La filosofía del diseño sismorresistente convencional señala que una estructura no debe colapsar ante un sismo severo o presentar daños que puedan repararse luego de un sismo moderado. En Perú se ha evidenciado que varias edificaciones han colapsado o aun sufrido daños irreparables luego de un evento sísmico de gran magnitud. En la actualidad existen sistemas de protección sísmica que resultan ser una alternativa para reducir los daños estructurales, siendo los más utilizados los amortiguadores de fluido viscoso y disipadores histeréticos, mismos que son dependientes de la velocidad y el desplazamiento respectivamente. La presente tesis muestra las ventajas al emplear cada disipador mencionado anteriormente en una edificación con sistemas aporticado de 12 niveles en la ciudad de Lima. Se evaluaron las propiedades mecánicas y principios de cada disipador, así como también del comportamiento estructural bajo solicitaciones sísmicas con periodos de retorno de 2475 años al emplearse estos dispositivos. En este caso se definió como deriva objetivo el 6‰, valor que está ligado al nivel de daño moderado según datos proporcionados por Hazus ante este nivel de sismo. Además, se estudiaron las proporciones de ductilidad demandada basados en criterios del ATC-40 al emplear cada disipador y el costo de ellos. Los resultados mostraron que la edificación junto con amortiguadores de fluido viscoso alcanza la deriva objetivo, reduciendo las derivas en un 50% aproximadamente y reduciendo la ductilidad demandada a un valor similar. Por otro lado, al emplear los disipadores histeréticos se aumentó las secciones de los elementos estructurales para acercarse a la deriva objetivo. La aplicación de los disipadores histeréticos no cumplió con el valor de deriva indicado, pero se mantiene por debajo de la deriva normativa E.030 en un escenario de sismo con periodo de retorno de 2475 años, mientras que la ductilidad demandada se reduce a un 75% de la inicial aproximadamente. También se observó que la aplicación de los disipadores histeréticos resultan ser una alternativa económica para proteger a una edificación frente a amenazas sísmicas. / Tesis

En las últimas décadas del desarrollo de la ingeniería estructural se han presentado medidas para que los edificios sean diseñados de acuerdo a requerimientos mínimos de fuerza lateral. Estas medidas se han concretado a través de códigos y normas de diseño estructural, que a través de lecciones aprendidas de los sismos, han evolucionado a lo largo de los años. Los edificios construidos y diseñados según lo especificado en los códigos de diseño modernos han demostrado un buen comportamiento ante los últimos terremotos ocurridos. Sin embargo, en muchos casos los costos de reparación de las estructuras y elementos no estructurales, como es el caso de la tabiquería, son muy elevados; además, el procedimiento a realizarse para la reparación implica que la estructura se encontrará inoperativa parcial o totalmente. Las razones presentadas anteriormente fueron motivo para desarrollar nuevos sistemas de protección sísmica. Estos no solo protegen a la estructura del colapso ante una solicitación extrema, sino que también permiten lograr un buen comportamiento durante la acción de sismos leves o moderados. Los métodos de protección sísmica están agrupados en tres grupos: sistemas de protección activa, pasiva e híbridos. En la presente investigación, se estudian dispositivos de protección pasiva, en especial los disipadores de fluido viscoso. El trabajo actual está basado en el estudio realizado por Shing [2] y Whittaker [3], también se consideraron las recomendaciones de desempeño existentes en el FEMA-HAZUS (Federal Emergency Managment Agency) y sugerencias del ACI (American Concrete Institute). La metodología a emplearse está basada en los reportes del FEMA 273 y 274 [4]. Se realizó un estudio del comportamiento de los disipadores lineales y no lineales de fluido viscoso en la respuesta estructural de un edificio comercial de 4 pisos. Mediante el análisis realizado se demuestra que en este caso los disipadores de fluido viscoso disminuyen significativamente los desplazamientos de la estructura durante el análisis dinámico. Finalmente, se realiza un diseño de los sistemas de protección según la disponibilidad de los dispositivos en el mercado, por lo que se eligen disipadores Taylor / Tesis

Actualmente, el diseño sísmico de edificios se basa en aplicar una excitación sísmica a lo largo de uno de los ejes principales de la estructura; pero, distintas investigaciones han demostrado que el ángulo de incidencia y bi-direccionalidad del sismo son parámetros importantes a tomar en cuenta. El objetivo de la presente investigación fue evaluar las reglas de combinación direccional en el cálculo de la respuesta estructural de edificios de concreto armado para distintas irregularidades estructurales. La metodología empleada consistió en realizar distintos análisis tiempo historia lineal bi-direccional en 9 modelos computacionales, utilizando distintos ángulos de incidencia del sismo; con estos resultados se obtuvieron las respuestas críticas de las estructuras evaluadas. Así mismo, se realizó un análisis modal espectral a lo largo de los ejes principales de la estructura, para después aplicar las reglas de combinación direccional evaluadas en el estudio. Para evaluar las reglas, se compararon las respuestas obtenidas de cada regla con las respuestas críticas obtenidas del análisis tiempo historia. Con los resultados obtenidos se concluyó que no existe una regla de combinación direccional que estime mejor las respuestas para determinada irregularidad estructural; más bien, sin importar el tipo de irregularidad, la regla que estimó de mejor manera las respuestas evaluadas fue la regla del escalado a la cortante basal estática, regla presente en la norma peruana y en normas de otros países. Además, se observó que la respuesta estructural obtenida con el análisis modal espectral subestima la respuesta crítica, pues varía entre el 65% y el 87% de la respuesta obtenida con el análisis tiempo historia. Finalmente, se observó que los parámetros más relevantes que afectaron en las respuestas calculadas con las reglas de combinación direccional fueron el periodo fundamental y la excentricidad de la estructura, por lo que, se propuso una nueva regla que depende de estos dos parámetros.

La tesis tiene como alcance el análisis sísmico y diseño estructural en concreto armado de un edificio de seis niveles con aislamiento sísmico de base. Se trata de una edificación común, destinada a oficinas. El edificio está aislado en su base con veinte (20) dispositivos eslastoméricos con núcleo de plomo (LRB); además, cuenta con un sótano que permite el acceso para realizar actividades de inspección y mantenimiento a los dispositivos elastoméricos. El proyecto posee una profundidad máxima de -3.6 m. El terreno donde se ejecutará el proyecto tiene una capacidad portante de 40 ton/m2. El sistema estructural de la superestructura del edificio se compone de pórticos de concreto armado. Los sistemas de pisos/techos están constituidos por losas aligeradas armadas en un sentido y losas macizas. La cimentación está conformada por zapatas aisladas. Además, las zapatas laterales se conectan con la zapata del muro de contención. Por último, para el desarrollo del análisis proyecto se utilizó la Norma de Aislamiento Sísmico NTE E.03, la Norma de cargas E020, la Norma de Diseño Sismorresistente NTE E.030 y para el diseño en concreto armado, se realizó cumpliendo con la Norma NTE E.060.

Los proyectos con aislamiento sísmico se están incrementando a nivel nacional, incluso la norma sísmica peruana E-030 establece que se deben usar aisladores sísmicos en hospitales ubicados en la zona sísmica 4 y 3 del mapa sísmico del Perú. Es aceptado también que puede haber edificios aislados en suelos S1, S2 y S3. En edificios aislados que están sobre suelos tipo S3 y en zona sísmica 4 para un mismo amortiguamiento se obtienen los mayores valores de desplazamiento de la base aislada. Esto implica utilizar conexiones flexibles que acomoden dicho desplazamiento, además en algunos casos estos desplazamientos ocasionan que exista una menor área utilizable del edificio. Una de las alternativas para reducir dichos desplazamientos es la colocación de Amortiguadores Viscosos complementarios en la base del edificio aislado los cuales adicionan amortiguamiento al sistema de aislamiento. En esta investigación se evaluó un modelo matemático de un edificio de 05 pisos que tiene aisladores elastoméricos LRB, ubicado en la zona sísmica 4 y sobre un suelo S3. Dicho modelo fue analizado luego con Amortiguadores Viscosos complementarios dispuestos en 5 condiciones diferentes de amortiguamiento: 15%, 30%, 45%, 60% y 75%. Para todos los análisis se utilizaron 7 señales sísmicas espectro-compatibles. Se obtuvieron reducciones del Desplazamiento de la base aislada hasta de un 30% de su valor inicial. Se analizó la variación de las respuestas (Aceleraciones, Derivas, Fuerzas Cortantes, Energía Disipada) en función del incremento de amortiguamiento. Se verificó que para la sismicidad peruana la combinación de aisladores y amortiguadores tiende a incrementar las respuestas sísmicas de la superestructura. / Projects with seismic isolation are increasing at Peru, even the Peruvian Seismic Standard establishes that seismic isolators must be used in hospitals located in seismic zone 4 and 3 of Peruvian seismic map. Is also accepted that there may be isolated buildings on soils S0, S1, S2 and S3. In isolated buildings that are on soil type S3 and in seismic zone 4, maximum displacement values are obtained. This implies the use of flexible connections; in addition in some cases these displacements cause that there is a smaller usable area of the building. One alternative to reduce these displacements is the use of Supplementary Viscous Dampers in the base of isolated building which adds damping to isolation system. In this research, a mathematical model of a 5-story building with elastomeric isolators, located in seismic zone 4 and soil type S3 was evaluated. This model was then analyzed with Supplementary Viscous Dampers, considering 5 different conditions of critical damping ratio: 15%, 30%, 45%, 60% and 75%. For all analyzes, 7 time-history records compatible with Peruvian seismicity were used. Displacement reductions of isolated base were obtained up to 30% of its initial value. The variation of responses (Accelerations, Drifts, Shear Forces, and Dissipated Energy) was analyzed as a function of the damping increasing. It was verified that the Peruvian seismicity combination of isolators and dampers tends to increase the seismic responses of the superstructure. / Tesis

El uso de dispositivos disipadores de energía ha ido aumentando en los últimos años pues no solo contribuyen a lograr los principales objetivos de la ingeniería sismorresistente, tales como la reducción de los daños materiales y pérdidas humanas, sino también evitar la interrupción de los servicios e incrementar las posibilidades de reparación futura de la estructura. Es por ello que la presente investigación pretende aportar al conocimiento sobre el comportamiento sísmico de estructuras de concreto armado con dispositivos de protección sísmica mediante el estudio del comportamiento inelástico de una estructura con disipadores de fluido viscoso. Para ello, se realiza la evaluación del comportamiento no lineal de un hospital de concreto armado ubicado en Moquegua, al cual se le instalan disipadores de fluido viscoso a fin de reducir las derivas de entrepiso y mejorar el nivel de desempeño frente a solicitaciones sísmicas severas. En ese sentido, se realiza el modelo matemático del hospital, previamente diseñado, en el software SAP2000 e introducen las propiedades inelásticas de elementos como rótulas plásticas y disipadores, utilizando los diagramas momento-curvatura para cada sección. Además, se evalúa la calificación del nivel de desempeño logrado con los disipadores en comparación a la configuración original. Al respecto, los resultados de la evaluación señalan que los amortiguadores disipan un 75% de la energía de entrada en la dirección X y un 67% para la dirección Y. En cuanto a las derivas, los amortiguadores logran reducirlas en un 74% en la dirección X y un 75% para la dirección Y, alcanzando una deriva máxima de 3.36 ‰ en el entrepiso 1 para la dirección Y. En ese sentido, se demuestra la eficacia de los dispositivos disipadores de energía en la reducción de daños frente a solicitaciones sísmicas y la importancia de la noción del desempeño inelástico de la estructura y la ductilidad en el análisis no lineal de las estructuras.

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.

En las últimas décadas del desarrollo de la ingeniería estructural se han presentado medidas para que los edificios sean diseñados de acuerdo a requerimientos mínimos de fuerza lateral. Estas medidas se han concretado a través de códigos y normas de diseño estructural, que a través de lecciones aprendidas de los sismos, han evolucionado a lo largo de los años. Los edificios construidos y diseñados según lo especificado en los códigos de diseño modernos han demostrado un buen comportamiento ante los últimos terremotos ocurridos. Sin embargo, en muchos casos los costos de reparación de las estructuras y elementos no estructurales, como es el caso de la tabiquería, son muy elevados; además, el procedimiento a realizarse para la reparación implica que la estructura se encontrará inoperativa parcial o totalmente. Las razones presentadas anteriormente fueron motivo para desarrollar nuevos sistemas de protección sísmica. Estos no solo protegen a la estructura del colapso ante una solicitación extrema, sino que también permiten lograr un buen comportamiento durante la acción de sismos leves o moderados. Los métodos de protección sísmica están agrupados en tres grupos: sistemas de protección activa, pasiva e híbridos. En la presente investigación, se estudian dispositivos de protección pasiva, en especial los disipadores de fluido viscoso. El trabajo actual está basado en el estudio realizado por Shing [2] y Whittaker [3], también se consideraron las recomendaciones de desempeño existentes en el FEMA-HAZUS (Federal Emergency Managment Agency) y sugerencias del ACI (American Concrete Institute). La metodología a emplearse está basada en los reportes del FEMA 273 y 274 [4]. Se realizó un estudio del comportamiento de los disipadores lineales y no lineales de fluido viscoso en la respuesta estructural de un edificio comercial de 4 pisos. Mediante el análisis realizado se demuestra que en este caso los disipadores de fluido viscoso disminuyen significativamente los desplazamientos de la estructura durante el análisis dinámico. Finalmente, se realiza un diseño de los sistemas de protección según la disponibilidad de los dispositivos en el mercado, por lo que se eligen disipadores Taylor

El presente proyecto consiste en desarrollar el análisis y el diseño estructural de una edificación multifamiliar de seis pisos de concreto armado sin sótanos, la cual pertenece a un condominio con dos estructuras, de las cuales se desarrollará la principal. Esta cuenta con un área aproximada de terreno de 660m2 ubicada en el distrito de San Isidro – Lima. El tipo de suelo corresponde a una grava típica de Lima con una capacidad portante de 4 kg/cm2, comúnmente encontrada en el distrito. El planteamiento arquitectónico de la edificación consiste en una planta distinta para el primer piso y una típica para el segundo al sexto piso. Cada uno de estos contará con 4 departamentos, lo cual equivale a un total de 24 departamentos. Adicionalmente, se contará con 24 estacionamientos perimetrales, debido a la carencia de sótanos. El planteamiento consiste en el uso de un sistema de muros estructurales acompañados de pórticos. Los primeros se encuentran ubicados en los ejes horizontales adyacentes al límite de propiedad y calzada de ingreso, y en los ejes verticales centrales. Por otro lado, los pórticos se encuentran ubicados al interior de la edificación y en los ejes de la fachada. El sistema de techado consistió en losas macizas para el núcleo central y aligerado unidireccional para el resto. Por último, la cimentación se encontrará a una profundidad 1.00m y contará con zapatas aisladas, combinadas, conectadas y cimientos corridos. No está de más mencionar que se utilizó los criterios de simplicidad y simetría para poder obtener resultados más cercanos a la realidad sin descuidar a la estructura de una adecuada rigidez lateral ante acciones sísmicas (Blanco, 1994). El análisis y diseño de la estructura se ha realizado de acuerdo a los criterios establecidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). En primer lugar, se realizó el análisis sísmico por medio un modelamiento tridimensional de tres grados de libertad por piso de la estructura en el programa Etabs tomando en cuenta los requerimientos establecidos en la norma NTE E.030 Diseño Sismorresistente. Para este modelo, se consideró los elementos que aportan rigidez lateral a la estructura y se le asignó el peso involucrado durante el sismo acumulado en cada nivel. En segundo lugar, el metrado de cargas por elemento se desarrolló de manera manual teniendo en cuenta los criterios encontrados en la norma NTE E.020 Cargas. Por último, el diseño en concreto armado se realizó por el método de resistencia y capacidad de acuerdo a la norma NTE E.060 Concreto Armado. Adicionalmente, se adjuntarán los planos de detalle estructural con todo lo necesario para llevar a cabo un proyecto de dicha magnitud.

En el presente trabajo se desarrolla el análisis y diseño estructural de una edificación multifamiliar de concreto armado. El edificio presenta seis niveles y se encuentra ubicado en el distrito de San Miguel, perteneciente a la provincia de Lima. Asimismo, el edificio tiene un uso de viviendas con dos departamentos por nivel y uno de tipo dúplex cada dos niveles. El área del terreno es de 400 m2, del cual se proyecta un área techada de 287 m2. La cimentación del edificio se diseña para suelo gravoso con una capacidad portante de 4 kg/cm2. La estructuración desarrollada para el edificio se compone de muros de corte, columnas y vigas de concreto armado. Por otro lado, el sistema de techos consta de losas aligeradas convencionales y losas macizas armadas en dos direcciones. La cimentación se compone de zapatas aisladas, zapatas combinadas y cimentaciones conectadas. El dimensionamiento de los elementos se realizó mediante especificaciones de la norma E.060 de Concreto Armado con el fin de soportar las cargas en estado de servicio. El análisis sísmico de la estructura se desarrolló de acuerdo a lo estipulado en la norma E.030 de Diseño Sismorresistente. Se utiliza un modelo tridimensional asistido por el programa ETABS 2016. Las cargas por gravedad de la edificación tienen en cuenta lo especificado por la norma E.020 de Cargas de acuerdo al uso y espesor de elementos. Debido a la irregularidad de la planta se amplifican las cargas laterales a fin de estimar el comportamiento de la estructura. El análisis sísmico permitió verificar los desplazamientos y derivas de la estructura de manera que no se superen los límites permisibles. El diseño de los elementos estructurales se desarrolló mediante el diseño por resistencia. Principalmente se analiza los elementos para momentos flectores y fuerza cortante. Se aplican hipótesis y modelos para el cálculo de acero de refuerzo. Se prioriza reducir la cantidad de acero en los diseños, respetando las cuantías mínimas establecidas en la norma E.060 de Concreto Armado. Asimismo se tiene en cuenta el detalle de refuerzo de los elementos. Finalmente se desarrollan los planos estructurales donde se presentan los detalles de los elementos de concreto armado.