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.

En una edificación con sótanos, el análisis sísmico y diseño tradicional tiende a considerar a la estructura como un sistema empotrado en la base, para posteriormente diseñar la subestructura de sótanos de manera independiente. Sin embargo, el análisis de la interacción entre suelo y estructura es más complejo, por lo que no puede generalizarse un solo procedimiento como método para estimar el comportamiento de la estructura ante un sismo. En la mayoría de los casos, si bien analizar la estructura como empotrada en la base no ha presentado complicaciones y se aplica según las normas de diseño, existe un conjunto de parámetros que hacen necesaria la consideración de la interacción suelo-estructura en el análisis. El presente trabajo de investigación expone aquellos factores que hacen fundamental que se consideren los sótanos como parte integral de la estructura dentro del análisis sísmico. Este conjunto de factores debe ser tomado en cuenta como indicador de que el método tradicional de diseño no sea el adecuado para reflejar el comportamiento real de la estructura. De este modo, el diseño y análisis comienza considerando un solo sistema suelo-sótanosestructura, para lo cual se han desarrollado modelos matemáticos y computacionales que estiman las respuestas de la estructura ante sismos. Se deben definir las relaciones implicadas en el análisis sísmico para identificar los parámetros críticos; es así que, como parámetro fundamental, el tipo de suelo determinará la necesidad de considerar la interacción sueloestructura o empotramiento en la base. Es importante reconocer que la norma peruana continúa con el modelo tradicional de diseño y análisis, sin considerar la interacción suelo-estructura; debido a ello, los profesionales en la materia se apoyan de normativa extranjera para edificaciones que requieran de especial cuidado y precisión. Teniendo conocimiento de los parámetros a considerar antes de optar por el método tradicional de diseño, se podrá tener una mejor noción del comportamiento esperado de la estructura ante un sismo.

Los colegios diseñados y construidos desde la década de los 50 hasta antes de la actualización de la norma de diseño sismorresistente (NDSR) del año 1997 muestran grandes deficiencias en el diseño estructural, las cuales no aseguran un comportamiento idóneo para tal tipo de edificación generando un alto grado de vulnerabilidad estructural. El diseño estructural de dichos colegios presentaba baja rigidez en la dirección longitudinal, así como falta de juntas sísmicas entre la tabiquería y columnas. Debido a dichas deficiencias, se presentaron daños considerables en los colegios ante distintos sismos suscitados durante dicha época. El presente trabajo de investigación consistirá en la descripción y análisis de cinco diferentes técnicas de reforzamiento estructural que se podrían aplicar en colegios: • Reforzamiento con fibra de carbono. • Reforzamiento mediante la intervención de columnas (recrecido y encamisado). • Reforzamiento mediante la adición de nuevas columnas de concreto armado. • Reforzamiento mediante muretes de albañilería reforzados con malla en ambas caras. • Reforzamiento mediante la incorporación de pórticos metálicos. A partir del análisis cualitativo de las técnicas de reforzamiento, en la que se tomaran en cuenta criterios de rigidez, desplazamientos y modificación de la arquitectura, se realizará un análisis comparativo empleando el método Choosing by Advantages (CBA) y se estimarán presupuestos de las técnicas desarrolladas en la comparación con el fin de conocer, también, la alternativa más económica. Finalmente, se mostrarán las conclusiones de las estimaciones y observaciones comprendidas de todas las técnicas, así como también, las conclusiones del método CBA.

El Perú es un país ubicado en la zona conocida como el Cinturón de Fuego del Pacífico, una zona propensa a la ocurrencia de movimientos sísmicos. Esto lo convierte en un territorio susceptible a eventos sísmicos. Dentro del territorio peruano existen zonas con mayor grado de vulnerabilidad física que otras ya sea por el tipo de suelo, condiciones geográficas entre otros, siendo una de las que tienen un alto grado de vulnerabilidad física como lo es Lomo de Corvina, distrito de Villa El Salvador. A fin de evaluar el grado de vulnerabilidad en el que se encuentra, este estudio emplea una metodología debidamente secuenciada para medir la vulnerabilidad física en base a la cantidad de escombros generados después de un evento sísmico. Esta metodología implica una etapa de caracterización, una etapa de estimación probabilística de daños en base a funciones de escombros usando la herramienta CAPRA – GIS y una etapa de análisis de flujo de materiales. Con esta última etapa se caracterizan y cuantifican los escombros asociados a un evento sísmico y la cantidad de nuevos materiales para la etapa de reconstrucción. Los resultados obtenidos demuestran que realmente esta zona es de alta vulnerabilidad física, susceptible a eventos sísmicos de gran magnitud. Se obtuvieron 202 mil toneladas de escombros para el escenario leve, 635 mil toneladas de escombros para el escenario moderado y 1.11 millones de toneladas de escombros para el escenario severo. En base al porcentaje de daños con respecto al stock de materiales es posible estimar que el asentamiento humano de Lomo de Corvina tiene un alto nivel de riesgo sísmico. Finalmente, se realiza un análisis de flujo de materiales para las viviendas de albañilería Con el que se estima que se necesitarán 271 mil toneladas de concreto y 517 mil toneladas de ladrillo para reconstruir la zona. Se concluye que la zona es altamente vulnerable. Con esta conclusión se hacen recomendaciones para la realidad de la zona y para la evacuación de escombros tras un sismo de gran magnitud.

Los hospitales deben seguir operando durante y después de un terremoto con la finalidad de asegurar la continuidad de los servicios. Para ello se usa el aislamiento sísmico. Esta tesis evalúa el desempeño de un hospital peruano en la cuidad de Moquegua, ubicado en la zona de mayor sismicidad peruana y suelo intermedio (Z4 y S2 según la NTE E.030). Se utilizan dos tipos de aisladores: elastoméricos y péndulos friccionales. Se desarrolla el análisis del desempeño empleando el Análisis Dinámico Incremental (IDA) con un modelo no lineal del edificio aislado. Los resultados del desempeño estructural muestran que para un PGA de 0.7g (sismo con periodo de retorno de 2500 años) las derivas máximas promedio con dispositivos de goma y de péndulo friccional son de 5.8‰ y 5.5‰, respectivamente. Además, las rotaciones inelásticas máximas promedio de columnas y vigas resultaron ser una fracción del límite de Ocupación Inmediata: de 0.55 y 0.54 para goma, y 0.40 y 0.52 para péndulo friccional. En cuanto al desempeño no estructural, las aceleraciones máximas promedio de piso son de 0.40g con goma y 0.50g con péndulos friccionales. Según HAZUS el umbral de daño leve en elementos no estructurales es 0.45g. Se concluye que con ambas opciones la estructura quedaría en estado de ocupación inmediata. En cuanto a los elementos no estructurales sensibles a aceleraciones, el sistema con goma si lograría dar la protección necesaria (90% del límite de HAZUS). En cambio, con aisladores friccionales no se lograría la protección necesaria (110% del límite de HAZUS).

El Perú se encuentra en una zona sísmica, lo que expone a los edificios multifamiliares a riesgos significativos de sufrir daños estructurales irreparables en caso de sismos severos. En el año 2018, fue presentada la Norma Peruana de Aislamiento Sísmico (E.031) con el fin de continuar la operatividad de los edificios ante sismos severos. El objetivo de esta tesis es evaluar el desempeño sísmico de un edificio multifamiliar aislado de 5 piso. Para obtener las respuestas de la evaluación se utilizó el análisis dinámico incremental (IDA) con 7 pares de registros sísmicos. Los resultados se presentan en los parámetros de aceleración pico del suelo (PGA), daño-deriva de entrepiso y rotaciones inelásticas en vigas y columnas. Se utilizó los lineamientos de Hazus-MH-MR4 y de ASCE41-13 para la evaluación de desempeño. Los resultados muestran que para un terremoto de TR = 2500 años (PGA de 0.675g), indican que los valores de los giros plásticos en vigas y columnas alcanzarían solo el 48% y 39% del límite de ocupación inmediata según ASCE41-13. Al emplear la relación daño-deriva se estima que la estructura alcanzaría derivas del orden de 5.8‰ según Hazus-MH-MR4 indicaría que el daño en el edificio superaría el umbral de daño leve. Compatibilizando los resultados de este trabajo, indican una discrepancia en la evaluación del daño empleando la deriva (Hazus-MH-MR4) y el nivel de rotación (ASCE41-13), debido a la relación daño-deriva de Hazus-MH-MR4 corresponde a edificios de base fija. / Peru is located in a seismic zone, which exposes multifamily buildings to significant risks of suffering irreparable structural damage in the event of severe earthquakes. In 2018, the Peruvian Seismic Isolation Standard (E.031) was presented in order to continue the operation of buildings in the event of severe earthquakes. The objective of this thesis is to evaluate the seismic performance of an isolated 5-story multifamily building. To obtain the evaluation responses, incremental dynamic analysis (IDA) was used with 7 pairs of seismic records. The results are presented in the parameters of peak ground acceleration (PGA), mezzanine damage-drift and inelastic rotations in beams and columns. The Hazus-MH-MR4 and ASCE41-13 guidelines were used for performance evaluation. The results show that for an earthquake of TR = 2500 years (PGA of 0.675g), they indicate that the values of plastic twists in beams and columns would reach only 48% and 39% of the immediate occupation limit according to ASCE41-13. When using the damage-drift relationship, it is estimated that the structure would reach drifts of the order of 5.8‰ according to Hazus-MH-MR4, which would indicate that the damage to the building would exceed the slight damage threshold. Combining the results of this work, they indicate a discrepancy in the evaluation of damage using the drift (Hazus-MH-MR4) and the rotation level (ASCE41-13), due to the damage-drift relationship of Hazus-MH-MR4 corresponding to fixed base buildings.

El estado del conocimiento de los sismos generados en fallas indica que en sitios ubicados hasta 60 km se pueden generar picos en los registros de aceleración, velocidad y/o desplazamiento. Esto se conoce como efectos de fuente cercana. En el Perú, tenemos una gran cantidad de sistemas de fallas activas que podrían presentar estos efectos. Se revisó la manera en que distintas normas internacionales incluyen estos efectos en los espectros de diseño. Se vio que la metodología establecida por el Uniform Building Code (Structural Engineering Design Provisions - 1997) es la que se adecua al estado del conocimiento de las fallas y sus efectos en el país en conjunto con la norma peruana de diseño sismorresistente E.030-19. Se adaptó la metodología del UBC-97 para la inclusión de los efectos de fuente cercana en el espectro de diseño peruano. El procedimiento desarrollado consiste en encontrar factores con los cuales afectar cada zona del espectro elástico de la norma para incluir los efectos de fuente cercana. La propuesta desarrollada ha hecho depender los factores de la zona sísmica, del perfil del suelo, del tipo de fuente sísmica y de la distancia a la fuente. Se ha encontrado que para la zona sísmica 4 y a una distancia de 2 km, estos factores están entre 1.3 y 1.1 para la región de periodos cortos del espectro en perfiles de suelo S0 a S3 y para la zona de periodos largos los factores se encuentran entre 2.1 y 1.4 para estos mismos perfiles de suelo. Para la zona sísmica 2, se ha encontrado que los factores de amplificación en periodos cortos tendrían prácticamente el mismo rango, pero solo para los perfiles S0 a S2, mientras que para periodos largos los factores serían de 2.1 a 1.1 y para perfiles S0 a S3.

Desde hace tiempo se sabe que la tabiquería de albañilería colocada adherida al Sistema estructural de edificios de concreto armado, interactúa con éste modificando la respuesta sísmica del edificio, respecto de la respuesta sísmica del mismo pero en el que la tabiquería es colocada de manera aislada. La particularidad de la tabiquería de albañilería es que es, al mismo tiempo, muy rígida, frágil y tiene un peso suficiente como para que, si colapsa, causar daño a los ocupantes y contenidos del edificio. Un análisis sísmico confiable de un edificio requiere, entre otras cosas, que la rigidez lateral de éste sea definida de la manera más auténtica posible; por lo que necesariamente la tabiquería adherida debe ser representada en los modelos de análisis. A pesar de este requerimiento no es usual, en la práctica profesional, representar a la tabiquería; se cree que esto se debe a que: se supone que con los desplazamientos laterales admisibles de entrepiso prescritos por la norma de Diseño Sismorresistente (Sencico 2003), la tabiquería no tiene mayor influencia en la respuesta sísmica; y debido a que no se tiene un elemento confiable y fácil de incorporar en un modelo de análisis estructural que represente cabalmente a la tabiquería. La tabiquería de un edificio se puede adherir a su estructura a través de varias condiciones de contorno. La tabiquería que más nos interesa es la enmarcada, es decir, aquella tabiquería adherida a dos columnas, al piso (en su parte inferior) y a una viga (en su parte superior); esto porque, dada sus condiciones de contorno, este tipo de tabiquería puede conservar sus características de rigidez y resistencia para deformaciones laterales mucho mayores a la de los otros tipos de tabiques. Cualquier intento por cuantificar la influencia de la tabiquería en la respuesta sísmica de los edificios pasa, en primer lugar, por definir un elemento que represente a ésta en un modelo de análisis. En la bibliografía revisada se plantean varios elementos mecánicos para representar a la tabiquería “enmarcada”; de todos ellos, creemos, que el más eficiente y fácil de incluir en un modelo de análisis es la “diagonal equivalente”. El problema con este elemento está en la definición de su “ancho”. Este trabajo de tesis tiene como uno de sus propósitos definir dicho “ancho” a través de una sola variable. Para ello se tuvo que considerar a todas las variables involucradas en el problema, y así poder definir cuál de todas ellas es la más importante. El trabajo ha concluido en que esta variable es la rigidez de las columnas, expresada a través de su peralte “H”. Definido el elemento mecánico -que representa a la tabiquería- y su geometría: “ancho”. Se estudió la influencia de la tabiquería en la respuesta sísmica de edificios de concreto armado; para ello se varió tres características de los mismos: número de pisos (5, 10, 15 y 20 pisos), rigidez lateral (rigidez lateral “mínima”: rigidez lateral que permite cumplir con la distorsión máxima de entrepiso prescrita por la norma, rigidez lateral “máxima”: rigidez lateral mucho mayor a la mínima) y densidad de la tabiquería (densidad “alta”: tabiques de 25cm de espesor, densidad “baja”: tabiques de 15cm de espesor). / Tesis

La albañilería confinada es un sistema de construcción que en el Perú conforma gran parte de las construcciones existentes para viviendas y especialmente en zonas de recursos limitados, zonas donde se acostumbró a edificar muros estructurales (muros portantes) con unidades de ladrillo tubular (ladrillo pandereta). El uso del ladrillo pandereta está prohibido para muros estructurales según la norma técnica de albañilería E0.70. Esto se está dando en la costa del Perú y en especial en la ciudad de Lima una zona altamente sísmica, donde existen edificaciones de hasta cinco niveles construidas con unidades tubulares. Por lo que la presente tesis fue desarrollada con la finalidad de evaluar una técnica de reforzamiento mediante la utilización de una malla electrosoldada. Para esto se construyeron pilas, muretes y dos muros a escala natural construidas con ladrillos pandereta aplicando la técnica de reforzamiento mencionada. El efecto sísmico fue simulado mediante cargas laterales cíclicas que se aplicaron hacia los muros a escala natural con un actuador dinámico estructural en varias fases con desplazamiento lateral controlado. Al mismo tiempo se aplicaron cargas gravitacionales que representarían de una manera aproximada las cargas de servicio que tenemos en una edificación real. Los ensayos se realizaron en el laboratorio de estructuras de la PUCP, en los cuales se determinó el comportamiento mecánico y propiedades mecánicas de los muros reforzados con malla electrosoldada. Esta información de alguna manera es la base para la implementación de las normas existentes, ya que no se contemplan actualmente alternativas para dar una solución al problema ya descrito inicialmente. / Tesis