En este trabajo se desarrollaron herramientas para estimar el desempeño sismorresistente y para cuantificar pérdidas en edificios educativos peruanos. Se identificaron cinco tipos estructurales como los más representativos. Un tipo corresponde a los edificios de adobe, tres tipos a los edificios de concreto y albañilería construidos antes de 1997 y un tipo a los edificios de concreto y albañilería muy robustos que se empezaron a construir después de 1997 y que representan el 2% del total de edificaciones. Para estimar pérdidas se construyeron funciones de distribución de daño para diferentes escenarios de sismicidad en base a las cuales se obtuvieron curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño. En el país no existe información estadística sobre los daños de edificios escolares afectados por terremotos, ni tampoco sobre sus características estructurales. Por este motivo, se recurrió a la opinión de expertos en ingeniería estructural para estimar el comportamiento esperado. Para la presentación del tema y la recolección de información se empleó el método Delphi. Los resultados indican que los edificios de adobe quedarían irreparables (daño mayor a 60%) para eventos con intensidades de VII MM o más. Para los edificios de concretoalbañilería construidos antes de 1997 y para los de reciente construcción se encontró que el daño irreparable se alcanzaría desde intensidades de IX MM y X MM respectivamente. Se estudió el desempeño de los edificios ubicados en las zonas de mayor sismicidad en sismos frecuentes (50 años de periodo de retorno y 0.2g de aceleración pico del suelo) y en eventos mayores (500 años de periodo de retorno y 0.4g de aceleración pico). Los resultados indican que en sismos frecuentes los edificios de concreto-albañilería construidos después de 1997, tendrían daños menores al 5% y en sismos severos alcanzarían 40% de daño. Para los edificios de concreto-albañilería anteriores a 1997 y para los edificios de adobe los daños serían importantes en sismos frecuentes (20% y 45% respectivamente) y en sismos severos ambos tipos de edificios quedarían irreparables (65% y 95% de daño). Para completar el desarrollo de un plan nacional de protección de la infraestructura educativa es necesario que el estado compile y organice la información necesaria para lograr una representación cuantitativa de la distribución geográfica y de las condiciones locales de la infraestructura educativa. En paralelo al desarrollo de este plan es necesario organizar programas de reducción de vulnerabilidad de bajo costo para las edificaciones en mayor riesgo. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica / La presente investigación consiste en dos partes, en primer lugar, se estudia la validación de los límites para distintos niveles de desempeño en edificaciones con muros de hormigón armado, propuestos por el Sub-comité N°7 de ACHISINA (Asociación Chilena de Sismología e Ingeniería Antisísmica) en el documento presentado como Procedimiento Alternativo para el Análisis y Diseño Sísmico de Edificios Altos . La validación se logra mediante la recopilación de ensayos experimentales que fueron realizados en la Universidad de Chile, lo que se complementa con un análisis de control de fisuración, para lo cual se utiliza formulaciones empíricas desarrolladas por Gergely & Lutz (1968), Frosch (1999), ACI318 (1995, 1999) y Piyasena et al (2003), las mismas que han sido validadas experimentalmente y analíticamente. En una segunda parte, se realiza la modelación mediante un software comercial, de un edificio existente de uso residencial que fue diseñado en el año 2004 en Viña del Mar y que sufrió daños debido al terremoto del 27 de febrero del 2010, con el fin de aplicar la metodología de diseño por desempeño y validar numéricamente los límites propuestos mediante un análisis no lineal estático (Pushover). Para asegurar que el modelo realizado represente adecuadamente el comportamiento inelástico de la estructura, se realizó un análisis pre-terremoto y con ello se verificó que el modelo represente adecuadamente los daños que sufrió la estructura. Los resultados se presentaron en base a la variable de medición desempeño local que propone la norma (deformación unitaria) con el fin de evaluar el desempeño de la estructura en base a los límites propuestos por el Subcomité N°7 (ACHISINA, 2014).

Después de un evento sísmico, se debe contar con los servicios de salud para el manejo de emergencias; por esta razón, los hospitales más importantes deben estar protegidos sísmicamente. Para el caso de hospitales existentes, una de las alternativas de protección sísmica es el reforzamiento con aislamiento sísmico; sin embargo, no se ha aplicado hasta el momento esta alternativa en el Perú. En este trabajo se evalua la factibilidad técnica y económica de utilizar aisladores en hospitales existentes de importancia en Perú para mejorar la seguridad sísmica. Se elige al hospital Edgardo Rebagliati Martins (HERM) por ser un edificio hospitalario representativo ubicado en Lima y se establece como objetivo de desempeño que para el sismo máximo esperado (Tr=2500 años), el nivel de daño de la estructura y contenido sea de leve a moderado. En términos de ingeniería, esto se traduce en controlar las derivas y aceleraciones del hospital. En el diseño del sistema de aislamiento se proponen 3 tipos de dispositivos y se plantea ubicar la interfaz de aislamiento en el nivel del sótano de tal manera que se minimicen las interrupciones de las funciones del hospital durante la obra. El método de intervención propuesto consiste en reforzar las columnas, colocar soportes temporales, cortar las columnas, instalar los aisladores y construir las vigas para la interfaz. Luego se enumeran y cuantifican las actividades principales y se estima el costo y plazo del proyecto. Los resultados de este estudio muestran la efectividad del sistema de aislamiento para garantizar la rápida recuperación de las instalaciones hospitalarias debido a que se calcula un daño leve para la estructura en un sismo de período de retorno aproximado de 2500 años. Se concluye que es factible aplicar esta técnica ya que se puede disponer de los recursos necesarios para su implementación; sin embargo, se requerirá de una empresa extranjera especializada con experiencia para que dirija la ejecución del proyecto. / Tesis

Los centros educativos tipo modular 780 PRE fueron construidos bajo la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente del año 1977, la cual subestimaba los desplazamientos laterales de las estructuras. Los daños producidos por sismos pasados, evidenciaron el riesgo en el que se encuentran estas estructuras; es así que surge la necesidad de implementar procedimientos para reforzar las estructuras y reducir riesgos. El objetivo de esta investigación es describir las técnicas de reforzamiento aplicables en edificaciones educativas peruanas típicas construidas antes del año 1977 y mostrar los resultados obtenidos de cada técnica, tomando en cuenta factores tales como rigidez y resistencia. La primera técnica es el refuerzo con muretes de albañilería reforzada, que consiste en emplear mallas electrosoldadas para la formación de un muro compuesto; y de esta manera, aumentar la resistencia al corte y evitar fallas frágiles. Como segunda técnica tenemos al refuerzo de cierre de paños de albañilería, que consiste en incrementar la rigidez de la estructura levantando muros de albañilería que cierren vanos. La tercera técnica ahonda en el empleo de arriostres concéntricos, consiste en incrementar la resistencia lateral mediante perfiles de aceros diagonales en los núcleos de los pórticos. La cuarta técnica, aumenta la sección transversal de las columnas con dos aletas de concreto armado en el eje longitudinal del edificio, de tal manera que se incrementa la rigidez y se reducen los desplazamientos. La quinta técnica es la instalación de muros acoplados de concreto, la cual consiste en reforzar 3 columnas adyacentes, aumentando la dimensión de esta y mejorando su desempeño estructural. Los sistemas de reforzamientos descritos en este trabajo de investigación aumentan la resistencia y la rigidez global de la estructura, mejorando su desempeño ante eventos sísmicos.

Esta investigación tiene como objetivo principal comparar el comportamiento sísmico de muros confinados hechos con un nuevo tipo de ladrillo de concreto vibrado (llamado tipo “B” en este proyecto), variando la calidad del mortero (con cal y sin cal). Además, utilizando la información de un proyecto previo, donde se usó otro tipo de ladrillo de concreto vibrado (“ladrillo original” o tipo “A”) hecho por la misma fábrica, se analizó el efecto de la calidad del ladrillo sobre el comportamiento sísmico de los muros confinados. Para ello se construyó a escala natural un muro confinado por cada tipo de mortero, con las mismas dimensiones y refuerzo de acero en los elementos de confinamiento. El ensayó consistió en aplicar a los muros una carga lateral cíclica con desplazamiento horizontal controlado. Adicionalmente, se realizaron otras pruebas tales como: compresión, variación dimensional, alabeo, succión y absorción en ladrillos, y compresión axial y diagonal en prismas de albañilería, para analizar la influencia del mortero (con cal y sin cal) y el tipo de ladrillo (A y B). De los ensayos realizados se pudo determinar que los dos tipos de ladrillos (A y B) son unidades sólidas y aptas para ser empleadas en la construcción de muros portantes confinados de acuerdo a la Norma E.070. Por otro lado, se puede decir que ni la cal en el mortero ni el tipo de ladrillo afectaron significativamente la rigidez y la resistencia a fuerza cortante de los muros, por lo que es posible emplear mortero sin cal y cualquiera de los ladrillos analizados.

Esta tesis tiene como finalidad evaluar experimentalmente el comportamiento sísmico de tabiques construidos con ladrillo pandereta para un pórtico con tabiquería de relleno (Ensayo cíclico coplanar) y un pórtico con tabiquería arriostrada a las columnetas (Ensayo de cargas perpendiculares al plano). En el capítulo 1, se menciona la situación actual de la construcción después del crecimiento en la última década, y del uso de albañilería con espesores cada vez menores. En el capítulo 2, se presentan los objetivos y la metodología a usar para evaluar el comportamiento sísmico de los tabiques construidos con ladrillo pandereta. En el capítulo 3, se muestra la descripción de ambos pórticos para cada ensayo: Ensayo cíclico coplanar y Ensayo de cargas perpendiculares al plano. En el capítulo 4, se presentan los componentes del sisma de albañilería. En el capítulo 5, se describe la construcción y el ensayo a desarrollar en los prismas y muretes de albañilería, en donde se puede ver la colocación de los instrumentos de medición. Además, se determina la resistencia a compresión axial y la resistencia al corte, para pilas y muretes respectivamente. En el capítulo 6, se describe la construcción del tabique para el ensayo cíclico coplanar y la construcción del tabique arriostrado a las columnetas para el ensayo con cargas perpendiculares al plano. En el capítulo 7, se describen los ensayos a realizar en el pórtico con tabique de relleno y en el pórtico con tabique arriostrado a las columnetas. Además, se presenta la instrumentación que se usó en cada pórtico para cada ensayo descrito. En el capítulo 8, se realiza el procesamiento de los resultados de los ensayos descritos anteriormente en cada pórtico, para luego comparar dichos resultados con la norma E.070. Por último, en el capítulo 9, se va a presentar las conclusiones y recomendaciones finales para investigaciones e implementaciones en futuros proyectos.

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.

En este trabajo se estudió el factor de reducción de fuerza sísmica R y la manera como algunos códigos presentan una metodología simple para fines prácticos de diseño. Algunas Normas de Diseño Sismorresistente en el mundo modifican el factor R de acuerdo al tipo de irregularidad de la estructura y a la existencia de irregularidades múltiples. La Norma Peruana considera el valor de 0.75 para modificar el factor de reducción de fuerza sísmica R para todo tipo y nivel de irregularidad estructural (severa o moderada). En el presente trabajo se desarrolló una propuesta de cálculo para la reducción del factor R considerando diferentes tipos y niveles de irregularidad. Se estudiaron 20 edificios irregulares peruanos bajo esta propuesta. Los valores de reducción del factor R propuestos varían entre 0.6 y 0.9 de acuerdo a si las estructuras presentan irregularidad severa o moderada. El trabajo desarrollado se propone para su inclusión en la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente, actualmente en revisión.

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.

La albañilería estructural es una de las alternativas de construcción, en edificaciones de pequeña altura, usadas en el Perú como solución al problema del déficit habitacional. Sin embargo, en algunos casos las buenas prácticas constructivas están siendo obviadas y la construcción de algunas edificaciones se ha tornado informal. En ese contexto, se busca proponer una nueva forma de construcción en albañilería estructural que sea eficiente y económica. Por ello, se propone en esta investigación el uso de la Albañilería Armada de Junta Seca, la cual resulta eficiente en cuanto a tiempo de ejecución. Esta tiene como particularidad la ausencia de mortero en sus juntas. Se realizó un estudio experimental para comparar este tipo de albañilería armada con una construida de forma tradicional, utilizando como unidad de albañilería bloques de concreto vibrado. En el estudio se tomó en cuenta el procedimiento constructivo, el tiempo de ejecución y el aspecto económico asociado a su construcción, con el fin de analizar cuantitativamente si esta opción resulta beneficiosa. En primer lugar, se realizaron pruebas de control sobre la unidad y luego sobre prismas de ambos tipos de albañilería. Luego se construyeron muros representativos de ambos tipos de albañilería, en los que se empleó el mismo refuerzo de acero, al igual que el mismo aparejo de soga para su asentado. Los dos muros fueron sometidos a un ensayo de carga lateral cíclica, con amplitud de desplazamientos controlados. Una vez analizados los resultados, se concluyó que la Albañilería Armada de Junta Seca tiene un comportamiento similar a la Tradicional, salvo por los tipos de fisuras que se presentan ante cargas muy severas; el comportamiento fue muy aceptable ya que cumple con las exigencias de la Norma E.070 Albañilería, del Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.