La conservación de un monumento histórico comprende todas aquellas actividades que prolongan la duración de su herencia cultural y que permiten su utilización en la actualidad y en el futuro. Las intervenciones requeridas para su conservación apelan al conocimiento de la geometría, del estado de conservación de las construcciones y de los materiales que las integran. Es por ello que una de las etapas que se llevan a cabo para la conservación de un monumento histórico es el diagnóstico de su estado actual. Existen varios métodos y técnicas de los cuales aquellos que no alteran la integridad del monumento son los más adecuados. En función de estas consideraciones, la presente tesis tiene como objetivo contribuir con la conservación de monumentos históricos mediante la aplicación de ensayos sónicos y ultrasónicos como herramientas de diagnóstico estructural. Para este fin se realizó una revisión de la literatura de estas metodologías. Se aplicaron ensayos sónicos y ultrasónicos a diversos materiales que están presentes en las construcciones patrimoniales. Se construyeron dos muros de prueba y se obtuvieron imágenes en 2D llamadas tomografías las cuales representaron satisfactoriamente el estado interno de los muros. Se determinaron las propiedades mecánicas como módulo de elasticidad y módulo de poisson del adobe de Huaca de la Luna mediante ensayos de ultrasonido. Estos ensayos sirvieron también para crear tomografías de las unidades de adobe y evaluar cualitativamente su variabilidad. Finalmente ensayos sónicos y un análisis de Impacto eco se realizaron en sub-elementos estructurales de este monumento. En la Iglesia de Andahuaylillas se realizaron ensayos sónicos con el fin obtener tomografías y determinar el estado interno de algunos de sus sub-elementos estructurales. Los resultados obtenidos muestran que con estos ensayos se pueden determinar las propiedades dinámicas de los materiales como en el caso de Huaca de la Luna y se puede evaluar el estado interno de subelementos estructurales mediante la creación de imágenes en 2D como se realizó en Huaca de la Luna y en la Iglesia de Andahuaylillas. / Tesis

En los últimos años, se ha intensificado la construcción de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) por poseer un menor costo de construcción con relación a edificios tradicionales, enfocado para sectores emergentes. Sin embargo, aún no se tienen registros de su comportamiento ante eventos sísmicos por ser construcciones nuevas. Las investigaciones que se han realizado evaluaron el desempeño sísmico solamente para el estado límite de colapso [1] o está basado en la opinión de expertos [2]. El objetivo del proyecto es contribuir a mejorar la seguridad de las viviendas peruanas mediante el estudio analítico de la vulnerabilidad sísmica de edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL) ante diversas intensidades sísmicas para la costa central del Perú. Para ello, primero se caracterizó la tipología a través de un modelo representativo y se evaluaron las respuestas sísmicas de la estructura mediante un Análisis Dinámico Incremental (IDA, por sus siglas en inglés) [3]. Luego, se obtuvieron curvas de fragilidad para cada demanda sísmica, que mide su probabilidad de excedencia. Finalmente, se obtuvo el desempeño sísmico a través de curvas de vulnerabilidad que estiman el costo de reparación esperado, basado en el reporte FEMA 58 [4]. Los resultados obtenidos permitirán evaluar las pérdidas económicas de la tipología de vivienda EMDL y posibilitarán la elaboración de planes de reparación después de un evento sísmico. / Tesis

El presente trabajo se desarrolla dentro del marco del convenio entre el Banco Mundial, el CISMID y la PUCP, titulado “Propuesta técnica de actualización del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) para incorporar el reforzamiento incremental en las edificaciones escolares tipo 780 construidas antes de 1997". Esta tesis se centra en el estudio de la respuesta dinámica de dos módulos con características de un aula representativa de un edición escolar tipo 780 construido antes de 1997 (tipo 780-Pre), sin y con reforzamiento, a través de ensayos en una mesa vibradora unidireccional. El edificio escolar tipo 780-Pre, presenta el problema de columnas cortas y elevada flexibilidad lateral. La técnica de reforzamiento estudiada consistió en la inserción de diagonales de acero en forma de cruz integrados a un marco de acero entre los pórticos de CA existentes. Además, consistió separar los tabiques de albañilearía mediante juntas de una determinada longitud y medida. Los módulos fueron escalados en la proporción de 1:2 debido a la capacidad del simulador de sismos del laboratorio de estructuras de la PUCP. Además, los módulos se construyeron siguiendo el proceso constructivo convencional, tanto los pórticos de CA como las estructuras de refuerzo de acero. Para los ensayos de simulación dinámica (fases) en la mesa vibradora, los módulos se instrumentaron con sensores de desplazamiento lineal y con acelerómetros. Antes de dar inicio a cada fase, se hizo un ensayo de vibración libre. Cada fase corresponde a un desplazamiento nominal de la señal comprimida del registro de aceleraciones correspondiente al terremoto del 31 de Mayo de 1970. Cada módulo fue sometido a cuatro (4) fases y cinco (5) vibraciones libres. Los resultados de los ensayos demuestran que: (1) Se logró reproducir la falla tipo corte de los edificios escolares 780 - Pre, en el módulo (Módulo 780 - Pre) según lo previsto por el análisis teórico, el módulo después del ensayo no perdió su estabilidad global. (2) Con el sistema de reforzamiento con marcos y diagonales de acero y la liberación de juntas (a partir de 50 cm de la base del parapeto) se evitó la formación de columna corta en el módulo y lo cual dio inicio a la falla por exo-compresión. (3) El sistema de reforzamiento permitió mejorar considerablemente el desempeño del módulo, reduciendo los daños en cada fase de ensayo de simulación dinámica. / Tesis

El creciente desarrollo de proyectos en el Perú, que involucran el uso de aisladores sísmicos, trae consigo la necesidad de investigar en detalle ciertos aspectos que influyen en la respuesta estructural de estas edificaciones, un aspecto relevante y recientemente actualizado en el estándar ASCE 7-16 es el relacionado a la respuesta torsional de sistemas sísmicamente aislados. En razón de lo indicado, es reconocido que la demanda sísmica característica de una región particular influye sobre la respuesta que posean las estructuras, por ello, el presente trabajo discute sobre la aplicación directa de las expresiones para estimar la máxima respuesta torsional de estructuras sísmicamente aisladas en el Perú, según el código ASCE 7 en sus versiones 2010 y 2016; para tal propósito, múltiples análisis numéricos se realizaron sobre la base de estructuras aporticadas, estableciéndose en las mismas: tres relaciones de aspecto en planta, dos alturas típicas, tres porcentajes diferentes de excentricidad (del orden de 0%, 5% y 10%) y múltiples acciones sísmicas espectro-compatibles, aplicadas de forma bidireccional, tanto para demandas de diseño (con Tr=500 años) como para máximas consideradas (con Tr=2500 años). Encontrándose finalmente, que para el caso de suelos rígidos y zonificación sísmica 4 del Perú, es posible plantear expresiones de mejor ajuste basadas en los códigos ASCE 7-10 y ASCE 7-16, todo ello establecido como producto del análisis de las relaciones entre métodos estáticos y dinámicos (espectral y tiempo-historia). / Tesis

En un sismo severo las ondas sísmicas someten a las edificaciones a grandes deformaciones y aceleraciones que generan incursiones inelásticas, y daño en la estructura y el contenido. Para controlar o evitar las incursiones inelásticas surge la alternativa de la aislación basal que consiste en la separación del movimiento del suelo mediante un sistema de elementos flexibles. El sistema de aislamiento sísmico se ha venido empleando en el mundo desde el año 1969 mientras que en el Perú recién desde el año 2011 se está empezando a usar estos sistemas. Debido a que en el país no existe una norma para el análisis de las edificaciones aisladas, se han venido empleando normas internacionales junto a normas locales y una interpretación ingenieril de la sismicidad peruana. La dinámica de un edificio aislado logra un nuevo sistema flexible que origina que el periodo fundamental de la estructura incremente, de tal manera que la estructura se encuentre en una zona de menor demanda sísmica. Además, la dinámica logra un aumento de amortiguamiento mayor al 5% únicamente en los modos que originan deformaciones predominantes del sistema de aislamiento. La curva fuerza desplazamiento de un aislador elastomérico puede ser idealizada por un modelo bilineal que permite caracterizar el comportamiento no lineal de los aisladores. También, el comportamiento del dispositivo se puede representar mediante un modelo lineal con una rigidez equivalente junto a un amortiguamiento equivalente de fluido viscoso que disipe la misma cantidad de energía que el modelo bilineal. En este trabajo se propone un procedimiento general de diseño de un edificio aislado en base a los requerimientos de diseño propuestos por los códigos internacionales y locales. Se usó como ejemplo un edificio hospitalario representativo de la práctica en Perú. Se realizó el predimensionamiento inicial del sistema de aislamiento empleando el modelo de un grado de libertad. Luego, se hizo un diseño preliminar usando un proceso iterativo de análisis lineal espectral con propiedades nominales que consiste en modificar las propiedades de la estructura y del sistema de aislamiento hasta que se cumpla con los objetivos de diseño propuestos. Se sugirió para el análisis espectral reducir los límites máximos permitidos por las normas en un 30%; de este modo se deja una holgura para el análisis posterior que debe incluir la variabilidad de los dispositivos. En el diseño definitivo de la estructura aislada se siguió otro proceso iterativo usando análisis tiempo historia no lineal y considerando la variabilidad de las propiedades nominales de los dispositivos. Finalmente, se realizó el diseño de un elemento no estructural (tabique) usando espectros de piso que muestran la tendencia de los armónicos predominantes que reciben los elementos no estructurales en su base. / Tesis

En este trabajo se desarrollaron herramientas para estimar el desempeño sismorresistente y para cuantificar las posibles pérdidas materiales (daño) en los edificios de muros de ductilidad limitada (EMDL), que se están convirtiendo en una alternativa viable para la vivienda económica en el Perú. Para estimar las 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. / Tesis

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. / Tesis

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. / Tesis

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. / Tesis

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. / Tesis