este sentido encarga SENCICO al Laboratorio de Estructuras del Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú, construir un módulo de vivienda a escala natural para ser ensayado ante diferentes cargas simuladas. El objetivo específico fue determinar los resultados experimentales y a partir de estos, las conclusiones pertinentes. Nuestro equipo estuvo conformado por los Bachilleres en Ingeniería Civil Srta. Flavia Margiory Villón Chang, y Sr. Diego Franco Castillo Gamboa, asesorados por el Ingeniero Civil Sr. Ángel San Bartolomé. La investigación arrojó conclusiones importantes para implementarse en el mediano plazo. Además corrigiendo pequeñas deficiencias encontradas durante el proceso de investigación, hacer posible proyectos de la vivienda propia económica y de calidad de un solo piso, para los sectores sociales más empobrecidos de nuestro país. Esperamos que esta investigación contribuya al bienestar y desarrollo de la vivienda popular económica y segura, con estándares de calidad tan buscada por la mayoría de la población rural de nuestro país.

En los últimos 130 años, en el país no hemos tenido terremotos severos y nuestras edificaciones de concreto armado no han sido probadas en condiciones sísmicas severas. Las normas de edificaciones del Perú y la mayoría de las normas del mundo están basadas en criterios de protección ante un solo nivel de amenaza sísmica. Por esta razón es necesario estudiar el desempeño sísmico de nuestras edificaciones ante diferentes niveles de demanda sísmica. Se diseñó y evaluó un edificio aporticado de 7 pisos ubicado sobre una zona sísmica y cimentado sobre suelo bueno; con planta rectangular de 33x22m y columnas espaciadas cada 5.5m. Para el diseño se emplearon las normas peruanas y para la evaluación del desempeño se usó la propuesta del Comité Visión 2000 del SEAOC; para estimar la respuesta se utilizaron procedimientos de análisis no lineal basado en espectros de demanda y capacidad. El diseño condujo a un edificio con columnas de 45x45cm y vigas 25x50cm con una deriva máxima de 10 0/00, bajo las solicitaciones de las normas peruanas (terremoto de 500 años de periodo de retorno). De los resultados obtenidos, la estructura del edificio tiene una ductilidad de 3.95 y una sobrerresistencia de 1.2, respecto a la fluencia efectiva. Respecto a la demanda del código el edificio alcanzó una sobrerresistencia al colapso de 2.1. De acuerdo al desempeño desarrollado en el edificio para un sismo frecuente y ocasional la estructura presentaría pequeñas incursiones inelásticas y quedaría en estado funcional para la dirección transversal (X-X); pero para la dirección longitudinal (Y-Y) la estructura quedaría operacional en un sismo frecuente y funcional para un sismo ocasional. Para un sismo raro en la dirección transversal la estructura quedaría cerca al colapso. De acuerdo a la propuesta del SEAOC el edificio tendría un excelente comportamiento en sismos frecuentes y un comportamiento cercano al colapso en sismos raros. Los resultados de este trabajo indican que los nuevos limites de deriva establecidos permiten estructuras no tan robustas cumpliendo con las demandas de los sismos; de tal manera de tener estructuras mas económicas que cumplan con las exigencias de las normas sismorresistentes.

El objetivo de este trabajo es desarrollar funciones de fragilidad y de vulnerabilidad para edificios informales de albañilería confinada de Lima, Perú. Estas funciones pueden ser utilizadas para desarrollar escenarios sísmicos a escala urbana. Se ha desarrollado una base de datos a partir de encuestas realizadas en estudios previos. Esta base de datos contiene información acerca de las características estructurales de viviendas informales de albañilería confinada de la ciudad de Lima (e. g. densidad de muros, área de la edificación, altura). Cada característica ha sido modelada mediante funciones distribución de probabilidad. Utilizando simulación Montecarlo se ha generado una población sintética de viviendas de albañilería confinada a partir de las funciones de probabilidad que describen la muestra. Posteriormente se ha utilizado un método simplificado para calcular la curva de capacidad de la población sintética mencionada. En este punto, la demanda sísmica fue definida utilizando un grupo de registros sísmicos. Estos registros fueron seleccionados de acuerdo a la actividad sísmica de la costa del Perú (e. g. tipo de ruptura, distribución de intensidad sísmica, niveles de magnitud sísmica). Se utilizó el método DBELA (Displacement-based Earthquake Loss Assessment) para determinar el estado de daño de cada vivienda cuando es sujeta a cada registro sísmico. Se ensamblaron matrices de probabilidad de daño a partir de los resultados obtenidos. Posteriormente se obtuvo el periodo de aceleración espectral más eficiente para representar los estados de daño registrados. Los datos obtenidos se ajustaron a funciones de fragilidad utilizando el método de mínimos cuadrados. Finalmente, se definieron factores de daño de acuerdo a las recomendaciones de HAZUS (Hazard in the United States). Se obtuvieron curvas de vulnerabilidad de la convolución entre las curvas de fragilidad y los factores de daño. Se han utilizado las funciones obtenidas para estimar daños en sismos con nivel de ocurrencia “rara”. Aunque en nuestro país no se tienen datos precisos sobre los efectos que estos sismos tendrían en viviendas de albañilería confinada, los resultados muestran valores razonables en relación a los que se han registrado en anteriores sismos. De la interpretación de las curvas se esperan aproximadamente 10% y 40% de colapsos en viviendas informales de 1 piso y de 2 pisos respectivamente. / Tesis

En esta investigación se estudia el empleo de un nuevo bloque sílico-calcáreo denominado Placa P-14 como una alternativa en la construcción de muros portantes de albañilería con junta seca, donde por su facilidad constructiva al no emplear mortero en las juntas y por las grandes dimensiones del bloque (14x50x24cm), se incrementa el rendimiento en el levantamiento de los muros. En el proceso de investigación se efectuaron ensayos de carga lateral cíclica en dos muros para lo cual se utilizó el actuador dinámico. Además, se aplicó carga vertical que simulaba la carga existente en un muro del primer piso para un edificio de cinco pisos. El primer muro (M-1) fue de albañilería armada con refuerzo horizontal y vertical. El segundo muro (M-2) tuvo iguales características que el primero, pero además se le reforzó con zunchos en los talones para confinarlos y elevar su ductilidad. Con los ensayos de los muros se busca conocer su comportamiento sísmico, obteniendo su capacidad de corte, capacidad de deformación y rigidez, además de reconocer el tipo de falla y las zonas más crítics. Además, se realizó el ensayo de 3 pilas, 3 muretes, 3 unidades P-14, 3 probetas de grout, 2 barras de acero y 3 probetas de concreto de las vigas, para conocer las propiedades físicas de los materiales y de la albañilería. Finalmente, se realizó un análisis de los puntos más importantes del comportamiento del muro ante los desplazamientos laterales a los que fue sometido, con el fin de comprobar si cumple con los requerimientos para ser un muro portante, además de formular recomendaciones, conclusiones y líneas futuras de investigación.

El uso de Shicras, bolsas hechas con fibra vegetal tipo malla de soguillas que son rellenadas con piedras de diferente tamaño, se registra desde la época de la cultura Caral, la más antigua de América. Estas bolsas de piedras fueron utilizadas como núcleo de las plataformas que conforman las pirámides de sus edificios públicos, con el fin de provocar en ellas atenuaciones de la energía sísmica que se produciera. Por ello, las pirámides han conservado su geometría aún después de 5000 años, estando localizadas en una de las zonas más sísmicas del Perú. Asimismo, se conoce que las construcciones de tierra son muy vulnerables, cada vez que ocurren fenómenos naturales como terremotos o inundaciones, los más afectados son quienes viven en casas de tierra. Al ver fisuras y grietas en los muros de tierra, los ocupantes no se sienten seguros. La filosofía de la Ing.Civil busca reforzar y tener construcciones de tierra sismorresistentes; para ello se debe garantizar que no colapsen ante eventualidades sísmicas. Con esta investigación se busca disminuir las grietas y fisuras que se podrían formar en muros de tierra ante eventuales movimientos sísmicos. El Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú a través de su Laboratorio de Estructuras, permitió que se hicieran ensayos en 6 muros de tierra superpuestos a Prototipos de Sobrecimientos Aislantes, sobre el simulador sísmico. Los materiales empleados para la elaboración de los prototipos fueron locales y accesibles, propios a los pobladores rurales de estas construcciones. Los resultados fueron positivos e instructivos, pues es posible desplazar y crear atenuación de energía sísmica en los muros de tierra sin que estos se agrieten ni fallen. De este modo, se comprueba que el sistema de sobrecimientos que incluye ensambles de shicras elípticas, canicas y tacos de madera son potenciales disipadores sísmicos que disminuyen los daños a los muros de tierra.

El Perú se encuentra ubicado en una zona altamente sísmica, debido a su localización en una zona de subducción de dos placas tectónicas. Además, en el Perú existen numerosas edificaciones cuyas fachadas presentan parapetos que al carecer de arriostres, podrían volcar ante cargas sísmicas perpendiculares a su plano, causando la muerte de las personas que circulan por las inmediaciones o de aquellas que escapan del mismo edificio, por lo que en este trabajo se planteó buscar y elegir técnicas de arriostramientos económicas y sencillas, pero que permitan evitar estas fallas. Se analizaron cuatro parapetos de albañilería, tres de los cuales fueron arriostrados mediante pequeñas columnas colocadas en sus bordes, con distinta disposición y forma de anclaje del refuerzo vertical. Se trató de simular el reforzamiento de un parapeto existente real hecho de albañilería simple, construyendo en primer lugar la albañilería, dejando dientes en sus extremos, para después instalar el refuerzo vertical y vaciar el concreto de las columnas. En un caso real habría que picar la albañilería en forma dentada en la zona donde irán las columnas. La técnica descrita fue verificada mediante ensayos de simulación sísmica hechos en la mesa vibradora de la PUCP simultáneamente para los 4 parapetos. Puesto que 2 parapetos se comportaron elásticamente en el ensayo dinámico, posteriormente hubo que realizar una prueba estática para determinar su resistencia, consistente en ensayar monotónicamente al parapeto hasta provocar su colapso. Una vez realizado los ensayos y procesar los resultados se concluyó que la resistencia sísmica de los parapetos de albañilería sin arriostres es mínima e inferior a la carga reglamentaria de diseño, por tanto, es necesario arriostrarlos para prevenir colapso. Los arriostres en base a columnas de concreto con refuerzo vertical anclado químicamente mediante resina epóxica, fueron fáciles de construir, y el utilizado en el parapeto M1, una sola varilla anclada en una perforación, fue el más sencillo y el que proporcionó la mayor resistencia a carga sísmica perpendicular al plano del parapeto.

El objetivo principal de la presente tesis es dar a conocer un método de diseño basado en el comportamiento plástico de las estructuras metálicas, cuando estas se encuentran sometidas a caras sísmicas; es decir, analizar la formación de rótulas plásticas o tipos de fallas en los elementos estructurales. Se detallarán todas las variables que intervienen en este método de diseño; así como también, se deducirán las ecuaciones mediante el uso de herramientas matemáticas o programas de cálculo estructural. De esta manera, se busca que el lector entienda como funciona esta metodología de diseño. Con la finalidad de entender el método expuesto, se realizará un ejemplo sencillo en donde se aplicarán todos los conceptos paso por paso, de manera que el lector sea capaz de aplicar la metodología en sus diseños o investigaciones Se analizarán y compararán los resultados obtenidos mediante el uso de programas de cómputo. Finalmente, se analizarán los resultados, para obtener la mayor cantidad de conclusiones y recomendaciones para investigaciones futuras que puedan complementar la presente Tesis.

En el Perú, donde existen numerosas viviendas informales construidas con ladrillos tubulares (pandereta), el más económico en el mercado. Ante este problema se necesita tomar medidas preventivas para evitar el colapso de estas viviendas en caso ocurra un terremoto. Como medida preventiva, en este proyecto se plantea reforzar a los muros de estas viviendas con malla electrosoldada recubierta con mortero. La efectividad de este reforzamiento, ha sido probada experimentalmente con éxito (San Bartolomé, 2007) en muros hechos con ladrillo del tipo King Kong con 40% de huecos, que habían quedado seriamente dañados por fuerza cortante en un ensayo de carga lateral cíclica previo. En el proyecto se construyeron dos muros confinados a escala natural con ladrillos pandereta, uno del tipo tradicional y el otro fue reforzado externamente con malla electrosoldada y tarrajeado con mortero. Los muros fueron sometidos a ensayos de carga lateral cíclica con desplazamiento lateral controlado.