Los edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) son predominantemente empleados como viviendas sociales en el Perú. Debido a algunas de sus características, se estima que su desempeño sísmico es menor que el de los edificios con muros convencionales de concreto armado. Diferentes tecnologías de protección pueden utilizarse para mejorar su desempeño ante sismos severos, pero estas pueden ser inviables económicamente. Por esta razón, en la presente tesis se evalúa la factibilidad de aplicar el sistema de aislamiento sísmico a un EMDL ubicado en la zona de mayor riesgo sísmico del Perú, un inmueble aún no construido y representativo de los existentes en la costa peruana. El objetivo es cuantificar el sobrecosto de aislar sísmicamente un EMDL situado en un contexto de riesgo. Para llevar a cabo este cometido, se han planteado dos edificios: uno de base fija y otro con la misma disposición y tipo de muros, pero implementado con aisladores sísmicos en su base. Ambos se modelaron computacionalmente para analizarlos y luego diseñarlos estructuralmente. Con base en los planos resultantes del diseño, se procedió a estimar y comparar los costos de construcción de los dos edificios. Los resultados muestran que el aislamiento sísmico del EMDL escogido reduce efectivamente sus solicitaciones sísmicas de diseño. Sin embargo, la reducción de costos en la superestructura no es suficiente para compensar el costo de la implementación del sistema de aislamiento, el cual cuenta con vigas que soportan los muros, aisladores elastoméricos y deslizadores planos que trabajan en paralelo. Finalmente, al ser el costo total de construcción del edificio aislado 19.4 % mayor que el del edificio con base fija, se concluye que no es atractivo económicamente aislar el EMDL elegido.

La construcción de edificios aislados es cada vez más importante en países sísmicos dado que el sistema de aislamiento protege a la estructura de los efectos de un sismo mediante la separación de la base con el movimiento del suelo. El daño se logra controlar por medio de la restricción de desplazamientos relativos de entrepiso y de aceleraciones de piso. La mayoría de casos de aplicación corresponden a edificios esenciales; es decir, aquellos cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después de un sismo. Según la Norma E.030 “Diseño Sismorresistente”, las edificaciones esenciales tales como hospitales, y que se ubican dentro de las zonas sísmicas tres y cuatro, deben ser construidas con aislamiento sísmico conforme a los lineamientos de la Norma E.031 “Aislamiento Sísmico”. En consecuencia, el objetivo de esta tesis es elaborar el diseño estructural de un pabellón de hospital de cuatro pisos con aisladores sísmicos ubicado en la costa de Lima de acuerdo a la normativa peruana. Para ello se plantean tres objetivos específicos: diseñar las propiedades de los dispositivos en el sistema de aislamiento, evaluar la respuesta del edificio ante un sismo extremo (2500 años de periodo de retorno) y desarrollar el diseño en concreto armado de los elementos estructurales. La metodología consistió, en primer lugar, en una revisión de la base teórica del aislamiento sísmico donde se estudió el comportamiento dinámico de los edificios de base aislada. Además, se investigó los principales tipos de dispositivos de aislamiento y se describió la modelación tridimensional del sistema de aislamiento. En segundo lugar, se inició el diseño del edificio de base aislada a partir de la estructuración y el predimensionamiento de los elementos estructurales. Luego, se pre diseñaron las propiedades de los dispositivos del sistema de aislamiento con un análisis lineal espectral. El diseño definitivo de las propiedades de los dispositivos se realizó a través de un análisis dinámico no lineal Tiempo Historia donde se calcularon las máximas respuestas del edificio en términos de derivas, aceleraciones y fuerzas. Por último, se desarrolló el diseño en concreto armado de los elementos estructurales y sus correspondientes planos. Los resultados indicaron que el edificio tendría daño leve en los elementos estructurales y no estructurales luego del sismo extremo.

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 consiste en la comparación del desempeño de un museo de concreto armado de varios niveles de 1, 3 y 5 pisos utilizando 2 distintos tipos de aisladores sísmicos (elastoméricos y deslizantes). Con la superestructura ya adecuadamente diseñada, se predimensionarán los elementos estructurales del sistema de aislamiento. Además, se emplearán análisis estáticos y espectrales para el diseño inicial de la interfaz de aislamiento utilizando propiedades nominales en los dispositivos. En base a esto, se realizará el diseño final empleando análisis tiempo-historia para propiedades nominales y para sus valores máximos y mínimos correspondientes tomando en cuenta los lineamientos de la norma E.031 de aislamiento sísmico. Finalmente, una vez verificado que los dispositivos de aislamiento hayan cumplido con los requisitos mínimos de diseño, se prepararán las especificaciones técnicas del sistema de aislamiento para cada situación planteada, además se evaluará el comportamiento de cada caso para presentar la mejor elección propuesta.

El creciente desarrollo de proyectos en el Perú, que involucran el uso de aisladores sísmicos, trae consigo la necesidad de investigar en detalle ciertos aspectos que influyen en la respuesta estructural de estas edificaciones, un aspecto relevante y recientemente actualizado en el estándar ASCE 7-16 es el relacionado a la respuesta torsional de sistemas sísmicamente aislados. En razón de lo indicado, es reconocido que la demanda sísmica característica de una región particular influye sobre la respuesta que posean las estructuras, por ello, el presente trabajo discute sobre la aplicación directa de las expresiones para estimar la máxima respuesta torsional de estructuras sísmicamente aisladas en el Perú, según el código ASCE 7 en sus versiones 2010 y 2016; para tal propósito, múltiples análisis numéricos se realizaron sobre la base de estructuras aporticadas, estableciéndose en las mismas: tres relaciones de aspecto en planta, dos alturas típicas, tres porcentajes diferentes de excentricidad (del orden de 0%, 5% y 10%) y múltiples acciones sísmicas espectro-compatibles, aplicadas de forma bidireccional, tanto para demandas de diseño (con Tr=500 años) como para máximas consideradas (con Tr=2500 años). Encontrándose finalmente, que para el caso de suelos rígidos y zonificación sísmica 4 del Perú, es posible plantear expresiones de mejor ajuste basadas en los códigos ASCE 7-10 y ASCE 7-16, todo ello establecido como producto del análisis de las relaciones entre métodos estáticos y dinámicos (espectral y tiempo-historia). / Tesis

Ante un sismo severo, un gran número de hospitales en el Perú se verían considerablemente afectados, dificultando el manejo de emergencias. Por tal motivo se hace necesario construir hospitales nuevos que tengan operatividad continua. Una alternativa que mejoraría la calidad y reduciría el tiempo de construcción de los nuevos hospitales sería el uso de prefabricados de concreto. Sin embargo, existen cuestionamientos referentes al comportamiento sísmico de las estructuras prefabricadas de concreto. Actualmente se han desarrollado sistemas de concreto prefabricado que permiten construir estructuras con comportamiento sísmico equiparable al de estructuras de concreto vaciadas in situ, denominados en la literatura como prefabricados emulativos. En este trabajo se estudió la factibilidad técnica de usar aislamiento sísmico y prefabricados emulativos de concreto en hospitales nuevos. Para tal fin se diseñó un edificio de un hospital representativo utilizando las normas peruanas E060, E030 Y E031. Se evaluó el desempeño del edificio usando como medida de daño criterios de derivas y aceleraciones globales del edificio, y también giros inelásticos en las rótulas de los elementos estructurales. Los resultados mostraron que el edificio luego de un sismo severo de PGA=0.675g (correspondiente a 2500 años de periodo de retorno) tendría un desempeño muy bueno permitiendo su ocupación inmediata. / Tesis

La presente tesis fue realizada con el fin de poder comparar, en aspectos técnicos y económicos, el rendimiento y eficiencia de dos posibles soluciones de estructuración para un mismo hospital de siete pisos construido en concreto armado y en acero estructural. Se ha realizado el análisis modal espectral y el diseño de las componentes estructurales para los dos modelos. De acuerdo a los diseños se elaboraron metrados y presupuestos referenciales para cada caso. Ambas estructuras contarán con la protección sísmica de aisladores de núcleo de plomo en la base. Se comparará las estructuras en los ámbitos de rigidez, resistencia, costo y tiempo de realización; cada una de estas áreas tendrá un porcentaje de incidencia mediante el cual se asignará una calificación final a cada estructura. De esta manera, se presenta la discusión para cada criterio y la elección de la mejor opción para el caso de estudio.