Se ha elaborado la presente tesis que reúne la experiencia de 2 proyectos COPASAGTZ (Zegarra et al. 2003) y GETTY (Torrealva et al. 2005) ambos desarrollados en la PUCP con diferentes sistemas de reforzamiento, para la evaluación del comportamiento estructural durante estos ensayos de simulación sísmica en mesa vibradora. Para lo cual se analizaron parámetros sísmicos, así también se hace una evaluación de los daños observados al final de cada ensayo mediante patrones de grietas. Como consecuencia de algunos resultados obtenidos en el proyecto GETTY (incremento de resistencia en muros tarrajeados), se incorpora en una segunda parte de esta tesis la evaluación de 3 muros de adobe sometidos a carga lateral cíclica de los cuales los 2 primeros muros corresponden a la experiencia de un proyecto de tesis desarrollado en la PUCP (Madueño I. 2005), el tercer muro fue desarrollado para esta tesis. Para ello se evaluó la resistencia al corte y los patrones de grietas de los muros. / Tesis

El Perú se encuentra en una zona de alta sismicidad y los sismos muestran lo vulnerables que son las edificaciones. La norma de diseño sismorresistente de estructuras E.030, no toma en cuenta la bi-direccionalidad del sismo. La norma asume que las acciones sísmicas actúan independientemente en cada una de las dos direcciones principales ortogonales o aproximadamente ortogonales del edificio. La acción sísmica separada es válida si la dirección predominante es coincidente con una de las direcciones principales. Si el sismo tiene dos componentes horizontales de acciones simultáneas importantes, además el agravante que el movimiento sísmico experimenta cambios en la dirección de incidencia y magnitud durante la ocurrencia del evento. Se puede suponer entonces que las respuestas calculadas por el análisis que indican las normas que no consideran la direccionalidad del sismo, no sean las verdaderas respuestas que se generan en las estructuras. / Tesis

En los últimos años, se ha intensificado la construcción de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) por poseer un menor costo de construcción con relación a edificios tradicionales, enfocado para sectores emergentes. Sin embargo, aún no se tienen registros de su comportamiento ante eventos sísmicos por ser construcciones nuevas. Las investigaciones que se han realizado evaluaron el desempeño sísmico solamente para el estado límite de colapso [1] o está basado en la opinión de expertos [2]. El objetivo del proyecto es contribuir a mejorar la seguridad de las viviendas peruanas mediante el estudio analítico de la vulnerabilidad sísmica de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) ante diversas intensidades sísmicas para la costa central del Perú. Para ello, primero se caracterizó la tipología a través de un modelo representativo y se evaluaron las respuestas sísmicas de la estructura mediante un Análisis Dinámico Incremental (IDA, por sus siglas en inglés) [3]. Luego, se obtuvieron curvas de fragilidad para cada demanda sísmica, que mide su probabilidad de excedencia. Finalmente, se obtuvo el desempeño sísmico a través de curvas de vulnerabilidad que estiman el costo de reparación esperado, basado en el reporte FEMA 58 [4]. Los resultados obtenidos permitirán evaluar las pérdidas económicas de la tipología de vivienda EMDL y posibilitarán la elaboración de planes de reparación después de un evento sísmico. / Tesis

El extenso legado de construcciones históricas de tierra en el Perú se encuentra en constante riesgo debido principalmente a la elevada actividad sísmica que afecta al país y a la fragilidad del adobe como material de construcción. En consecuencia, el valor histórico y cultural de estos monumentos, así como la vida de los visitantes se encuentran bajo peligro inaceptable. Con la finalidad de reducir la vulnerabilidad es necesario desarrollar modelos precisos para el análisis sísmico, capaces de simular el comportamiento no lineal de la albañilería y un desempeño bien definido. Es por ello que la presente investigación pretende establecer una metodología basada en técnicas avanzadas no intrusivas de ingeniería inversa y en métodos no lineales simplificados. Se propone el uso en conjunto de escáner láser terrestre (TLS) y fotogrametría como proceso estratégico para la obtención de modelos 3D precisos, debido a su efectividad en la rápida y confiable adquisición de datos. Asimismo, se implementan técnicas para la construcción de modelos CAD que faciliten el proceso de discretización. Ensayos de identificación modal también son empleados para la obtención de los parámetros dinámicos de la estructura y consecuentemente la calibración del modelo numérico construido. Para la evaluación sísmica se ha adoptado un enfoque basado en el desplazamiento, utilizando la metodología no lineal simplificada N2 (Fajfar, 2000). Además, se propone analizar el desempeño estructural en base al nivel de daño probable desarrollado en la edificación ante diferentes escenarios sísmicos. La investigación también busca evaluar la aplicabilidad de dicho procedimiento, utilizando como caso de estudio la iglesia de San Juan Bautista de Huaro ubicada en Cusco, Perú. Este templo data del siglo XVI y se destaca por sus impresionantes pinturas murales que cubren la totalidad del interior de la iglesia, demostrando la fusión del estilo andino y el arte colonial. Sin embargo, la falta de mantenimiento y ocurrencia de eventos sísmicos ha conllevado a su mal estado de conservación desde un punto de vista estructural. Los resultados de la evaluación sísmica de la iglesia evidenciaron que sufriría daño sustancial a fuerte en el caso de un sismo raro con periodo de retorno de 475 años Según la clasificación de daño de la Escala Macrosísmica Europea (EMS-98) esto significaría el desarrollo de grietas generalizadas en los muros, caídas de piezas considerables de recubrimiento y falla de elementos no estructurales individuales como los tímpanos. Asimismo, en el caso de un sismo muy raro (970 años) la estructura alcanzaría un nivel de daño muy fuerte que conllevaría a la falla parcial estructural de muros y techos. Se ha podido identificar durante el análisis los elementos estructurales críticos que controlan el comportamiento global y el nivel de daño durante un evento sísmico. Uno de ellos es la fachada principal, cuyo desplome es el primer mecanismo de colapso de la estructura. Debido a la vulnerabilidad en la que se encuentra la iglesia es altamente recomendable intervenir la construcción con la finalidad de proteger su valor cultural y arquitectónico. / Tesis

En esta tesis se utilizan dos métodos para la evaluación sísmica de puentes. Los métodos usados son el análisis dinámico incremental y simulación de Montecarlo usando Redes neuronales artificiales para la generación de curvas de fragilidad. El análisis dinámico incremental arroja una base de datos bastante amplia. El tratamiento estadístico utilizado abarca conceptos tanto de estadística descriptiva como inferencial. Así se presentan histogramas, frecuencias relativas acumuladas, valores de centralización, dispersión etc. Desde el punto de vista poblacional se presentan los valores de media y proporción poblacional para muestras pequeñas. Para la media se usó el teorema del límite central con la distribución t-student y para la proporción la distribución normal. El segundo método es un proceso de simulación con Montecarlo usando redes neuronales artificiales. Montecarlo toma la muestra de manera aleatoria, debido a esto para obtener resultados confiables se necesitan muchas simulaciones que conllevaría a un costo numérico muy alto. Por ello se usó las redes neuronales artificiales como “reemplazo” del modelo estructural no lineal. Para lograr esto la red se “entreno” con una base de datos del modelo estructural. Para la regresión se utilizó una red supervisada tipo feedforward (red hacia adelante), con el algoritmo de entrenamiento backpropagation (retropropación). La conclusión del trabajo confirma que con la red neuronal artificial se obtienen errores aceptables demostrando que es un MÉTODO DE REGRESIÓN poderoso para sistemas no lineales. La metodología propuesta demostró ser un método de simulación práctico debido a que usa redes neuronales entrenadas para generar curvas de fragilidad. Esto debido a que las redes neuronales tienen un costo numérico menor a un análisis dinámico no lineal. / Tesis

La tesis consiste en la evaluación del comportamiento sísmico del Puente Villena, construido hace más de 50 años, usando un método basado en el desempeño. El nivel de amenaza se calculó utilizando el programa CRISIS 2007 para cinco periodos de retorno: 72, 224, 475, 975y 2475 años. El modelo de peligro sísmico utilizado es el desarrollado por el Instituto Geofísico del Perú. En dicho modelo se consideran 33 fuentes sismogénicas y leyes de atenuación espectrales que permiten estimar la respuesta sísmica para diferentes periodos estructurales. El análisis del puente se hizo con el programa SAP 2000 V14. Se hizo un análisis lineal elástico para las cargas de gravedad y la sobrecarga vehicular HL- 93 de la especificación AASHTO LRFD. También se hizo un análisis lineal modal espectral para conocer los periodos y forma de vibrar del puente. Para evaluar el desempeño, se hicieron dos tipos de análisis del comportamiento inelástico: un “pushover” y un análisis dinámico tiempo historia. En el análisis dinámico tiempo historia se emplearon cinco acelerogramas que fueron escalados a los cinco niveles de amenaza calculados. El escalamiento se hizo utilizando el programa SEISMOMATCH. Los resultados muestran que el puente tiene capacidad suficiente para resistir las cargas permanentes y la sobrecarga vehicular. Esto se correlaciona bien con lo observado en el campo ya que el puente se encuentra en buen estado y no hay registros que indiquen que ha sido reforzado o retro capacitado durante su vida útil. También se comprueba que el puente tiene una reserva importante para resistir la demanda sísmica. Esto no quiere decir que el puente no necesite ser retro capacitado, ya que en el estudio se determina que es probable que para periodos de retorno mayores a 975 años el puente puede tener una falla por corte en el apoyo de los arcos.

El objeto principal de esta investigación es la de conocer y estudiar las características técnicas de las viviendas construidas en la ciudad de Cajamarca; se estimó el comportamiento sísmico de las mismas y su consecuente vulnerabilidad sísmica. Para dicho estudio se eligió toda la ciudad; es decir, la zona urbana y peri-urbana (zonas de expansión urbana que aún no son incluidas en el Plan de Desarrollo Urbano de la ciudad). Se estudiaron 120 viviendas ya construidas, representativas de una determinada manzana y/o zona y distribuidas en las 03 pendientes de terreno que presenta la ciudad. Además como complemento y anexo al presente estudio se realizó seguimientos de obra a 18 viviendas en proceso constructivo. El trabajo de campo se 1nic1a con la aplicación de una Ficha de Encuesta; en la que se recopila los datos referidos al proceso constructivo y a la estructuración de cada una de las viviendas; también se toma en cuenta la ubicación y la calidad de la construcción. Las viviendas encuestadas fueron elegidas como representativas de acuerdo a la distribución cuantitativa del sistema estructural más usado en la ciudad, en este caso el de Albañilería Confinada cuyas unidades de albañilería son ladrillos artesanales de arcilla cocida; para verificar dicha distribución se realizó un conteo minucioso de todas las edificaciones considerando el número de pisos y su respectiva tipología estructural y ubicadas en cada sector, barrio, urbanización, pueblo joven, asociación de vivienda y en zonas periféricas de toda la ciudad de Cajamarca, llegando a la conclusión de que los 03 sistemas estructurales predominantes son: viviendas de albañilería (confinada) de ladrillos de arcilla con 56.4%, viviendas de albañilería de adobe con 23.4% y viviendas de albañilería de tapial con 17.2%. Los demás sistemas estructurales encontrados en la ciudad corresponden sólo al 3%, los cuales abarcan a edificaciones aporticadas (escuelas, colegios, hospitales, edificios comerciales, entidades públicas y hoteles). El consecutivo trabajo de gabinete consistió en procesar la información obtenida en campo para cada vivienda. Para ello se utilizó una Ficha de Reporte, la cual resume las características técnicas de las viviendas, y considera un análisis sísmico simplificado. Todas las viviendas analizadas son de diafragma rígido, se estudia el comportamiento sísmico para los casos de sismo raro y sismo frecuente. Finalmente se determina el diagnóstico sísmico de la vivienda indicando su grado de vulnerabilidad ante dichos eventos sísmicos. De la investigación se concluye que la construcción de las viviendas se realiza sólo con la ayuda de un maestro de obra y pocas veces interviene el Ingeniero Civil, siendo más frecuente su intervención en la etapa de elaboración del proyecto. El escaso conocimiento técnico con que cuentan estos obreros genera condiciones negativas que influyen en la seguridad física de las viviendas. Se encuentran viviendas mal ubicadas, con deficiente cantidad de muros en el sentido paralelo a la calle, muros y tabiques sin confinamientos, muros pésimamente construidos. De las 120 viviendas analizadas ante sismo raro el 65% de viviendas presentan una vulnerabilidad sísmica alta, el 17.5% VS media y el 17.5% VS Baja. Al mismo tiempo este informe nos da una idea clara y general de las condiciones actuales de las viviendas, de cómo se viene construyendo y cual es la tendencia, en la ciudad, en lo que a proceso constructivo de albañilería confinada se refiere. Finalmente, se proponen recomendaciones técnicas preliminares para mejorar el comportamiento sísmico de las viviendas y reducir su vulnerabilidad. / Tesis

Se presenta la evaluación del efecto torsional en edificios de seis pisos aislados de concreto armado, considerando el efecto de las excentricidades de rigidez (er) en la superestructura. Este tipo de excentricidad produce amplificaciones significativas de desplazamientos laterales en los edificios aislados e influyen más en los aisladores de fricción. La escasez de estudios sobre este tema en particular motivó evaluar el comportamiento del aislador de fricción de triple péndulo (TFP, en sus siglas en inglés) ante los efectos de er, y para ello se planteó un análisis comparativo con el aislador elastomérico de núcleo de plomo (LRB). Los edificios de seis niveles fueron definidos a través de los siguientes parámetros: excentricidad de rigidez normalizada uni-direccional (er/r), el periodo fundamental de vibración en la dirección Y (Ty), la relación de periodos laterales en las direcciones X e Y (Ty/Tx), y el grado de acoplamiento torsional (Ω). Para el sistema de aislación se consideraron como parámetros el periodo de vibración (Tb) y el amortiguamiento del sistema (ξb); además, se evaluó de manera particular la excentricidad de rigidez normalizada uni-direccional de la base de aislación (er(ba)/r) y el grado de acoplamiento torsional del sistema (Ωba). Las estructuras fueron solicitadas mediante 7 pares de registros de aceleraciones sísmicas reales considerando acciones bi-direccionales, escaladas al espectro de diseño de pseudo-aceleraciones de la norma E.031 (2020), y sus respuestas sísmicas fueron obtenidas a partir de análisis no lineal tiempo historia. Se analizó la influencia de cada parámetro a partir de las respuestas sísmicas globales máximas tales como los desplazamientos laterales, las rotaciones de cada planta, las derivas y las aceleraciones de entrepiso. Se observó un similar comportamiento torsional empleando ambos dispositivos. Los edificios asimétricos aislados con TFP presentaron ligeramente mayores desplazamientos laterales, pues estos dispositivos no desarrollaron toda su capacidad disipativa. En general, la presencia de er generó un factor de amplificación de desplazamiento lateral respecto al edificio simétrico aislado (er= 0) de 1.24 en edificios aislados con LRB y de 1.15 en edificios aislados con TFP. Asimismo, las mejores opciones para reducir la torsión en edificios aislados con er en la superestructura consisten en aumentar Ω o mantener una relación Tb/Ty> 3.5. Adicionalmente, se comparó la influencia de la excentricidad de masa (em) y rigidez (er) en la superestructura para los edificios asimétricos aislados verificando que la presencia de em produce mayores amplificaciones de desplazamientos laterales. Además, el parámetro Ω tuvo mayor control torsional en los edificios asimétricos aislados con er que con em.

La presente tesis tiene como objetivo principal estudiar de manera experimental el comportamiento sísmico de un material no convencional como son los ladrillos ecológicos prensados, los cuales son elaborados con una mezcla de suelo, cemento y agua, mezclados y tamizados de manera que puedan ser comprimidos por una prensa hidráulica que ejerce una fuerza de 7 toneladas. Se utilizó el procedimiento constructivo que el ladrillo ecológico propone, donde las columnas se refuerzan interiormente, utilizando los alveolos del mismo ladrillo para colocar tanto el refuerzo como las tuberías para instalaciones eléctricas y sanitarias. Para ello se utilizaron los principios de la norma de albañilería de manera que podamos comprobar si con los ladrillos ecológicos y con el adecuado refuerzo, se puede construir viviendas de hasta dos pisos. Para ello se construyó un módulo en forma de “U”, de dos pisos a escala real con el sistema constructivo planteado, donde las columnas son moduladas con los mismos ladrillos, refuerzo horizontal y vertical debidamente confinado con mortero líquido. El modulo en forma de “U” contó con dos muros de corte y un muro de flexión siendo éste el de mayor longitud, así como con vigas de amarre construidas de forma convencional y no se colocó ningún tipo de elemento entre los pisos (losa aligerada o losa maciza). También se realizaron ensayos de compresión en las unidades individuales del ladrillo ecológico prensado, así como ensayos de compresión axial en pilas y en muretes ensayos de compresión diagonal con la finalidad de obtener valores de las propiedades mecánicas que nos ayuden a determinar las condiciones con la que modelo debe ser ensayado. El modelo se ensayó sobre la mesa vibratoria del laboratorio de estructuras, sometiéndolo a sismos leve, moderado y severo. Los resultados que fueron procesados para cada una de las fases ensayadas, se presentan y comentan en el presente documento. Las conclusiones y recomendaciones pueden servir como punto de partida para futuros proyectos de estudio y poder introducir en el mercado un producto alternativo de construcción que sea viable y que pueda cumplir con las especificaciones que la norma peruana de construcción plantea.

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.