Durante terremotos severos, las estructuras pueden sufrir daños debido a las incursiones inelásticas que experimentan. Hoy en día existen en el mercado sistemas de aislamiento y disipación de energía que se instalan en los edificios con el fin de reducir el daño. Los sistemas de disipación de energía liberan la energía sísmica de entrada en forma de amortiguamiento, mientras que los sistemas de aislamiento sísmico permiten reducir la energía sísmica de entrada. En nuestro país se vienen desarrollando proyectos de edificios nuevos con aislamiento y disipadores de energía, lo cual de alguna manera ha motivado el presente estudio. En este trabajo se desarrolló el diseño del sistema de disipación de energía para un edificio aporticado de 7 pisos que tiene una deriva de entrepiso cercana al 1%, bajo las solicitaciones de la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente. Se definió como objetivo de desempeño lograr que el edificio se comporte con daño moderado ante un sismo de 500 años de periodo de retorno. Para el sistema de pórticos empleado, la deriva asociada a este nivel de daño es cercana a 0.55%. El diseño del sistema de disipación se orientó a lograr que la deriva se mantuviera por debajo de este valor. Se estudiaron alternativas de arreglo Chevron para amortiguadores lineales y no lineales. La mejor alternativa consistió en 56 disipadores no lineales, dispuestos en todos los pisos. Con la solución obtenida se logró un amortiguamiento equivalente de 24 % y se logró reducir la deriva a 0.56%. Las fuerzas desarrolladas en los disipadores fueron del orden de las 50ton. Los resultados del presente trabajo indican que el sistema diseñado permitirá reducir la deriva en un 40%, y que el daño se mantendría, en teoría, por debajo del umbral de moderado frente a sismos raros (500 años de período de retorno). Es necesario que la actual Norma Peruana de Diseño Sismorresistente incluya un capítulo para el diseño los sistemas modernos de protección sísmica. / Tesis

En el Perú las edificaciones usualmente se diseñan utilizando análisis elásticos a pesar de que la mayoría experimentarán deformaciones inelásticas durante sismos severos. Los diseños modernos basados en desempeño requieren procedimientos para predecir el comportamiento real de estructuras en tales condiciones. Los análisis No Lineales, junto con el avance de computación e información obtenida de ensayos, nos dan los medios para calcular la respuesta estructural mas allá del rango elástico, incluyendo el deterioro de la resistencia y de la rigidez asociado con el comportamiento inelástico de los materiales y grandes desplazamientos. Es por ello que el análisis No Lineal juega un papel muy importante en los diseños de nuevas estructuras y verificación de las existentes. Se estudió un procedimiento para analizar una estructura en el rango inelástico y calibrando los elementos estructurales de la edificación con ensayos reales del PEER con el programa CANNY, se utilizaron diagramas esfuerzo deformación de los materiales, hasta obtener resultados muy similares al ensayo. Modelamos y aplicamos solicitaciones sísmicas incrementales de registros nacionales de la costa peruana sobre suelos buenos a una edificación escolar de 2 pisos con sistemas aporticado y de muros de albañilería confinada. Se evaluó el desempeño de la edificación utilizando los criterios de desempeño del FEMA 368 y Ghobarah. Luego de estudiar el procedimiento y aplicarlo en un caso práctico se concluyó que el análisis no lineal aun debe recorrer un camino largo antes de volverse una práctica común, pero demostró que es una herramienta más útil, precisa y racional para el diseño de estructuras. El análisis no lineal es un procedimiento mucho más tedioso, pero que brinda información más útil para revisar el diseño. Se observó que es el único método de análisis que logra simular la disipación de la energía en los elementos. Lamentablemente para poder aplicarlo correctamente se requiere de un banco de información con ensayos de materiales, elementos y registros del cual como país carecemos. Al aplicar el procedimiento estudiado en la edificación escolar concluimos que la estructura es robusta con niveles de confianza del 84% y U=1.5. Vemos que ante demandas frecuentes y ocasionales obtenemos derivas menores al 0.40% estando dentro del nivel operacional. Ante un sismo raro obtenemos derivas de 0.85% estando dentro del nivel de resguardo de vida con daños moderados. Finalmente obtenemos que ante un sismo muy raro obtenemos 1.10% de deriva obteniendo algunos daños irreparables. En ningún momento la estructura estuvo cerca del colapso total. / Tesis

Las lagunas sísmicas, en el borde oeste del Perú datan de hace poco más de 130 años, lo cual implica que edificaciones de concreto armado no han sido sometidas a movimientos bruscos del suelo. La norma actual local y la de otros países tienen como finalidad la protección de la edificación ante un solo nivel de amenaza sísmica. Por tal razón la necesidad de estudiar nuestras edificaciones bajo diferentes niveles de amenaza sísmica es un objetivo del presente trabajo. El estudio consistió en diseñar y evaluar un edificio de cuatro niveles ubicado en la costa peruana cimentado sobre buen suelo, con una planta rectangular de 33x22m y columnas separadas a ejes por 5.5m. Para diseñar la edificación se empleó el código peruano y la evaluación se basó en los criterios propuestos por el Comité Visión 2000 del SEAOC. En cuanto a la herramienta de análisis, y por ende, de estimación de respuesta de la estructura, se usaron las técnicas del análisis no lineal, mediante espectros de capacidad y demanda. La etapa de pre-dimensionamiento resultó en columnas y vigas de dimensiones, 40x40cm y 25x50cm, respectivamente, permitiendo una deriva máxima de 1% para un evento sísmico de 500 años de período de retorno. De los resultados, se estimó una ductilidad promedio, para la estructura, de 4.6 y sobrerresistencia de 1.5, ambos ítems con respecto a la fluencia efectiva. Además, se alcanzaría un valor de 2.5 de sobrerresistencia con respecto al colapso. Bajo los niveles de amenaza sísmica, la estructura presentaría ligeras incursiones en el rango inelástico, específicamente para sismos raros y ocasionales, en ambas direcciones. Para el nivel de amenaza extremo, esto es, sismos raros, la estructura llegaría un poco más allá del inicio de la zona de colapso en ambas direcciones. El estudio se extendió para edificaciones de 3, 5, 6 y 7 pisos, permitiendo obtener tendencias de comportamiento, resultando, muchas de ellas, satisfactorias. Ante los resultados del trabajo realizado, se puede concluir en permitir una deriva máxima de 1% para edificios regulares, lo que conlleva a menores dimensiones de las columnas. / 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 tierra fue uno de los primeros materiales utilizados para la construcción de viviendas y asentamientos. Esto se debe a que la tierra es un material accesible y las construcciones con este material no requieren de técnicas complicadas. La evolución de la construcción con tierra se dio alrededor del mundo y el Perú no es un país ajeno a esta tecnología. Es más en el Perú se tiene una alta tradición con la construcción con tierra. Las técnicas de construcción con tierra más utilizadas en el Perú son la mampostería de adobe y el tapial. Se estima que más del 30% de viviendas en el Perú están construidas con tierra. Las características de estas viviendas están en función a las necesidades de las personas. Sin embargo, las construcciones con adobe no demostraron tener un buen comportamiento estructural ante los sismos. Por lo que se empezaron a realizar ensayos e investigaciones para conocer las propiedades del material tierra, de la mampostería de adobe, y su comportamiento sísmico. A partir de estos conocimientos, se desarrollaron numerosas técnicas de reforzamiento sísmico para las viviendas de adobe. Muchas de estas técnicas están probadas y validadas pero estos esfuerzos son insuficientes si no se realiza la transferencia de estas tecnologías a la sociedad. En el Perú, los principales proyectos de capacitación surgieron a raíz de desastres naturales, como proyectos de reconstrucción después de terremotos e inundaciones. En esta tesis se estudia cada etapa del desarrollo de la construcción de las viviendas de adobe sísmicamente reforzadas en el Perú. / Tesis

En la siguiente investigación se analiza un problema típico en proyectos de ampliación y mejora de la capacidad poblacional de las instituciones educativas del Perú, que consiste en analizar propuestas de reforzamiento estructural o de demolición asociada a una nueva construcción de módulos para el desarrollo de la actividad educativa. En este caso particular se analiza un módulo de cuatro aulas distribuidas en dos pisos, donde la necesidad del proyecto se basa en construir un tercer nivel con las mismas características arquitectónicas de los niveles anteriores. Es así que se plantean dos propuestas de ampliación. En la primera propuesta la prioridad es mantener la estructura existente. Se realiza una evaluación de la estructura y sus elementos, llegando a la conclusión de la carencia de rigidez lateral en la dirección longitudinal de la edificación. Para mejorar esa deficiencia se plantean tres alternativas de reforzamiento a nivel de edificación. La segunda propuesta para la ampliación consiste en demoler el módulo de aulas y construir una nueva edificación de tres niveles sobre la misma área para satisfacer el propósito inicial. En la evaluación del reforzamiento y diseño de los nuevos elementos estructurales se estudia el comportamiento estructural del módulo bajo cargas sísmicas de la mejor alternativa de reforzamiento (primera), que consiste en incluir aletas de concreto armado en las columnas ubicadas en los ejes intermedios de las aulas para incrementar la rigidez lateral de la edificación. Los criterios para la elección de la mejor alternativa de reforzamiento consistieron en la economía, factibilidad constructiva, donde se priorizó realizar las intervenciones mínimas necesarias. Finalmente se hace una comparación de resultados entre la mejor alternativa de reforzamiento y la propuesta de demolición. Llegando a la conclusión que lo ideal sería demoler la edificación, ya que la mejor alternativa de reforzamiento representa el 78% del costo de la nueva construcción, superior al 50% que es un valor referencial. / Tesis

En la actualidad, los sistemas de protección sísmica representan una opción viable para la prevención de desastres naturales como lo es un evento telúrico. Nuestro país se encuentra en la zona del cinturón de fuego del pacífico, por lo tanto no se debe hacer caso omiso al peligro que un sismo supone. En atención a ello, se presenta el siguiente estudio que intentará explicar, a grandes rasgos, una tecnología de protección sísmica: la implementación de aisladores en un edificio de viviendas. Es recurrente que el público en general, e inclusive ingenieros civiles, tengan interrogantes sobre el comportamiento, tipos, eficiencia y conveniencia de los distintos tipos de aisladores sísmicos. Por tal motivo, este estudio fue estructurado para describir la tecnología desde los principios básicos y la filosofía del diseño, hasta los mecanismos de protección y propiedades dinámicas de cada uno de los dispositivos. La información técnica mostrada corresponde a estándares internacionales, normativa local y prácticas comunes de la ingeniería estructural y construcción. Complementario a la información teórica, se plantea una comparación entre la propuesta ya construida y su similar con aisladores en una edificación de viviendas de varios niveles. Se ha seleccionado para el ejercicio un edificio multifamiliar típico del distrito de San Isidro, en la ciudad de Lima: dos sótanos y siete niveles de viviendas, incluyendo la azotea. La directriz general que se siguió, para realizar la propuesta con aisladores, fue la de restructurar la edificación con la idea de ahorrar en materiales de construcción y compensar, así, el sobrecosto por el concepto de aisladores. Al mismo tiempo, se mantuvo la arquitectura original y la funcionalidad de las viviendas. Finalmente, se resumen los resultados de los análisis de estructuras, de acuerdo a norma, y se presentan los costos de construcción asociados, junto con los beneficios del aislamiento sísmico, para comparar la conveniencia de su implementación en el ejercicio mostrado.

La presente tesis denominada “Vulnerabilidad sísmica de una edificación escolar típica módulo 780 Pre NDSR-1997 mediante modelos no lineales” comprende el estudio de dos módulos escolares de dos y tres pisos denominados 780 Pre NDSR-1997 en el departamento de Lima, específicamente en Lima Metropolitana, esta denominación se debe a que fueron construidos bajo los lineamientos normativos antes de la norma de diseño sismorresistente del año 1997. La vulnerabilidad sísmica de los módulos se obtuvo partir de las “funciones de vulnerabilidad” en el que se relacionó la distorsión máxima de la estructura y el daño esperado obtenido a partir de la curva de capacidad bilinealizada relacionando los desplazamientos máximos en el techo con cada nivel de daño dado. Para la determinación de la respuesta de la estructura en términos de distorsión máxima se empleó la metodología propuesta por Miranda con parámetros en el rango elástico y parámetros en el rango inelástico. En el capítulo I se muestra una descripción estadística de la problemática de los colegios existentes, y los lineamientos seguidos por el Gobierno a través del PRONIED a fin de mitigar los daños ocasionados por eventos sísmicos a estas construcciones. Se describen además los objetivos del estudio. En el capítulo II se describen los antecedentes de estudios que preceden a la presente investigación específicamente estudios de desempeño y vulnerabilidad sísmica a colegios pre y post Norma de diseño sismorresistente del año 2007. En el capítulo III se presenta el marco teórico y conceptual de los procedimientos tomados para realizar el presente estudio. Se ven temas como modelos no lineales de los materiales, respuesta no lineal de los elementos y de la estructura, procedimientos y métodos para evaluar el daño de estructura y los niveles de desempeño sísmico de las mismas. En los capítulos IV y V se describen los procedimientos para la evaluación de la vulnerabilidad y los resultados de los análisis realizados. / Tesis

Muchos edificios escolares localizados en zonas sísmicas fueron diseñados con criterios sísmicos obsoletos y construidos bajo estándares de calidad inadecuados. Experiencias pasadas han dejado en evidencia la alta vulnerabilidad sísmica de los edificios escolares debido a fallas estructurales. Ante la necesidad de mitigar consecuencias futuras se han propuesto diversas técnicas de reforzamiento sísmico con el fin de alcanzar niveles de desempeño sísmico requeridos. Sin embargo, la selección de la mejor técnica de reforzamiento entre todas las alternativas disponibles es una tarea compleja debido a la variedad de criterios que influyen en la decisión. Esta tarea resulta aún más difícil cuando la reglamentación sobre reforzamiento sísmico a nivel mundial no propone un método de selección racional. En ese sentido, la investigación tiene como objetivo general mejorar la toma de decisiones de proyectos de reforzamiento sísmico mediante el uso de criterios de transparencia y herramientas BIM. Para afrontar el objetivo planteado, se propone una metodología para la toma de decisiones de proyectos de reforzamiento sísmico con un enfoque de transparencia. La metodología propuesta consta de cinco pasos en los que se apuesta por la innovación a través de la incorporación de tecnologías de información y comunicación en la construcción, como BIM, desde el inicio. El uso de BIM favorece la transparencia de la información y mejora el desempeño de la edificación a lo largo de todo su ciclo de vida. De esta manera, BIM se presenta como una estrategia prometedora para combatir las prácticas corruptas en la construcción, que afectan drásticamente la calidad de los proyectos, por ende, la salud y el bienestar de la población. La metodología propuesta se aplicó al estudio de caso “Reforzamiento Sísmico de Colegios Públicos Sistema Modular 780-PRE de Lima Metropolitana”. Los colegios 780-PRE fueron construidos con criterios de diseño sísmico obsoletos y baja calidad constructiva. Como parte de la metodología se llevó a cabo el taller participativo “Métodos multicriterios para toma de decisiones más transparentes en infraestructura educativa pública mediante el uso de BIM y TICs”, al que asistieron todos los stakeholders con participación en infraestructura educativa. Durante el taller, los stakeholders fueron partícipes de una experiencia de aprendizaje inmersivo a través del recorrido virtual por los modelos 3D y 4D de las alternativas de reforzamiento. Al mismo tiempo, los stakeholders participaron activamente en la coproducción de criterios de decisiones sobre reforzamiento sísmico dentro de entornos de trabajos colaborativos y multidisciplinarios. Finalmente, los stakeholders manifestaron que las actividades desarrolladas en el taller contribuyeron positivamente al incremento de la transparencia en la toma de decisiones de proyectos de reforzamiento sísmico. / Tesis

Nowadays retrofitting strategies are a typical problem of public administrations. Due to the amount of essential and/or historic buildings that require seismic retrofitting and the restricted economic availability, it is necessary to prioritize interventions on a large territorial scale in order to optimize the allocation of available economic resources, provide transparent guidelines, and identify the best solution with an integrated view of the problem. In this thesis work, a prioritization methodology for seismic risk reduction in public schools is developed. The suggested methodology is based on the community resilience concept, Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) methods, and Geographic Information Systems (GIS). It allows to define a proactive and resilient seismic risk mitigation strategy with a geographical, multidisciplinary, and multidimensional perspective. In order to illustrate the proposed methodology, prioritization strategies of retrofit interventions for 1825 public schools in the Lima Metropolitan Area are analyzed. The resilience of the communities has played a key role in the definition of the seismic risk mitigation policies. Three perceptions are identified to use the resilience concept in the present thesis work: seismic risk, emergency management, integration and social cohesion. They represent groups of interwoven technical, organizational, social, and economic dimensions. Based on these aspects, quantitative and qualitative prioritization criteria are selected and analyzed separately using GIS tools in order to model the schools seismic risk components and quantify the spatial and territorial relationships between schools and their surroundings. Through the assignment of criteria weights, numerous political scenarios are defined to perform predictive analysis that consider the possible uncertainties involved in planning and to enrich the decision-making process with more useful information. In order to compare them and identify the most optimal political scenario, a cost-benefit index and an innovative resilience indicator are determined for each one. A new and transparent framework is developed to help decision makers in selecting the political strategies, the relative prioritizations of interventions, and their intervention options in the pre- disaster and post-disaster phases. It provides a simplified methodology with solid technical and scientific bases that aims to optimize community resilience using a multidimensional and xviii spatiotemporal measurement. Decision makers and engineering professionals could use it as a decision support in the prevention and management of various natural and artificial threats.