En el Perú, el déficit de viviendas es considerable (11.2%); asimismo, la respuesta estatal ante emergencias ha sido lenta e ineficiente, muestra de lo descrito fue la lenta reconstrucción de viviendas afectadas en el sismo de Ica de 2007 (90% de avance en 10 años), o la reconstrucción de viviendas e infraestructura general producto del Fenómeno del Niño del 2017, aún en ciernes. Así, lo descrito abre el abanico en cuanto a la exploración de alternativas constructivas que demuestren eficiencia estructural y económica para contribuir a la brecha inmobiliaria existente, y mejorar la respuesta estatal ante emergencias. Los prefabricados, por sus características inherentes, proveen eficiencia, rapidez y economía a la construcción; asimismo, en experiencias pasadas, se observó un comportamiento favorable ante solicitaciones sísmicas. No obstante, fueron recopilados puntos a mejorar como la formación de diafragma, la distribución de las líneas resistentes ante cargas laterales, entre otros. El presente trabajo de investigación pretende aportar a la promoción de la estructuración con elementos prefabricados, para contribuir de algún modo a cubrir el vacío que la normativa peruana tiene con la estructuración de estos elementos; al considerarlos solo como sistemas no convencionales. Para ello, se propuso la estructuración de un edificio de departamentos unifamiliares con dos alternativas: la primera, con elementos de concreto armado, y la segunda, con prefabricados de concreto con arriostramientos de acero ASTM A500 como parte del sistema resistente ante fuerzas laterales; y se realizó un comparativo de su desempeño estructural utilizando análisis estático y dinámico no lineal. Los resultados obtenidos muestran que la estructuración con prefabricados de concreto y arriostramientos de acero exhibe un buen desempeño ante sismos raros (Tr= 475 años); y que, además, ostenta un mecanismo de falla dúctil, en una variante del mecanismo viga débil-columna fuerte.

Los puentes de mampostería de piedra en arco forman parte importante del patrimonio arquitectónico de nuestro país, debido a que a través de los años han permitido y permiten aún el desarrollo cultural y comercial de pueblos y ciudades. A pesar de su importancia, tales estructuras presentan alta vulnerabilidad sísmica, debido a que el Perú se encuentra ubicado dentro del Cinturón de Fuego del Pacífico y a las características endebles de la mampostería como material de construcción. La mampostería es un material anisotrópico, que requiere varios parámetros para describirla en el rango post fluencia, los cuales en la práctica son difíciles de obtener (Scheibmeir, 2012). Además, las distintas características de la mampostería, más aún histórica, como las propiedades de las unidades y mortero, disposición de las juntas y mortero, forma y dimensión de las unidades, ancho de juntas, calidad de la mano de obra, grado de curado, medio ambiente y edad, hacen que su estandarización completa esté aún lejos de lograrse (Lourenço, 1996). Por lo tanto, la evaluación sísmica de este tipo de estructuras es una tarea compleja, ya que su comportamiento oscila en el rango no lineal, donde las idealizaciones consideradas para los materiales, presentan gran incertidumbre. En este sentido, el presente trabajo busca evaluar la sensibilidad de las propiedades no lineales de un puente de mampostería de piedra abovedado en arco a partir de un análisis paramétrico, afín de identificar las propiedades que más influyen en la respuesta sísmica. Como caso de estudio se ha adoptado al puente Trujillo (prístino), ubicado en el centro histórico de Lima y construido entre los años 1608 y 1610. El trabajo incluye una extensa recopilación de propiedades lineales y no lineales de los materiales de esta tipología de puente. El modelo numérico base, se construyó de acuerdo con las propiedades promedio obtenidas del análisis bibliográfico y, los modelos para el análisis paramétrico fueron desarrollados con valores máximos y mínimos establecidos, tanto para los pilares como los arcos. La respuesta de la estructura fue evaluada aplicando el Análisis Estático No Lineal junto con el Método de Elementos Finitos (MEF). El estudio concluye que la variación de las propiedades no lineales referidas a la tracción (ft y Gt), son las que mayor influencia producen, provocando que un mayor valor de estos brinde mayor capacidad a la estructura. En cuanto a la variación del esfuerzo de compresión (fc) en los pilares y arcos, no hay mayor influencia en la respuesta de la estructura. / Tesis

La presente investigación tiene por finalidad evaluar la ductilidad a flexión con determinados lineamientos de diseño para elementos de concreto armado (CA) de edificaciones con aislamiento sísmico. Esto debido a que actualmente no existen lineamientos para este tipo de estructuras, sino que se usan los mismos que para estructuras de base fija. Ello a pesar de que el principio de diseño con aislamiento, así como la evidencia de desempeño, muestran menor demanda de ductilidad e incursión en el rango inelástico para elementos con responsabilidad sísmica de edificios aislados. Se usó evidencia de experiencias sísmicas en estructuras con aislamiento y análisis de desempeño desarrollados por otros investigadores. Entre la evidencia se puede mencionar: curvas de capacidad, gráficas desplazamiento versus número de pisos, fuerza cortante versus desplazamientos, aceleración de pisos, entre otros. Como análisis se puede mencionar push over para diferentes tipos de estructuración y diseño, formación de rótulas plásticas, etc. A partir de la información mencionada se proponen lineamientos para diseño de elementos en CA que se acomodan mejor a estructuras aisladas sin dejar de lado los márgenes de seguridad. Se evaluaron dos casos de estudio, uno de ellos diseñado con la norma vigente y el otro diseñado con los lineamientos propuestos. Ambos casos cuentan con la misma estructuración y dimensiones de elementos, y sometidos a análisis tiempo historia no lineal mediante integración directa. Se propone una herramienta práctica la cual identifica la aplicabilidad de los lineamientos a partir de las cuantías y ratios de carga según se trate de vigas o columnas. La evaluación de los casos de estudio concluye que la aplicación de los lineamientos propuestos no implica desmejora en el desempeño de la estructura y en cambio, su uso optimiza las cuantías de acero de refuerzo. Esto debido a que los elementos estructurales se mantienen en el rango elástico, es decir, para los casos analizados, no se hace uso de la ductilidad instalada. / The purpose of this research is to evaluate the flexural ductility with certain design guidelines for Reinforced Concrete (RC) elements of isolated buildings. This because, at the present time, it does not exist requirements for this type of structure, instead designers use the same requirements thought for fixed-base buildings. Even when the conception of seismic isolation and evidence of their behavior present less ductility demand and incursion in the inelastic range for elements with seismic responsibility, the current codes do not differentiate requirements. It was used seismic experience results of isolated structures and performance analysis developed by other investigators. Between the evidence, it could be mentioned capacity curves, displacement versus story diagrams, Base shear versus displacements, acceleration graphics, and others. There were also used analysis results like pushovers for different proposals and designs, amount and length in formation of plastic hinges, and so on. Based on the information mentioned above it is proposed a new guideline to design RC elements, that would adjust better for isolated structures without neglecting safety margins. Two study cases were evaluated, one of them designed according to the current Peruvian standard and the other designed according to the proposed guidelines. Both study cases have the same structuring and element size, and were subjected to time history nonlinear analysis by direct integration. The investigation comes up with a practice tool that identifies the applicability of the guideline depending on steel quantity and load ratio depending on whether it is beam or column. The evaluation of the cases concludes that the application of the proposed guidelines does not imply a deterioration in the performance of the structure and, on the other hand, its use optimizes the amount of reinforcing steel. This is because the structural elements remain in the elastic range. It means that, for the analyzed cases, the installed ductility is not used.

La estimación de funciones de vulnerabilidad se obtuvo mediante la estimación del costo medio y desviación estándar debido a daño sísmico producido por una cierta intensidad de evento sísmico, para una tipología estructural específica que caracterizan la incertidumbre del costo de daño desde el punto de vista probabilístico dado una intensidad sísmica que se asume aleatoria. El daño y su estimación se evaluaron para los elementos estructurales (columnas, vigas, losas aligeradas, placas etc.) y los no estructurales (tabiques, equipos, tuberías, instalaciones, vidrios, etc.). También se incluye los costos derivados de las pérdidas parciales o totales de funcionalidad del sistema estructural. Las curvas de vulnerabilidad son utilizadas como parte del análisis de riesgo sísmico que comprende las siguientes etapas: •Análisis del peligro sísmico •Análisis de la exposición del inventario de estructuras, edificios y actividades sujetas a riesgo •Análisis de vulnerabilidad, que es la estimación de daño y costo en una estructura o tipología específica en una zona determinada •Evaluación del riesgo de una estructura, un área o una región sometida a cierta amenaza sísmica. Se explica el procedimiento para la obtención de las funciones de vulnerabilidad, presentando la teoría necesaria que explica la metodología seguida por el programa “Probabilistic Seismic Vulnerability Tool” (PSVT) en su primera versión del año 2015. El cálculo de la probabilidad sísmica se obtiene mediante Simulación Monte Carlo (SMC), de modelos de edificaciones simples de una o dos plantas y posibilita estimar respuesta mediante modelos de un grado de libertad no lineales. La metodología seguida permite evaluar el comportamiento de la estructura para una ductilidad permisible (μ) considerando un sistema de un grado de libertad (1GL). Esto se decidió sobre la base de la deformación permisible y la capacidad de ductilidad que pueden alcanzar los materiales y del detallado del diseño seleccionado. La metodología también permite estimar la deformación de una estructura existente en la cual debe evaluarse su desempeño considerando un sistema de 1GL, previamente se determina la masa (m), la rigidez inicial (k) y la resistencia a la cedencia (fy) a partir de sus dimensiones, tamaño de los elementos y el detallado de diseño (refuerzos en estructuras de concreto reforzado, conexiones de las estructuras de acero, etc.) Nuestro estudio se centra en las clases C1mck 1GL y C2 mckFy 1GL, predeterminadas en el programa PSVT. El modelo C1mck 1GL corresponde a un modelo lineal de 1GL que mediante la inclusión del factor de coeficiente inelástico de deformación se estima el desplazamiento máximo lateral en el rango inelástico mediante simulación, para obtener finalmente las curvas de vulnerabilidad. El modelo C2 mckFy 1GL corresponde a un modelo inelástico de 1GL que utiliza un modelo de comportamiento histéretico elastoplástico, a partir de la deformación de fluencia, rigidez del sistema y de la relación de rigidez (rigidez post-fluencia entre la rigidez en rango elástico) se obtienen los desplazamientos máximos inelásticos para finalmente mediante Simulación Monte Carlo (SMC) obtener la curva de vulnerabilidad. Para explicar el procedimiento de verificación de desempeño, se seleccionó una edificación común (vivienda) y un bloque típico de una edificación esencial (colegio), ambas edificaciones corresponden a construcciones formales por lo que cuentan con licencia de construcción y su diseño ante cargas laterales está basado en la Norma Técnica E030 “Diseño Sismorresistente”. Se ha generado el modelo de demanda sísmica, modelo estructural para la simulación, y su análisis hasta determinar las funciones de vulnerabilidad. Los resultados muestran que las curvas de fragilidad dan un valor bajo o nulo de presentar una probabilidad de colapso, lo que cumple con la filosofía de diseño de la Norma Técnica E030 “Diseño Sismorresistente”. La estimación de la curva de vulnerabilidad permite determinar el costo de reparación de las estructuras para un escenario de demanda sísmica, y por el porcentaje de vulnerabilidad que alcanzaron las estructuras ante escenario caracterizado por un valor máximo de aceleración (PGA), no es necesario reforzar las edificaciones analizadas. / The estimation of vulnerability functions was obtained by estimating the average cost and standard deviation due to seismic damage caused by a certain intensity of seismic event, for a specific structural typology that characterize the uncertainty of the cost of damage from the probabilistic point of view given a seismic intensity assumed randomly. The damage and its estimate were evaluated for structural elements (columns, beams, lightened slabs, plates etc.) and non-structural elements (partitions, equipment, pipes, installations, glass, etc.). It also includes the costs derived from partial or total losses of structural system functionality. Vulnerability curves are used as part of the seismic risk analysis that includes the following stages: •Seismic hazard analysis •Analysis of the exposure of the inventory of structures, buildings and activities subject to risk •Vulnerability analysis, which is the estimation of damage and cost in a specific structure or typology in a given area •Risk assessment of a structure, an area or a region subject to a certain seismic threat. The procedure for obtaining vulnerability functions is explained, presenting the necessary theory that explains the methodology followed by the “Probabilistic Seismic Vulnerability Tool” (PSVT) program in its first version of 2015. The calculation of the seismic probability is obtained through Monte Carlo Simulation (SMC), of models of simple buildings of one or two floors and makes it possible to estimate response through models of a non-linear degree of freedom. The methodology followed allows to evaluate the behavior of the structure for an allowable ductility (μ) considering a system of a degree of freedom (1GL). This was decided based on the allowable deformation and ductility capacity that the materials can reach and the detailed design selected. The methodology also allows estimating the deformation of an existing structure in which its performance should be evaluated considering a 1GL system, previously determining the mass (m), initial stiffness (k) and resistance to yield (fy) from of its dimensions, size of the elements and the detailed design (reinforcements in reinforced concrete structures, connections of steel structures, etc.) Our study focuses on the C1mck 1GL and C2 mckFy 1GL classes, predetermined in the PSVT program. The C1mck 1GL model corresponds to a linear 1GL model that, by including the inelastic deformation coefficient factor, estimates the maximum lateral displacement in the inelastic range by simulation, to finally obtain the vulnerability curves. The C2 mckFy 1GL model corresponds to an inelastic 1GL model that uses a model of elastoplastic hysteretic behavior, based on creep deformation, system stiffness and stiffness ratio (post-creep stiffness between elastic range stiffness) inelastic maximum displacements are obtained to finally obtain the vulnerability curve through Monte Carlo Simulation (SMC). To explain the performance verification procedure, a common building (housing) and a typical block of an essential building (school) were selected, both buildings correspond to formal constructions so they have a construction license and their design against side loads is based on Technical Standard E030 "Earthquake Resistant Design". The seismic demand model, structural model for the simulation, and its analysis have been generated until the vulnerability functions are determined. The results show that the fragility curves give a low or no value of presenting a probability of collapse, which complies with the design philosophy of Technical Standard E030 "Earthquake Resistant Design". The estimation of the vulnerability curve allows to determine the cost of repair of the structures for a scenario of seismic demand, and by the percentage of vulnerability that the structures reached before the scenario characterized by a maximum acceleration value (PGA), it is not necessary to reinforce the buildings analyzed. / Tesis

La albañilería confinada se ha convertido en la tipología constructiva más empleada en el Perú a lo largo de las últimas décadas. No obstante, existe una elevada vulnerabilidad sísmica asociada a la informalidad y calidad de los materiales que son empleados durante su ejecución. Por ello, este trabajo pretende contribuir a la reducción de dicha vulnerabilidad mediante la aplicación de una novedosa técnica de reforzamiento estructural conocida como Steel Reinforced Grout (SRG). Una campaña experimental fue conducida para evaluar el desempeño cíclico de tres muros de albañilería confinada reforzados con SRG al ser sometidos a cargas cíclicas en sus planos. Los resultados mostraron las bondades del SRG al mejorar el desempeño cíclico de todos los muros ensayados en términos de ductilidad lateral, energía disipada, razón de amortiguamiento histerético y degradación de rigidez. Por otro lado, una contribución al estado del arte, en el conocimiento del comportamiento no lineal de la albañilería confinada y del SRG, fue hecha mediante la modelación numérica de muros de albañilería confinada y ensayos de adherencia entre el SRG y la albañilería. Dicha modelación fue hecha mediante el empleo del modelo de material Concrete Damage Plasticity del software ABAQUS, el cual es capaz de representar el comportamiento no lineal de materiales cuasi-frágiles como el concreto y la albañilería. Una comparación de resultados numéricos y experimentales permitieron corroborar la eficacia de los modelos numéricos al brindar respuestas muy cercanas a las obtenidas experimentalmente. Finalmente, cinco alternativas de refuerzo sísmico fueron comparadas en términos técnico-económicos para una sabia elección en el caso se requiera la aplicación masiva de un refuerzo sísmico. Dicha comparación dio a conocer que el FRP es la técnica con mayor aceptación técnico-económica seguido por el SRG. / Tesis

El adobe es un material de construcción usado en el Perú desde la época prehispánica. A partir de esta herencia cultural, los peruanos han empleado este material tradicional para construir sus viviendas debido a su accesibilidad y su bajo costo. Sin embargo, el adobe es un material pesado, débil y frágil (Blondet y Villa García, 2004). Muchos pobladores practican la autoconstrucción de sus viviendas y muchos las construyen de dos pisos, sin utilizar ningún tipo de refuerzo. El Perú se ubica en una zona de alta actividad sísmica lo cual implica un riesgo constante para muchas personas, en especial para los pobladores en zonas rurales quienes habitan viviendas de adobe, pues estas construcciones en tierra tienen una alta vulnerabilidad sísmica lo cual ocasiona numerosas pérdidas humanas y daños materiales cada vez que ocurre un terremoto de gran magnitud (Blondet, 2018). Por tal motivo, el estudio sigue la línea de investigación iniciada en el Departamento Académico de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), por un grupo de profesores quienes, desde 1970, estudian refuerzos sísmicos viables y económicos que contribuyan a disminuir la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de adobe en el Perú. En una reciente investigación, se comprobó la eficacia del refuerzo de malla de cuerdas en un módulo de adobe de un piso, sometido a cargas sísmicas en la mesa vibratoria de la PUCP, pues el refuerzo evitó el colapso de la estructura. Por tal motivo, en el documento se desarrolla el diseño de modelo de vivienda de adobe de dos pisos a escala reducida, con el propósito de estudiar la efectividad del sistema de refuerzo sísmico de malla de cuerdas en viviendas de adobe de dos pisos mediante ensayos de simulación sísmica.

En la actualidad, muchas de las viviendas construidas en los asentamientos periféricos de Lima Metropolitana utilizan los muros de piedra (pircas) como sistema de contención sin un debido estudio de su comportamiento. Por esta razón, este trabajo de investigación tiene por finalidad evaluar este tipo de sistemas haciendo uso de la teoría de los elementos finitos y definir si es posible modelar estas estructuras, de modo que sirva como punto de partida para futuras investigaciones. El procedimiento para elaborar esta tesis se detalla a continuación: En primer lugar, se hará revisión bibliográfica de los trabajos de investigación y ensayos previos hechos en el Perú en relación con estas estructuras. Asimismo, se recopilará información sobre las definiciones más importantes para el presente trabajo y relacionadas a la modelación numérica. Seguidamente, se profundizarán los conceptos vinculados con el uso del software Abaqus, el cual servirá para realizar el modelamiento de la estructura. Posteriormente, se calibrarán diferentes modelos teóricos realizados en Abaqus con los resultados obtenidos de los ensayos experimentales hechos a muros tipo pirca. Finalmente, se analizarán los resultados obtenidos de los modelamientos en el Software y se concluirá si es posible representar este tipo de estructura bajo la teoría de los elementos finitos. / Many houses built in peripheral settlements located in Lima Metropolitana currently have stone walls (pircas) as a containment system without having a due study of their behaviors. Therefore, this research aims to evaluate this type of systems using the finite element theory and identifying whether is possible to model these structures, so that it may be used as a starting point for future research. The elaboration process of this thesis will be as follows: first, a bibliographical review of previous research and essays related to these structures from Peru will be written, and key definitions for this study that are related to numerical modeling will be compiled. Thereafter, concepts related to the use of Abaqus software will be examined, which will help to model the structure; and then, different theoretical methods carried out in Abaqus will be calibrated with results coming from experimental tests on pirca walls. Finally, the results of models built from this Software will be analyzed and it will conclude whether is possible to represent this type of structure under the finite element theory.

Los sistemas de disipación de energía ya tienen disponibilidad comercial en Perú y ya se están desarrollando proyectos importantes de edificios nuevos así como reforzamientos de edificios existentes empleando estas tecnologías de protección sísmica. Varios países ya disponen de códigos para el análisis y diseño de edificaciones con dispositivos de disipación de energía sin embargo, nuestro país aún no cuenta con una norma propia al respecto. El objetivo de esta tesis es desarrollar procedimientos de análisis y diseño de estructuras con disipadores que sirvan de base para una futura norma local. Con este fin se estudian normas internacionales relevantes como ASCE 7 y FEMA, así como investigaciones importantes realizadas sobre esta materia. Se muestra que los llamados métodos simplificados desarrollados en los códigos americanos para estructuras con disipadores son de gran utilidad para obtener estimaciones de las respuestas sísmicas inelásticas. Se muestra que bajo ciertas condiciones una estructura con disipadores y comportamiento inelástico del sistema sismorresistente puede ser representada como una estructura con rigidez lineal equivalente y amortiguamiento viscoso equivalente. Los métodos simplificados fueron implementados en conjunto con la norma peruana sismorresistente E.030. Estos procedimientos se aplicaron a una estructura regular de concreto armado de 5 pisos ubicada en la costa peruana y empleando dos tipos de dispositivos: disipadores de fluido viscoso y disipadores TADAS. Los resultados de los métodos simplificados propuestos fueron evaluados con los resultados de análisis tiempo historia no lineales y se obtuvieron en general predicciones conservadoras para los desplazamientos de entrepiso y los cortantes sísmicos basales. En base a estos resultados se concluye que los métodos simplificados deberían ser incluidos en una futura norma peruana de estructuras con disipadores. / Tesis

En varios países altamente sísmicos existen columnas sueltas que no se han volcado a pesar de haber soportado fuertes terremoto. Es claro, entonces que, estas columnas han tenido un comportamiento oscilante alrededor de su base (Pitilakis & Tavouktsi, 2010). Esta resistencia ante la volcadura de las columnas ha sido un tema interesante de estudio durante décadas (Housner, 1963)(Pitilakis & Tavouktsi, 2010)(Hogan, 1989)(Makris & Zhang, 1999)(Caliò & Marletta, 2003)(Manos, Petalas, & Demosthenous, 2013). Las ecuaciones que rigen el comportamiento oscilante de la columna son difíciles de resolver. Sin embargo, hoy en día, el avance de la tecnología permite hallar soluciones numéricas precisas y estables. Este estudio resume el análisis dinámico de estabilidad de columnas basculantes sometidas a sismos de subducción. Primero, se desarrollaron las ecuaciones del movimiento de una columna simplemente apoyada sobre un terreno rígido que oscila o no ante movimientos en su base. Luego, se resolvieron numéricamente estas ecuaciones ante excitaciones armónicas (método de aceleración angular lineal). Se variaron los parámetros más importantes como las dimensiones características de la columna, el coeficiente de restitución, las características del sismo (amplitud y frecuencia), el periodo natural de la columna, frecuencia de muestreo de fijación del movimiento del suelo y la respuesta de la columna. Finalmente, se visualizaron los movimientos de las columnas con animaciones.

El avance en el conocimiento de técnicas de análisis más refinadas frente a los altos niveles de amenaza sísmica en el Perú, hace necesario la evaluación de la infraestructura hospitalaria construida en el territorio peruano. Los edificios de hospitales son estructuras esenciales que durante y después de los movimientos sísmicos deben seguir operando, por lo que existe un amplio interés en mitigar al máximo el riesgo del sistema estructural en cada uno de sus componentes y lograr el desempeño esperado. El hospital regional Eleazar Guzmán Barrón ubicado en el distrito de Nuevo Chimbote de la Provincia del Santa de la Región Ancash, fue diseñado en 1974 con un código que no garantiza que se cumplan los requisitos más rigurosos de los códigos vigentes. En el presente trabajo se estudia el desempeño sísmico del bloque D del mencionado nosocomio. El estudio comprende primero el análisis estático no lineal y luego el dinámico incremental de la estructura que, al ser sometido a movimientos sísmicos de distintos niveles de intensidad, permitirá conocer la respuesta en ambas direcciones. En la dirección longitudinal, la estructura tiene niveles de desempeño inesperados, comportamiento elástico hasta alcanzar rápida y violentamente el nivel de seguridad limitada frente sismos menores que el de diseño porque en los ejes de fachada la edificación presenta el efecto de columna cautiva. En la dirección transversal la situación es aún peor, frente a todos los niveles de amenaza, el desempeño que se alcanzaría es de colapso. En vista que la edificación es poco dúctil y poco resistente, se recomienda realizar de forma inmediata el reforzamiento del bloque D del hospital regional Eleazar Guzmán Barrón para dotarla de capacidad de deformación y resistencia y así garantizar niveles de desempeño aceptables frente a sismos moderados y severos que están por venir.