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.

A partir de 1997, la norma peruana de diseño sismorresistente establece requisitos de rigidez más exigentes que los indicados en las normas anteriores. Los edificios educativos diseñados en base a las normas sismorresistentes anteriores a 1997, conocidos como edificios 780-Pre, son estructuras flexibles que han tenido mal desempeño en los terremotos ocurridos en el país, en especial durante los eventos de Nazca 1996, Arequipa 2001 y Pisco 2007. En la actualidad, el Perú cuenta con un amplio número de edificios escolares vulnerables, 780-Pre, que necesitan ser intervenidos. El presente trabajo evaluó la vulnerabilidad de un edificio representativo tipo 780-Pre de dos niveles ubicado en la zona sísmica 4 y construido sobre un suelo intermedio (S2). La evaluación se realizó empleando métodos de análisis no lineales, estático y tiempo historia para un sismo raro de 500 años de periodo de retorno. Se calificó el desempeño utilizando los criterios propuestos por Federal Emergency Management Agency (FEMA 356) y el Comité Visión 2000 de The Structural Engineer Association of California (SEAOC). Se plantearon dos alternativas para mejorar el desempeño empleando disipadores histéricos de cortante (Shear Links). Para cada alternativa, se estimó la respuesta no lineal del edificio y se calificó su desempeño. La primera alternativa consistió en colocar los dispositivos histeréticos sobre un soporte de acero (arreglo Chevron) apoyado sobre los tabiques que conforman los alfeizares de las ventanas (alternativa CM). Esta alternativa resultó medianamente efectiva, ya que los dispositivos debían tener fuerzas máximas por debajo de la resistencia de la tabiquería en la que se instalaban. Con esta alternativa, se logró evitar el colapso de la edificación para el sismo raro, pero no el daño extensivo que se busca evitar en edificaciones esenciales. La segunda alternativa consistió en retirar los muros de albañilería y colocar los dispositivos histeréticos sobre un soporte de acero (arreglo Chevron) apoyado en las vigas y zapatas (alternativa SM). Con esta alternativa se pudieron instalar dispositivos de mayor capacidad, logrando que la edificación se mantenga funcional frente a un sismo de 500 años de periodo de retorno. Con ambas alternativas se logra evitar el colapso y solo es posible dar protección completa instalando dispositivos histeréticos de mayor capacidad conectados directamente al sistema estructural retirando previamente la tabiquería existente.

En la actualidad existen en el mercado dispositivos de disipación de energía que podrían ser empleados en el reforzamiento de edificaciones importantes en el país. En este trabajo se discuten los objetivos que debe alcanzar un proyecto de reforzamiento y se revisan las estrategias y técnicas utilizadas para el reforzamiento de edificaciones. Se hace una breve presentación de los dispositivos de disipación de energía y se explica el funcionamiento de los disipadores de fluido viscoso. Para estimar la respuesta dinámica de los edificios con sistemas de amortiguamiento, se explican procedimientos con análisis tiempo-historia y por medio de métodos espectrales. Se resume una metodología para desarrollar el reforzamiento de edificaciones empleando disipadores, y se desarrolla como ejemplo el diseño del sistema de protección para una edificación educativa. Los resultados del trabajo muestran que con el sistema de protección diseñado, la edificación estudiada podría alcanzar un amortiguamiento efectivo del orden del 25%, y la deriva y las solicitaciones internas se reducirían por un factor del orden de 0.6. El costo de los dispositivos para la edificación presentada se estimó en US$ 45 por metro cuadrado de área construida.

Durante terremotos severos, las estructuras pueden sufrir daños debido a las incursiones inelásticas que experimentan. Hoy en día existen en el mercado sistemas de aislamiento y disipación de energía que se instalan en los edificios con el fin de reducir el daño. Los sistemas de disipación de energía liberan la energía sísmica de entrada en forma de amortiguamiento, mientras que los sistemas de aislamiento sísmico permiten reducir la energía sísmica de entrada. En nuestro país se vienen desarrollando proyectos de edificios nuevos con aislamiento y disipadores de energía, lo cual de alguna manera ha motivado el presente estudio. En este trabajo se desarrolló el diseño del sistema de disipación de energía para un edificio aporticado de 7 pisos que tiene una deriva de entrepiso cercana al 1%, bajo las solicitaciones de la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente. Se definió como objetivo de desempeño lograr que el edificio se comporte con daño moderado ante un sismo de 500 años de periodo de retorno. Para el sistema de pórticos empleado, la deriva asociada a este nivel de daño es cercana a 0.55%. El diseño del sistema de disipación se orientó a lograr que la deriva se mantuviera por debajo de este valor. Se estudiaron alternativas de arreglo Chevron para amortiguadores lineales y no lineales. La mejor alternativa consistió en 56 disipadores no lineales, dispuestos en todos los pisos. Con la solución obtenida se logró un amortiguamiento equivalente de 24 % y se logró reducir la deriva a 0.56%. Las fuerzas desarrolladas en los disipadores fueron del orden de las 50ton. Los resultados del presente trabajo indican que el sistema diseñado permitirá reducir la deriva en un 40%, y que el daño se mantendría, en teoría, por debajo del umbral de moderado frente a sismos raros (500 años de período de retorno). Es necesario que la actual Norma Peruana de Diseño Sismorresistente incluya un capítulo para el diseño los sistemas modernos de protección sísmica.

Las mejoras continuas de la ingeniería de materiales nos permiten diseñar cada vez puentes más ligeros y de mayor longitud. Sin embargo, a pesar de que los puentes peatonales pueden cumplir los estados de carga de servicio o resistencia, la normativa peruana no contempla una revisión de la respuesta vibratoria de los puentes peatonales bajo cargas de servicio. Esto ocasiona que muchas veces se tienen problemas de vibración una vez entren en funcionamiento. Mucho menos existen normas o criterios en caso este tipo de problemas se presenten. Así se tiene la presente investigación la cual empieza con una revisión del estado del arte sobre vibración de puentes peatonales. Luego se hace una un levantamiento de la estructura en campo que permitan obtener los datos suficientes para modelar la estructura y obtener sus propiedades dinámicas basados en un software de elementos finitos. Posteriormente se propone el control de las vibraciones incorporando amortiguadores de masa y como segunda alternativa usando amortiguadores viscosos. A partir de ambos diseños y los datos obtenidos se comparará la respuesta de ambas propuestas. / Continuous improvements in materials engineering allow us to design ever lighter and longer bridges. However, despite the fact that pedestrian bridges can comply with the service load or resistance states, Peruvian regulations do not contemplate a review of the vibration response of pedestrian bridges under service loads. This causes that many times there are vibration problems once they are in operation. Much less are there rules or criteria in case this type of problem arises. Thus, we have the present investigation which begins with a review of the state of the art on vibration of pedestrian bridges. Then a survey of the structure is made in the field to obtain sufficient data to model the structure and obtain its dynamic properties based on finite element software. Subsequently, the control of vibrations is proposed incorporating mass dampers and as a second alternative using viscous dampers. From both designs and the data obtained, the response of both proposals will be compared.

Los sistemas de disipación de energía ya tienen disponibilidad comercial en Perú y ya se están desarrollando proyectos importantes de edificios nuevos así como reforzamientos de edificios existentes empleando estas tecnologías de protección sísmica. Varios países ya disponen de códigos para el análisis y diseño de edificaciones con dispositivos de disipación de energía sin embargo, nuestro país aún no cuenta con una norma propia al respecto. El objetivo de esta tesis es desarrollar procedimientos de análisis y diseño de estructuras con disipadores que sirvan de base para una futura norma local. Con este fin se estudian normas internacionales relevantes como ASCE 7 y FEMA, así como investigaciones importantes realizadas sobre esta materia. Se muestra que los llamados métodos simplificados desarrollados en los códigos americanos para estructuras con disipadores son de gran utilidad para obtener estimaciones de las respuestas sísmicas inelásticas. Se muestra que bajo ciertas condiciones una estructura con disipadores y comportamiento inelástico del sistema sismorresistente puede ser representada como una estructura con rigidez lineal equivalente y amortiguamiento viscoso equivalente. Los métodos simplificados fueron implementados en conjunto con la norma peruana sismorresistente E.030. Estos procedimientos se aplicaron a una estructura regular de concreto armado de 5 pisos ubicada en la costa peruana y empleando dos tipos de dispositivos: disipadores de fluido viscoso y disipadores TADAS. Los resultados de los métodos simplificados propuestos fueron evaluados con los resultados de análisis tiempo historia no lineales y se obtuvieron en general predicciones conservadoras para los desplazamientos de entrepiso y los cortantes sísmicos basales. En base a estos resultados se concluye que los métodos simplificados deberían ser incluidos en una futura norma peruana de estructuras con disipadores. / Tesis

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

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.

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