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.

La estimación de funciones de vulnerabilidad se obtuvo mediante la estimación del costo medio y desviación estándar debido a daño sísmico producido por una cierta intensidad de evento sísmico, para una tipología estructural específica que caracterizan la incertidumbre del costo de daño desde el punto de vista probabilístico dado una intensidad sísmica que se asume aleatoria. El daño y su estimación se evaluaron para los elementos estructurales (columnas, vigas, losas aligeradas, placas etc.) y los no estructurales (tabiques, equipos, tuberías, instalaciones, vidrios, etc.). También se incluye los costos derivados de las pérdidas parciales o totales de funcionalidad del sistema estructural. Las curvas de vulnerabilidad son utilizadas como parte del análisis de riesgo sísmico que comprende las siguientes etapas: •Análisis del peligro sísmico •Análisis de la exposición del inventario de estructuras, edificios y actividades sujetas a riesgo •Análisis de vulnerabilidad, que es la estimación de daño y costo en una estructura o tipología específica en una zona determinada •Evaluación del riesgo de una estructura, un área o una región sometida a cierta amenaza sísmica. Se explica el procedimiento para la obtención de las funciones de vulnerabilidad, presentando la teoría necesaria que explica la metodología seguida por el programa “Probabilistic Seismic Vulnerability Tool” (PSVT) en su primera versión del año 2015. El cálculo de la probabilidad sísmica se obtiene mediante Simulación Monte Carlo (SMC), de modelos de edificaciones simples de una o dos plantas y posibilita estimar respuesta mediante modelos de un grado de libertad no lineales. La metodología seguida permite evaluar el comportamiento de la estructura para una ductilidad permisible (μ) considerando un sistema de un grado de libertad (1GL). Esto se decidió sobre la base de la deformación permisible y la capacidad de ductilidad que pueden alcanzar los materiales y del detallado del diseño seleccionado. La metodología también permite estimar la deformación de una estructura existente en la cual debe evaluarse su desempeño considerando un sistema de 1GL, previamente se determina la masa (m), la rigidez inicial (k) y la resistencia a la cedencia (fy) a partir de sus dimensiones, tamaño de los elementos y el detallado de diseño (refuerzos en estructuras de concreto reforzado, conexiones de las estructuras de acero, etc.) Nuestro estudio se centra en las clases C1mck 1GL y C2 mckFy 1GL, predeterminadas en el programa PSVT. El modelo C1mck 1GL corresponde a un modelo lineal de 1GL que mediante la inclusión del factor de coeficiente inelástico de deformación se estima el desplazamiento máximo lateral en el rango inelástico mediante simulación, para obtener finalmente las curvas de vulnerabilidad. El modelo C2 mckFy 1GL corresponde a un modelo inelástico de 1GL que utiliza un modelo de comportamiento histéretico elastoplástico, a partir de la deformación de fluencia, rigidez del sistema y de la relación de rigidez (rigidez post-fluencia entre la rigidez en rango elástico) se obtienen los desplazamientos máximos inelásticos para finalmente mediante Simulación Monte Carlo (SMC) obtener la curva de vulnerabilidad. Para explicar el procedimiento de verificación de desempeño, se seleccionó una edificación común (vivienda) y un bloque típico de una edificación esencial (colegio), ambas edificaciones corresponden a construcciones formales por lo que cuentan con licencia de construcción y su diseño ante cargas laterales está basado en la Norma Técnica E030 “Diseño Sismorresistente”. Se ha generado el modelo de demanda sísmica, modelo estructural para la simulación, y su análisis hasta determinar las funciones de vulnerabilidad. Los resultados muestran que las curvas de fragilidad dan un valor bajo o nulo de presentar una probabilidad de colapso, lo que cumple con la filosofía de diseño de la Norma Técnica E030 “Diseño Sismorresistente”. La estimación de la curva de vulnerabilidad permite determinar el costo de reparación de las estructuras para un escenario de demanda sísmica, y por el porcentaje de vulnerabilidad que alcanzaron las estructuras ante escenario caracterizado por un valor máximo de aceleración (PGA), no es necesario reforzar las edificaciones analizadas. / The estimation of vulnerability functions was obtained by estimating the average cost and standard deviation due to seismic damage caused by a certain intensity of seismic event, for a specific structural typology that characterize the uncertainty of the cost of damage from the probabilistic point of view given a seismic intensity assumed randomly. The damage and its estimate were evaluated for structural elements (columns, beams, lightened slabs, plates etc.) and non-structural elements (partitions, equipment, pipes, installations, glass, etc.). It also includes the costs derived from partial or total losses of structural system functionality. Vulnerability curves are used as part of the seismic risk analysis that includes the following stages: •Seismic hazard analysis •Analysis of the exposure of the inventory of structures, buildings and activities subject to risk •Vulnerability analysis, which is the estimation of damage and cost in a specific structure or typology in a given area •Risk assessment of a structure, an area or a region subject to a certain seismic threat. The procedure for obtaining vulnerability functions is explained, presenting the necessary theory that explains the methodology followed by the “Probabilistic Seismic Vulnerability Tool” (PSVT) program in its first version of 2015. The calculation of the seismic probability is obtained through Monte Carlo Simulation (SMC), of models of simple buildings of one or two floors and makes it possible to estimate response through models of a non-linear degree of freedom. The methodology followed allows to evaluate the behavior of the structure for an allowable ductility (μ) considering a system of a degree of freedom (1GL). This was decided based on the allowable deformation and ductility capacity that the materials can reach and the detailed design selected. The methodology also allows estimating the deformation of an existing structure in which its performance should be evaluated considering a 1GL system, previously determining the mass (m), initial stiffness (k) and resistance to yield (fy) from of its dimensions, size of the elements and the detailed design (reinforcements in reinforced concrete structures, connections of steel structures, etc.) Our study focuses on the C1mck 1GL and C2 mckFy 1GL classes, predetermined in the PSVT program. The C1mck 1GL model corresponds to a linear 1GL model that, by including the inelastic deformation coefficient factor, estimates the maximum lateral displacement in the inelastic range by simulation, to finally obtain the vulnerability curves. The C2 mckFy 1GL model corresponds to an inelastic 1GL model that uses a model of elastoplastic hysteretic behavior, based on creep deformation, system stiffness and stiffness ratio (post-creep stiffness between elastic range stiffness) inelastic maximum displacements are obtained to finally obtain the vulnerability curve through Monte Carlo Simulation (SMC). To explain the performance verification procedure, a common building (housing) and a typical block of an essential building (school) were selected, both buildings correspond to formal constructions so they have a construction license and their design against side loads is based on Technical Standard E030 "Earthquake Resistant Design". The seismic demand model, structural model for the simulation, and its analysis have been generated until the vulnerability functions are determined. The results show that the fragility curves give a low or no value of presenting a probability of collapse, which complies with the design philosophy of Technical Standard E030 "Earthquake Resistant Design". The estimation of the vulnerability curve allows to determine the cost of repair of the structures for a scenario of seismic demand, and by the percentage of vulnerability that the structures reached before the scenario characterized by a maximum acceleration value (PGA), it is not necessary to reinforce the buildings analyzed. / Tesis

En la actualidad, muchas de las viviendas construidas en los asentamientos periféricos de Lima Metropolitana utilizan los muros de piedra (pircas) como sistema de contención sin un debido estudio de su comportamiento. Por esta razón, este trabajo de investigación tiene por finalidad evaluar este tipo de sistemas haciendo uso de la teoría de los elementos finitos y definir si es posible modelar estas estructuras, de modo que sirva como punto de partida para futuras investigaciones. El procedimiento para elaborar esta tesis se detalla a continuación: En primer lugar, se hará revisión bibliográfica de los trabajos de investigación y ensayos previos hechos en el Perú en relación con estas estructuras. Asimismo, se recopilará información sobre las definiciones más importantes para el presente trabajo y relacionadas a la modelación numérica. Seguidamente, se profundizarán los conceptos vinculados con el uso del software Abaqus, el cual servirá para realizar el modelamiento de la estructura. Posteriormente, se calibrarán diferentes modelos teóricos realizados en Abaqus con los resultados obtenidos de los ensayos experimentales hechos a muros tipo pirca. Finalmente, se analizarán los resultados obtenidos de los modelamientos en el Software y se concluirá si es posible representar este tipo de estructura bajo la teoría de los elementos finitos. / Many houses built in peripheral settlements located in Lima Metropolitana currently have stone walls (pircas) as a containment system without having a due study of their behaviors. Therefore, this research aims to evaluate this type of systems using the finite element theory and identifying whether is possible to model these structures, so that it may be used as a starting point for future research. The elaboration process of this thesis will be as follows: first, a bibliographical review of previous research and essays related to these structures from Peru will be written, and key definitions for this study that are related to numerical modeling will be compiled. Thereafter, concepts related to the use of Abaqus software will be examined, which will help to model the structure; and then, different theoretical methods carried out in Abaqus will be calibrated with results coming from experimental tests on pirca walls. Finally, the results of models built from this Software will be analyzed and it will conclude whether is possible to represent this type of structure under the finite element theory.

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

La siguiente investigación se realiza por la necesidad de conocer alternativas que cambien la situación de distintos centros educativos que en los últimos años se han visto muy afectados a causa de los sismos ocurridos en nuestro país. Es de suma importancia conocer si los distintos centros educativos resistirán a sismos de grandes magnitudes y si necesitan un reforzamiento estructural para que presenten un buen desempeño o será necesario su demolición y una posterior reconstrucción de acuerdo a las nuevas normas de diseño sismorresistente. El objetivo general del presente proyecto de investigación consiste en definir la opción óptima en términos técnico-económicos entre las dos alternativas planteadas; la demolición y posterior reconstrucción de la estructura, o el reforzamiento de la estructura. Se usan como base en el siguiente proyecto distintas investigaciones de reforzamiento sísmico de los centros educativos en el Perú, investigaciones que persisten en evaluar la vulnerabilidad sísmica. En el presente trabajo se analizan de manera técnica y económica dos alternativas de reforzamiento en sentido longitudinal que serán la colocación de aletas de concreto armado y el cierre de paños con albañilería, métodos que serán aplicados en un pabellón típico considerando parámetros más desfavorables para posteriormente determinar la mejor opción respecto al costo de reparación o de construcción de un nuevo centro educativo. Finalmente, en esta investigación se concluye que es necesario tener no solo un análisis técnico sino también económico ya que en los proyectos de gran envergadura, en el país, cada nuevo sol (S/.) es vital para la elección de la mejor alternativa de mejoramiento o saneamiento de infraestructuras y se recomienda que las futuras edificaciones de centros educativos sean construidas bajo el sistema de pórticos duales, además de aislar la tabiquería de las columnas a fin de evitar la falla de columna corta que es tan recurrente.

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.

Las construcciones históricas representan parte de la identidad de los pueblos y son fuente importante de ingresos por el turismo, por lo que son de gran relevancia para el desarrollo de un país. En el Perú, existe un gran número de edificios patrimoniales de adobe siendo la iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, una de las construcciones más representativas de los Andes peruanos. Este templo, el cual está ubicado en la Plaza de Armas del pueblo de Andahuaylillas en Cusco, está conformado principalmente por una la nave alargada, el presbiterio, la torre de campanario y varias capillas laterales. Su conservación y preservación son labores complicadas por la fragilidad del material que la compone y la debilidad de sus conexiones estructurales, siendo necesaria la ejecución de diagnósticos estructurales y evaluaciones sísmicas. En esta tesis se presenta la aplicación de termografía infrarroja pasiva como procedimiento de diagnóstico para la detección general de daño estructural y el estudio de la influencia de ciertos elementos estructurales en la capacidad sísmica del arco triunfal de la iglesia. La termografía infrarroja pasiva es un ensayo no destructivo que permite medir y visualizar temperaturas en una superficie mediante la captación de la radiación infrarroja sin aplicar alguna estimulación externa. Esta técnica es recomendable para el diagnóstico de monumentos ya que no generar daño ni contacto directo con la superficie de estudio, encajando dentro de las filosofías modernas de conservación. En la presente evaluación, la aplicación de la termografía infrarroja pasiva permitió la identificación de elementos estructurales embebidos, cambio de material y grietas ocultas por intervenciones anteriores. La evaluación sísmica de una estructura puede ser realizada aplicando diferentes tipos de análisis. En esta tesis se evalúa el comportamiento sísmico del arco triunfal de la iglesia de Andahuaylillas considerando la aplicación del análisis estático no lineal. La evaluación se ejecutó con la finalidad de determinar la influencia de los muros adyacentes de las capillas laterales y ventanas en la capacidad lateral y patrón de agrietamiento del arco triunfal, para lo cual construyeron modelos de elementos finitos bidimensionales. Los resultados indicaron que la inclusión de muros laterales al arco triunfal incrementa su capacidad lateral en 44% , mientras que la omisión de ventanas en estos muros contribuye positivamente a la capacidad del arco en 13% respecto al modelo computacional que no las considera. / Tesis

El diseño de una estructura de concreto armado no termina cuando se han obtenido sus secciones y refuerzos de acero correspondientes; por el contrario, es cuando se inicia la verificación del desempeño en términos estructurales y económicos que va a tener esa estructura ante diferentes eventos sísmicos. El análisis no lineal estático Pushover es muy utilizado para evaluar la capacidad sísmica resistente de las estructuras, así como la evaluación de los posibles mecanismos de falla de la estructura ante un evento sísmico. En la presente tesis se realiza el estudio del análisis no lineal estático Pushover en pórticos planos de concreto armado de secciones rectangulares esbeltas, sometidos a cargas laterales incrementales. En la presente Tesis se desarrolló el programa de cálculo ANÁLISIS MATRICIAL AUTOMATIZADO PUSHOVER 2D (AMAP 2D) en la interfaz del programa Microsoft Excel 2010 con macros habilitadas (formato .xlsm), con el lenguaje de programación Visual Basic for Applications (VBA). El programa AMAP 2D nos reporta la curva de capacidad y el mecanismo de falla de la estructura correspondiente a las cargas laterales incrementales impuestas en el análisis, constituyéndose en una herramienta de consulta para los estudiantes y profesionales de Ingeniería Civil. Además el programa permite el cálculo de los diagramas momento-curvatura de las secciones cuando se tiene ingresado sus dimensiones, acero de refuerzo, modelo constitutivo del concreto, modelo constitutivo del acero y la carga axial correspondiente al elemento. / Tesis

Las pérdidas por sismo, es decir, los costos de reparación asociados a determinados escenarios de peligro sísmico pueden estimarse a partir de las curvas de fragilidad. En este trabajo se propone un método sencillo en el que se utiliza el costo de reposición total y los factores de daño asociados a los diversos estados límites. / Tesis

El reforzamiento incremental consiste en dos o más etapas de reforzamiento programado durante la vida útil de la edificación con la finalidad de disminuir los costos iniciales y evitar la interrupción prolongada de las actividades. El objetivo de este trabajo es evaluar la confiabilidad de las edificaciones con reforzamiento incremental en zonas sísmicas considerando los daños acumulados con un método probabilístico simplificado. Así mismo, se considera que el daño estructural se acumula en una serie de movimientos sísmicos hasta que se alcanza o supera un nivel de daño. El método propuesto consta de ocho pasos: (1) Definición de los estados de daño global (GDS) que resultan de la sectorización de la curva de capacidad de la edificación en un estado sin daños, obtenida a través de un análisis estático no lineal (Análisis Pushover) según Vision2000 (SEAOC, 1995). (2) Estimación de las curvas de momento-rotación modificadas de cada elemento dañado de la edificación asociada a cada GDS definido con un enfoque aproximado. Este método se basa en la evaluación de la rotación de las rótulas plásticas mediante la estimación de la curva de momento-rotación para cada elemento estructural. (3) Estimación de la curva de capacidad de la edificación para cada GDS considerando los elementos de daño a través de sus curvas de momento-rotaciónmodificadas. (4) Elaboración de las curvas de fragilidad sísmica para cada GDS con el método de evaluación del espectro de capacidad utilizando el software FRACAS (Rossetto et al., 2016), que utiliza espectros de respuesta inelástica derivados de acelerogramas de movimiento sísmicos para construir las curvas de fragilidad. (5) Determinación de las matrices de probabilidad de transición de daño para diferentes intensidades sísmicas utilizando los valores obtenidos en el paso anterior. (6) Implementación de un modelo de Cadenas de Markov para obtener la función de distribución de probabilidad de cada GDS después de un número determinado de sismos. (7) Estimación de la confiabilidad teniendo en cuenta el proceso de acumulación de daños debido a futuros sismos probables asumiendo un proceso de Poisson. (8) Estimación de la confiabilidad considerando el reforzamiento incremental en dos etapas. Esta metodología se aplica para determinar la confiabilidad de una edificación escolar con reforzamiento incremental. Se determina que la primera etapa se realiza a los 5 años y la segunda etapa a los 10 años. Además, para el estado de daño Funcional, se tiene que la confiabilidad de la edificación con reforzamiento incremental es 10% mayor que la edificación con reforzamiento convencional. / Tesis