La presente investigación muestra las características de los sistemas de protección sísmica por amortiguamiento, dando énfasis a los de fluido-viscoso. Luego expone una metodología de diseño para estructuras con sistemas de amortiguamiento enfocada en el desempeño y fundamentada en las disposiciones del ASCE (American Society of Civil Engineers), el FEMA (Federal Emergency Management Agency) y el ACI (American Concrete Institute). Con el propósito de ilustrar la metodología, se seleccionó una estructura aporticada de 7 niveles con 730 m2 de área techada por nivel, cuya deriva (10 ‰) superaba el límite permitido por la norma NTE E-030 (7 ‰). Para cumplir satisfactoriamente con este límite se incluyó un sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso. Como objetivo de diseño se fijó la reducción del daño a nivel moderado frente a un sismo raro (500 años de retorno). La estrategia se orienta a mantener la deriva por debajo de 5.8 ‰, valor propuesto por el HAZUS (Methodology for Estimating Potential Losses from Disasters). Con el sistema de amortiguamiento fluido-viscoso se logró incrementar el amortiguamiento al 23% y reducir la deriva a 5.8 ‰. Como parte del trabajo se diseñan las columnas adyacentes a los dispositivos y el brazo metálico. Los resultados de la evaluación económica basada en ratios y precios propuestos por el fabricante indican que el costo del sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso en esta estructura y para este nivel de desempeño, está alrededor de los 30 $/m2 y la incidencia en el costo total del proyecto bordea el 7%.

En los últimos 130 años, en el país no hemos tenido terremotos severos y nuestras edificaciones de concreto armado no han sido probadas en condiciones sísmicas severas. Las normas de edificaciones del Perú y la mayoría de las normas del mundo están basadas en criterios de protección ante un solo nivel de amenaza sísmica. Por esta razón es necesario estudiar el desempeño sísmico de nuestras edificaciones ante diferentes niveles de demanda sísmica. Se diseñó y evaluó un edificio aporticado de 7 pisos ubicado sobre una zona sísmica y cimentado sobre suelo bueno; con planta rectangular de 33x22m y columnas espaciadas cada 5.5m. Para el diseño se emplearon las normas peruanas y para la evaluación del desempeño se usó la propuesta del Comité Visión 2000 del SEAOC; para estimar la respuesta se utilizaron procedimientos de análisis no lineal basado en espectros de demanda y capacidad. El diseño condujo a un edificio con columnas de 45x45cm y vigas 25x50cm con una deriva máxima de 10 0/00, bajo las solicitaciones de las normas peruanas (terremoto de 500 años de periodo de retorno). De los resultados obtenidos, la estructura del edificio tiene una ductilidad de 3.95 y una sobrerresistencia de 1.2, respecto a la fluencia efectiva. Respecto a la demanda del código el edificio alcanzó una sobrerresistencia al colapso de 2.1. De acuerdo al desempeño desarrollado en el edificio para un sismo frecuente y ocasional la estructura presentaría pequeñas incursiones inelásticas y quedaría en estado funcional para la dirección transversal (X-X); pero para la dirección longitudinal (Y-Y) la estructura quedaría operacional en un sismo frecuente y funcional para un sismo ocasional. Para un sismo raro en la dirección transversal la estructura quedaría cerca al colapso. De acuerdo a la propuesta del SEAOC el edificio tendría un excelente comportamiento en sismos frecuentes y un comportamiento cercano al colapso en sismos raros. Los resultados de este trabajo indican que los nuevos limites de deriva establecidos permiten estructuras no tan robustas cumpliendo con las demandas de los sismos; de tal manera de tener estructuras mas económicas que cumplan con las exigencias de las normas sismorresistentes.

El uso de Shicras, bolsas hechas con fibra vegetal tipo malla de soguillas que son rellenadas con piedras de diferente tamaño, se registra desde la época de la cultura Caral, la más antigua de América. Estas bolsas de piedras fueron utilizadas como núcleo de las plataformas que conforman las pirámides de sus edificios públicos, con el fin de provocar en ellas atenuaciones de la energía sísmica que se produciera. Por ello, las pirámides han conservado su geometría aún después de 5000 años, estando localizadas en una de las zonas más sísmicas del Perú. Asimismo, se conoce que las construcciones de tierra son muy vulnerables, cada vez que ocurren fenómenos naturales como terremotos o inundaciones, los más afectados son quienes viven en casas de tierra. Al ver fisuras y grietas en los muros de tierra, los ocupantes no se sienten seguros. La filosofía de la Ing.Civil busca reforzar y tener construcciones de tierra sismorresistentes; para ello se debe garantizar que no colapsen ante eventualidades sísmicas. Con esta investigación se busca disminuir las grietas y fisuras que se podrían formar en muros de tierra ante eventuales movimientos sísmicos. El Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú a través de su Laboratorio de Estructuras, permitió que se hicieran ensayos en 6 muros de tierra superpuestos a Prototipos de Sobrecimientos Aislantes, sobre el simulador sísmico. Los materiales empleados para la elaboración de los prototipos fueron locales y accesibles, propios a los pobladores rurales de estas construcciones. Los resultados fueron positivos e instructivos, pues es posible desplazar y crear atenuación de energía sísmica en los muros de tierra sin que estos se agrieten ni fallen. De este modo, se comprueba que el sistema de sobrecimientos que incluye ensambles de shicras elípticas, canicas y tacos de madera son potenciales disipadores sísmicos que disminuyen los daños a los muros de tierra.

El objetivo de evaluar el comportamiento de una edificación, es para estimar el desempeño de las edificaciones ante diferentes niveles de demanda sísmica. Para nuestro caso de estudio, se ha analizado un edificio aporticado de cinco pisos. Las dimensiones en planta son de 33 x 22 metros, columnas espaciadas cada 5.5m y ubicado sobre un suelo bueno. En todos los pasos del diseño, se cumplieron las exigencias dadas por las normas peruanas, aceptando una deriva máxima de 1%. Para el análisis del estado del Edificio posterior a los diferentes niveles de sismo, se usó la propuesta del Comité Visión 2000 del SEAOC [REFERENCIA 1].y en el caso de la respuesta sísmica, procedimientos de análisis no lineal, basados en espectros de demanda y capacidad. Luego de los cálculos, basados en una deriva máxima de 1%, obtuvimos como resultado columnas cuadradas de 45cm de sección y vigas de 25x50cm de sección. Algunos de los indicadores que nos permiten medir el comportamiento de la estructura, son la ductilidad respecto de la fluencia efectiva, en nuestro estudio equivalente a 3.6, y una sobrerresistencia de 1.42. El desempeño del edificio logró una sobrerresistencia al colapso de 2.7 Revisando en mayor detalle los resultados, observamos que en el caso de un sismo frecuente, la estructura avanza en una parte no muy importante el estado inelástico y se desempeña en estado funcional. En el caso de un sismo raro, en la dirección mas corta, que es la transversal la estructura se encuentra cercana al colapso, lo que se podría considerar como resultado para todo el Edificio, ya que es un conjunto de elementos relacionados. Con estos resultados, corroboramos que el usar una deriva de 1%, en vez de considerar la deriva de la norma de 0.7%, permite secciones de elementos menores y de menor peso, por lo que nos lleva a reducir la cantidad de refuerzo estructural y de concreto, haciendo edificios más ligeros y económicos, que cumplirían las normas sismorresistentes.

Los sismos alrededor del mundo han evidenciado la estrecha relación entre los desplazamientos laterales y el daño estructural y no estructural de las edificaciones. Esto ha generado la revisión de los valores máximos de la deriva y el posible cambio en los códigos de diseño sismorresistente de muchos países. El objetivo de este trabajo es el estudio de la influencia del agrietamiento en la respuesta sísmica de edificios aporticados peruanos. Se analizaron edificios de 4, 5 y 6 pisos usando diferentes niveles de reducción en las inercias. Con los resultados se estudió la influencia del agrietamiento sobre los periodos de vibración, las derivas de entrepiso, la distribución de fuerzas internas y las fuerzas cortantes basales. Los resultados muestran que con la reducción de inercia, la deriva y el periodo aumentan significativamente y las fuerzas internas se reducen. Para los valores de reducción establecidos en la Norma de Concreto, el periodo y la deriva aumentan por factores de 1.5 y la fuerza cortante se reduce por un factor de 0.7. Cuando la inercia de columnas y vigas se reduce en simultáneo en el rango de 1 a 0.35 y de 1 a 0.18 respectivamente, el periodo y la deriva llegan a duplicarse y la fuerza cortante varía hasta reducirse por 0.6. Se recomienda extender este estudio a edificios con sistemas duales y de muros de concreto armado.

El Perú es un país ubicado en la zona conocida como el Cinturón de Fuego del Pacífico, una zona propensa a la ocurrencia de movimientos sísmicos. Esto lo convierte en un territorio susceptible a eventos sísmicos. Dentro del territorio peruano existen zonas con mayor grado de vulnerabilidad física que otras ya sea por el tipo de suelo, condiciones geográficas entre otros, siendo una de las que tienen un alto grado de vulnerabilidad física como lo es Lomo de Corvina, distrito de Villa El Salvador. A fin de evaluar el grado de vulnerabilidad en el que se encuentra, este estudio emplea una metodología debidamente secuenciada para medir la vulnerabilidad física en base a la cantidad de escombros generados después de un evento sísmico. Esta metodología implica una etapa de caracterización, una etapa de estimación probabilística de daños en base a funciones de escombros usando la herramienta CAPRA – GIS y una etapa de análisis de flujo de materiales. Con esta última etapa se caracterizan y cuantifican los escombros asociados a un evento sísmico y la cantidad de nuevos materiales para la etapa de reconstrucción. Los resultados obtenidos demuestran que realmente esta zona es de alta vulnerabilidad física, susceptible a eventos sísmicos de gran magnitud. Se obtuvieron 202 mil toneladas de escombros para el escenario leve, 635 mil toneladas de escombros para el escenario moderado y 1.11 millones de toneladas de escombros para el escenario severo. En base al porcentaje de daños con respecto al stock de materiales es posible estimar que el asentamiento humano de Lomo de Corvina tiene un alto nivel de riesgo sísmico. Finalmente, se realiza un análisis de flujo de materiales para las viviendas de albañilería Con el que se estima que se necesitarán 271 mil toneladas de concreto y 517 mil toneladas de ladrillo para reconstruir la zona. Se concluye que la zona es altamente vulnerable. Con esta conclusión se hacen recomendaciones para la realidad de la zona y para la evacuación de escombros tras un sismo de gran magnitud.

Perú es un país ubicado en una región de alto peligro sísmico, y es una tarea de la ingeniería diseñar y construir edificaciones de baja vulnerabilidad ante los efectos destructivos del movimiento del terreno. Los sistemas modernos de protección sísmica como aisladores de base permiten este propósito; sin embargo, el uso de estos dispositivos en edificios de tipologías especiales, como el caso de edificios con demandas de torsión resulta necesario estudiar para comprobar su efectividad en la protección de los edificios. La norma técnica de aislamiento sísmico E.031, permite el uso de aisladores de base en edificios con irregularidad torsional; no obstante, en la actualidad no existe estudios que evidencien, si el uso de aisladores de base en edificios con demandas de torsión, dentro de los límites que acepta la norma técnica E.031 permite un adecuado desempeño sísmico de la superestructura. El objetivo principal de este trabajo es demostrar si los sistemas de aislamiento sísmico protegen adecuadamente los edificios con problemas de torsión, mediante el estudio de un caso. Se diseñó un edificio aislado de 5 pisos ubicado en la zona costera del Perú, con irregularidad torsional, el diseño se realizó de acuerdo a los requerimientos de las normas peruanas. Luego se realizó el análisis dinámico incremental (IDA) para 7 pares de registros sísmicos representativos de terremotos de subducción de la costa peruana. Se obtuvieron relaciones entre la máxima aceleración del suelo (PGA) y las rotaciones inelásticas en columnas del primer nivel, también se relacionó a las derivas de entrepiso. Para el modelo no lineal del edificio se utilizó los lineamientos del ASCE/SEI-41-13, 2014. Para valores de PGA de 0.25g todos los elementos están en el rango elástico y para el valor de 0.675g (sismo con periodo de retorno de 2475 años) los valores de los giros inelásticos en los elementos estructurales alcanzan el 26% del umbral de daño correspondiente a ocupación inmediata. Al emplear la relación daño-deriva sugerida por HAZUS para edificios convencionales los resultados indican que el edifico habría superado el umbral de daño moderado sin superar el umbral de daño extensivo. Esta aparente contradicción con los resultados de las rotaciones inelásticas en los elementos se debe a que la relación dañoderiva sugerida por HAZUS corresponde a edificios de base fija diseñados con factores de reducción de fuerzas sísmica.

El proceso de aislamiento de base en edificios como herramienta de prevención consiste en separar la superestructura y el suelo mediante una interfaz flexible, con el fin de disminuir el efecto del movimiento sísmico para la misma. Los proyectos con aislamiento sísmico se están incrementando en el país, son considerados entre los sistemas más efectivos de protección ante un sismo; sin embargo, tiene ciertas limitaciones ligados a los dispositivos que lo conforman. El sistema híbrido de disipación de energía es una variación del sistema aislado, presentando la adicción de amortiguadores en la interfaz de aislamiento conformada por aisladores. El principal objetivo de este sistema es reducir el desplazamiento de esa interfaz. Esta reducción implica diferentes usos que se le puedan dar al sistema. No sé analizará el aporte de algún sistema de control activo en el proyecto ni el diseño del sistema estructural. En esta investigación el sistema aislado estará conformado por aisladores LRB y en el sistema híbrido se adicionará amortiguadores de fluido viscoso. El análisis comprende el modelamiento en el software ETABS 2018 de tres estructuras, cada una será analizada para distintos valores de amortiguaciones y se definirá la amortiguación adecuada para el sistema. Los parámetros de la respuesta estructural para la comparación de sistemas son: los desplazamientos, derivas, fuerzas basales y el comportamiento de los aisladores. Los resultados detallarán los beneficios y posibles desventajas del sistema híbrido. En el Perú no se ha plasmado un proyecto con la implementación del sistema híbrido y los estudios relacionados a este tema son escasos. Por ende, esta tesis ampliará el conocimiento de esta técnica desde un enfoque nacional.

Este trabajo explora la normativa internacional referida a la instrumentación sísmica de edificios y la aplicación de un sistema de procesamiento de señales sísmicas registradas en edificios instrumentados bajo la normativa de instrumentación sísmica peruana. Las normativas revisadas pertenecen a Colombia, Venezuela, Chile, Costa Rica, Turquía, Estados Unidos y Filipinas. Esta recopilación se presenta en cuadros informativos con las principales disposiciones de cada capítulo de instrumentación. Asimismo, se incluye una comparación entre las estipulaciones de una de las normativas estudiadas versus las disposiciones sugeridas por las principales guías internacionales de monitoreo sísmico de edificaciones. Finalmente, se sugieren aspectos normativos a incluir en el capítulo de instrumentación sísmica peruana propuestos en base a la información estudiada. Por otra parte, se revisan los conceptos básicos de señales sísmicas y su procesamiento. Luego, se presentan los conceptos y especificaciones técnicas de estaciones sísmicas y acelerómetros. Después, se realiza el estudio de los métodos numéricos usados para el cálculo de la respuesta dinámica de modelos de un grado de libertad y la construcción de espectros de respuesta de desplazamiento, velocidad y aceleración. Finalmente, se desarrolla un programa en LabVIEW para la construcción de espectros de respuesta y la creación de reportes automáticos con la información obtenida del evento sísmico registrado en una edificación instrumentada.

En la ciudad de Lima, la expansión urbana no planificada ha ocasionado que la población más desfavorecida ocupe terrenos precarios en zonas inseguras como las laderas de cerros; es por ello, que para nivelar estos terrenos y construir sus viviendas, los pobladores construyen muros de piedra con junta seca, conocidos como “pircas”. Asimismo, esta ciudad se encuentra en la zona con mayor actividad sísmica en el mundo, conocida como el Cinturón de Fuego del Pacífico. Es así que, la vulnerabilidad del sistema vivienda-pirca, producto de la informalidad e improvisación en su construcción, se superpone al peligro sísmico generando un alto riesgo en la población, lo cual puede traducirse en lamentables pérdidas humanas y materiales. El presente trabajo consiste en la evaluación del riesgo sísmico de las viviendas del AAHH Edén del Manantial ubicado en el distrito de Villa María del Triunfo. La evaluación consistió en la caracterización espacial de peligro, vulnerabilidad y exposición, y en la superposición de esta información con un enfoque probabilístico. En primer lugar, se realizó la estimación del peligro sísmico de la zona siguiendo la metodología de evaluación probabilística del peligro sísmico, PSHA, por sus siglas en inglés. En segundo lugar, la vulnerabilidad de estas estructuras se estimó a través de los resultados experimentales de ensayos estáticos realizados a escala natural a dos tipologías definidas, pircas de 1m y 1.5m de altura. Finalmente, la información de los elementos expuestos, fue obtenida de la base de datos de instituciones públicas como son el INEI y el COFOPRI. La evaluación de riesgo fue realizada utilizando el software CAPRAGIS v2.4.0. Los resultados indican que los sistemas vivienda-pirca son altamente riesgosos y frágiles debido a que ante un sismo frecuente las pircas de 1.5m de altura colapsarían en su totalidad mientras que las pircas de 1m de altura presentarían un daño promedio de alrededor del 85%, asimismo, ante sismos ocasionales la totalidad de ambos sistemas ya se encontrarían colapsados. En ese sentido, se recomienda limitar el uso de pircas a construcciones temporales. Sin embargo, su uso podría ser ventajoso en otros espacios, en los cuales no se ponga en alto riesgo vidas humanas, como por ejemplo, terrazas de agricultura, construcciones en espacios públicos o áreas naturales protegidas, debido a que la construcción de las pircas tiene un bajo impacto en el medio ambiente y su costo es relativamente bajo en comparación con las estructuras tradicionales.