Se investigará la relación entre dos tipos de coeficientes de reducción de fuerza sísmica “R”. El primero será determinado a partir de la norma de Diseño Sismorresistente, E.030. El otro factor de reducción “R” será determinado a partir de la relación entre la fuerza elástica máxima y la fuerza que inicia el comportamiento inelástico. Para el segundo tipo de coeficiente, se aplicarán procedimientos de análisis estático incremental o pushover. De este análisis, se obtendrá la curva de capacidad de la estructura; es decir, se podrá determinar los valores de resistencia y desplazamiento para los cuales la estructura en análisis inicia el comportamiento inelástico o plástico. Entonces, se puede obtener un valor de “R” por medio de la relación de resistencia lateral en el rango elástico entre la fuerza máxima que inicia el comportamiento plástico. Luego, la relación anterior se comparará con los valores del coeficiente de reducción de fuerza sísmica “R” sugeridos por la norma de Diseño Sismorresistente, E.030. Esta investigación contribuirá a entender el comportamiento inelástico de estructuras cuyo sistema predominante sean los muros de corte. Actualmente, la norma de Diseño Sismorresistente reconoce como uno de sus principios mantener las estructuras civiles sin daños considerables luego de eventos sísmicos severos. Sin embargo, no es hasta la ocurrencia de un evento sísmico real en que se pone a prueba la efectividad o deficiencia de la norma. En ese sentido, es de importancia ampliar el conocimiento sobre el comportamiento inelástico de las estructuras, donde se asocie la ductilidad, resistencia y rigidez que puedan desarrollar. Esto podrá ser visualizado de alguna manera con el parámetro “R” de la norma de Diseño Sismorresistente, E.030.

La actual norma peruana de diseño sismo resistente (NPDSR) establece desplazamientos espectrales crecientes con el periodo estructural para estructuras con periodo mayor al de la plataforma. Esto no corresponde a la tendencia natural de los espectros, ya que para periodos largos los desplazamientos deben ser constantes e iguales al desplazamiento máximo del suelo. En la actualidad se están construyendo en nuestro medio, edificios con aislación sísmica cuyos periodos superan los 2.5 segundos y la NPDSR no permite estimar adecuadamente los desplazamientos a los que estarían sometidas. Por esta razón, se hace necesario el ajuste del espectro de la actual norma de diseño sismo resistente. En este trabajo se desarrolló una propuesta para los espectros de diseño en la zona de periodos mayores a 2.5 s. Para construir estos espectros no fue posible emplear el método de Newmark& Hall, ya que actualmente en el país no se cuenta con una estimación apropiada de los valores máximos de aceleración, velocidad y desplazamiento del suelo. El estudio se desarrolló estudiando tendencias y empleando regresiones basadas en promedios espectrales de la zona de periodos largos. Se obtuvieron espectros para los tipos de suelo S1 y S3 de la norma actual, correspondientes a valores medios y promedio más desviación estándar. Del análisis realizado se identificó el periodo a partir de la cual las aceleraciones espectrales se reducen con el cuadrado del periodo. Se espera que con esta propuesta, se logre mejorar la estimación de desplazamientos en las estructuras peruanas de periodos mayores a 2.5 s. Esto contribuirá a mejorar el estudio y diseño de los edificios con aislamiento sísmico en el Perú.

La respuesta estructural ante terremotos es compleja debido a las componentes aleatorias y al cambio de propiedades que las estructuras experimentan durante el movimiento. Para simplificar el análisis y el diseño, las normas y códigos de ingeniería tienen métodos para estimar la respuesta inelástica usando procedimientos elásticos. Una de las simplificaciones empleadas en la norma peruana de diseño sismorresistente RNE E.030, es el cálculo de los desplazamientos inelásticos empleando un factor (α R) que multiplica al desplazamiento resultantes de un análisis elástico con solicitaciones sísmicas reducidas (por R). Ambos factores (αR y R) según E030 son independientes del periodo estructural; sin embargo de acuerdo a investigaciones realizadas en otros países esto no es así para la zona de periodos cortos. El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento de las estructuras inelásticas en la zona de periodos cortos con la finalidad de sugerir una relación entre el factor de reducción y el periodo estructural para curvas de ductilidad constante. Se emplearon 10 registros de la región para construir espectros de ductilidad constante (μ= 1.5 a 10). Con cada una de las estructuras correspondientes a estas ductilidades y en un rango de periodos de T=0 a T= 3 s se obtuvieron los factores de reducción de solicitaciones sísmicas. Luego se construyeron superficies de ajuste (μ, R y T). Con la finalidad de contribuir a la norma peruana se han asumido factores de sobrerresistencia (Ω=2.5) siguiendo las recomendaciones del ASCE7-16 y se hacen 2 sugerencias para la variación de R en periodos cortos. La primera considerando que para periodos cortos la aceleración espectral es una plataforma y no tiene caída hacia el PGA (versión actual E.030-2018); y la segunda considerando el cambio del espectro actual de la norma para incluir la caída hacia el PGA. Para estructuras de periodo corto, entre 0 y 0.25 s, los desplazamientos calculados con estructuras inelásticas de 1GLD son de 1.62 a 6.72 veces los estimados con la norma actual para estructuras de periodo corto. Si se actualizara la norma con la rampa creciente estos desplazamientos serían de 2 hasta 8.5 veces. Para estructuras de periodo largo, los desplazamientos calculados con estructuras inelásticas de 1GDL son 1.25 a 1.33 veces mayores a lo estimado con la norma actual. Se presenta como resultado una expresión de ajuste de resultados que permite construir espectros de ductilidad constante, precisando que las fuerzas sísmicas que se empleen en el diseño en ningún caso serían menores a las indicadas en la norma actual. Para mejorar la predicción de resultados de la norma se sugiere seguir estudiando la relación ya que se identificó que el valor α de la norma debería tomar el valor de 1 para estructuras con ductilidad demandada de 2 o menor y el valor de α=0.9 para estructuras con demandas de ductilidad mayor a 2. Los valores elegidos tienen una excedencia de sólo el 5% de los casos. En la zona de periodos cortos se sugiere continuar los estudios a una escala mayor para modificar el factor de reducción de acuerdo con la expresión propuesta en este trabajo y considerando una rampa creciente hasta el PGA. Con ello se podrá construir espectros de ductilidad constante, pero teniendo en consideración que las fuerzas sísmicas para el diseño no serían menores a los de emplear la plataforma horizontal de la norma actual.

El Perú es un país altamente sísmico, en tal sentido nuestras edificaciones tienen la necesidad de la implementación del uso de técnicas de control de respuesta sísmica con las que, sin un alto costo, se aumente la protección de respuesta sísmica en edificaciones. Es por eso que en el Perú ya se tiene conocimiento y aplicación de sistemas de control de respuesta, sin embargo, no es muy común el uso de los disipadores activados por desplazamiento como el arriostre con pandeo restringido, el cual es una alternativa relativamente nueva en nuestro país, a diferencia de otros países donde es una de las más utilizadas. En consecuencia, el objetivo de esta tesis es realizar el rediseño de una edificación de acero estructural utilizando los arriostres de pandeo restringido como sistemas de control de respuesta, como objetivos secundarios se plantea analizar los fundamentos teóricos del diseño para estos elementos, evaluar la configuración más adecuada para el edificio planteado, evaluar mediante análisis no lineales el refuerzo propuesto, y realizar una comparación del dispositivo con y sin BRB. Se utilizaron la norma técnica nacional E030 Diseño sismorresistente, así como normas internacionales como el ASCE 7-16, AISC 341-16 y AISC 360-16, entre otras donde sea conveniente. Primeramente, se realizó una recopilación de información y revisión bibliográfica. Además, se escogió la edificación de acero a rediseñar con el nuevo sistema de control de respuesta. Se investigo las principales configuraciones de BRB para posteriormente elegir la más adecuada según la dirección de análisis. En segundo lugar, se inició de diseño de la edificación a partir de un dimensionamiento de los núcleos de BRB, su verificación con la norma E030 con un análisis lineal dinámico. Posteriormente, se comprobó el diseño con las distribuciones de fuerzas de reajuste del BRB en los otros elementos del pórtico. Por último, mediante un análisis estático no lineal se comparo el desempeño estructural del sistema con BRB con el original SCBF, finalmente se realizó un análisis dinámico no lineal Tiempo – Historia donde se verifico las máximas respuesta del edificio como derivas, desplazamientos, fuerzas y energía disipadas.