Ante un sismo severo, un gran número de hospitales en el Perú se verían considerablemente afectados, dificultando el manejo de emergencias. Por tal motivo se hace necesario construir hospitales nuevos que tengan operatividad continua. Una alternativa que mejoraría la calidad y reduciría el tiempo de construcción de los nuevos hospitales sería el uso de prefabricados de concreto. Sin embargo, existen cuestionamientos referentes al comportamiento sísmico de las estructuras prefabricadas de concreto. Actualmente se han desarrollado sistemas de concreto prefabricado que permiten construir estructuras con comportamiento sísmico equiparable al de estructuras de concreto vaciadas in situ, denominados en la literatura como prefabricados emulativos. En este trabajo se estudió la factibilidad técnica de usar aislamiento sísmico y prefabricados emulativos de concreto en hospitales nuevos. Para tal fin se diseñó un edificio de un hospital representativo utilizando las normas peruanas E060, E030 Y E031. Se evaluó el desempeño del edificio usando como medida de daño criterios de derivas y aceleraciones globales del edificio, y también giros inelásticos en las rótulas de los elementos estructurales. Los resultados mostraron que el edificio luego de un sismo severo de PGA=0.675g (correspondiente a 2500 años de periodo de retorno) tendría un desempeño muy bueno permitiendo su ocupación inmediata. / Tesis

La infraestructura educativa tiene un papel importante en el desarrollo sostenible del Perú. Sin embargo, el país no cuenta con políticas adecuadas de protección financiera y gestión de riesgos que le permita asegurar los bienes y formular planes para la atención de emergencias, rehabilitación y reconstrucción. Uno de los elementos necesarios para lograr estas medidas es el conocimiento de la relación entre intensidad y daño o función de vulnerabilidad. En la actualidad existe un gran interés por estimar las pérdidas económicas directas debido a los daños por sismos en los edificios que cumplen las normas sísmicas. / Tesis

El objetivo principal de la investigación es analizar muros de albañilería confinada con aberturas sin reforzamiento mediante modelamiento de elementos finitos y evaluar la influencia que tienen estas aberturas, tanto en su rigidez como en su resistencia. Se analizaron muros de albañilería confinada con cinco diferentes relaciones de aspecto (hm/Lm: 0.60, 0.80, 1.00, 1.20 y 1.40). Para cada esbeltez de muro se modeló un muro sin aberturas y muros de dimensiones iguales con aberturas con 16 variaciones de dimensiones teniendo en total 80 modelos con aberturas y 5 modelos de muros sin aberturas. El modelamiento de los materiales de concreto y albañilería se hizo mediante macromodelamiento. El comportamiento no lineal del concreto se basó en el modelo de Hognestad. El comportamiento no lineal de la albañilería se estableció a partir de investigaciones experimentales previas. A cada modelo se empotró en la base y se le aplicó desplazamiento horizontal en la parte superior de los muros hasta alcanzar derivas de 0.007 a 0.008. De este modo se pudo obtener la máxima resistencia al cortante y la rigidez lateral de cada modelo. Se estableció la relación entre la resistencia de un muro sin aberturas y la resistencia con aberturas (pR=Ri/Ro). De igual manera para la relación entre la rigidez de un muro sin aberturas y la rigidez con aberturas(pK=Ki/Ko), para cuantificar la influencia de las aberturas. Procesando los datos se determinó que la relación entre el área de aberturas y el área del muro confinado (ra=Aa/Am) es el principal parámetro que se relaciona con la reducción de rigidez (pK) y la reducción de resistencia (pR) del muro con aberturas. Si consideramos como insignificante la reducción de la resistencia al corte en un 95%, se pudo concluir que en muros de albañilería confinada con aberturas de áreas menores al 2% del área total del muro no reducen significativamente ni la resistencia ni la rigidez frente a desplazamientos laterales. / The main objective of the research is to analyze confined masonry walls with unreinforced openings using finite element modeling and to evaluate the influence of these openings on both their stiffness and strength. Confined masonry walls with five different aspect ratios (hm/Lm: 0.60, 0.80, 1.00, 1.20 and 1.40) were analyzed. For each hm/Lm ratio a wall without openings and walls of equal dimensions with openings were modeled with 16 variations of dimensions having in total 80 models with openings and 5 models of walls without openings. The modeling of concrete and masonry materials was done using macromodeling. The nonlinear behavior of concrete was based in Hognestad model. The nonlinear behavior of masonry was established from previous experimental investigations. Each model was fixed at the base and horizontal displacement was applied to the top of the walls until drifts of 0.007 to 0.008 were reached. In this way, the maximum shear strength and lateral stiffness of each model could be obtained. The ratio between the resistance of a wall without openings and the resistance with openings (pR=Ri/Ro) was established. Similarly for the ratio between the stiffness of a wall without openings and the stiffness with openings (pK=Ki/Ko), to determine the influence of the openings. Processing the data, it was determined that the ratio between the area of openings and the area of the confined wall (ra=Aa/Am) is the main parameter related to the stiffness reduction (pK) and strength reduction (pR) of the wall with openings. If we consider as negligible the reduction of the shear resistance by 95%, it could be concluded that in confined masonry walls with openings of areas smaller than 2% of the total area of the wall, neither the resistance nor the stiffness against lateral displacements are significantly reduced.

En los últimos años se ha incrementado significativamente la construcción de viviendas utilizando muros de concreto. Debido a que las demandas sísmicas en términos de fuerzas y desplazamientos son importantes en nuestro país, los edificios construidos con este sistema deben tener una gran densidad de muros en sus dos direcciones de análisis y apoyados de la resistencia inherente que otorga los muros de concreto es que se construyen con bajas resistencia de concreto (entre 15 y 20 MPa) y espesor reducido (80, 100 y 120 mm). En muros de espesores reducidos resulta imposible confinar sus extremos con estribos a corto espaciamiento o usar doble malla de refuerzo. A las edificaciones que emplean estos muros se les denomina Edificios con Muros de Ductilidad Limitada (EMDL). En relación a los defectos constructivos que estas edificaciones presentan, se ha observado la presencia de fisuras por contracción de secado del concreto y a la formación de cangrejeras debido a la congestión de acero de refuerzo en su interior. Si a estas deficiencias constructivas se suma que las estructuras de concreto están inmersas ante sismos durante toda su vida útil, entonces es importante considerar una metodología de reparación y reforzamiento de los muros de ductilidad limitada luego de un evento sísmico severo. Ante el problema anterior, la presente tesis consiste en una propuesta de reparación y reforzamiento a partir de tres muros de ductilidad limitada luego de haber sido ensayados en laboratorio ante carga lateral cíclica. Dichos muros fueron llevados hasta un nivel de daño asociado al límite de reparación para luego volver a ser ensayados reparados y reforzados.

En la actualidad, el Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) cuenta con un estudio sobre vulnerabilidad y microzonificación en el Cusco elaborado a partir de registros de microtremores. Si bien es cierto, esto permitió la elaboración del mapa de vulnerabilidad de la ciudad, esta configuración del suelo resulta errática y heterogénea. Por ello, la presente investigación usará registros sísmicos de modo que nos permitan evaluar el comportamiento dinámico en tres zonas del Cusco utilizando la técnica del cociente espectral H/V. La técnica del coeficiente espectral o también conocido como el método HVSR se emplea para estimar de manera simple las características dinámicas del suelo y cuyo parámetro resultante es el periodo fundamental del lugar del sitio. Para dicho análisis, la información respecto a las estaciones en la ciudad del Cusco fue recopilada de la Red Acelerográfica UNI-CIP-SENCICO, donde se obtuvieron los reportes de distintos sismos captados por las estaciones. Posteriormente, esta data fue procesada a través del programa SEISMOPROCESSOR, el cual permitió obtener el espectro de amplitudes de Fourier de los sismos en sus tres componentes para, finalmente, conseguir el cociente espectral de los sismos y el periodo fundamental captado por las estaciones en los respectivos suelos.

Ações sísmicas ocorrem com pouca freqüência e intensidade no Brasil, porém ocorrem em países da América Latina situados na costa do Pacífico e em Portugal, despertando o interesse da engenharia brasileira nesse assunto. Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico para análise de estruturas metálicas aporticadas planas com comportamento elasto-plástico sob excitação aleatória induzida por sismos. Para simular as vibrações aleatórias, utiliza-se uma simulação tipo Monte Carlo fundamentada no ?Vento Sintético?, proposta pelo Prof. Mário Franco. Nessa simulação, combinações de séries de carregamentos harmônicos são geradas com suas amplitudes extraídas de uma Função de Densidade Espectral de Potência (PSDF) das acelerações do solo e com ângulos de fase obtidos por um algoritmo pseudo-aleatório. A PSDF utilizada é um modelo reduzido do modelo Kanai-Tajimi que determina combinações de séries adimensionais, onde seus resultados para o trecho elástico são calibrados com o espectro de resposta elástica sugerido em norma internacional. A integração numérica passo-a-passo no domínio do tempo é feita para cada função de carregamento adotando-se o método de Newmark. O efeito elastoplástico é modelado pelo conceito de rótulas plásticas, assim, a cada passo é verificada a formação da rótula. Se certa seção atingir o momento fletor de plastificação, o valor do momento permanece constante e introduz-se uma rótula nessa seção com rigidez a flexão nula, permitindo rotações finitas livres. Em caso de reversão da direção do momento fletor, a rigidez elástica é integralmente recuperada com a eliminação da rótula do modelo. Ao final desse processo, obtém-se uma grande quantidade de dados de resposta. Faz-se um tratamento estatístico desses resultados de modo a concluir, do ponto de vista da engenharia, a probabilidade de ocorrência dos eventos. Para validar a metodologia proposta, analisou-se um edifício com cinco pavimentos. Os resultados satisfatórios foram obtidos quando comparados com exemplos da literatura, além de apresentarem-se estável com relação a integração no tempo. / Seismic actions occur with low intensity and often in Brazil, however they occur in Latin-American countries on the Pacific Coast and in Portugal, arousing interest in this subject of the Brazilian engineering. In this work, a numerical model is presented for the analysis on the elastic-plastic behavior of steel planar framed structures under random seismic excitation. For random vibrations, a Monte Carlo type simulation is used. This simulation is based on the ?Synthetic Wind?, proposed by Prof. Mario Franco. In this simulation, combinations of series of harmonic loads are generated with their amplitude given by certain provided Power Spectrum Density Functions (PSDF) of ground acceleration and pseudorandomly set phase angles. The used PSDF is reduced model of the Kanai-Tajimi model that determine combinations of non-dimensional series whose results by the behavior elastic are adjusted by international codes Elastic Response Spectra. The step-by-step time integration is performed for each load function using the Newmark method. In order to model, the elastoplastic effect is used the plastic hinge concept. Therefore, at each step the hinge formation is verified. If a certain section reaches its full plastic bending moment, this value of moment is maintained and a hinge in that section is introduced in the model with null stiffness, allowing for free finite rotations. If the rotation in a certain hinged section is reversed, elastic behavior is restored by elimination of the hinge from the model. At the end of this process, a large quantity of response data is obtained. A statistic treatment of these results is performed, in the way that is possible conclude, from the engineering point of view, the probability of occurrence of these events. A statistic treatment based sound engineering conclusions is done for the happened probable events. In order to validate the proposed methodology, a five stories building is analyzed. Satisfactory agreement is obtained when compared to results from the literature, and the results are very stable with respect to the time integration.

O desenvolvimento de soluções para a classificação de ambientes de sedimentação ainda é um desafio, sobretudo em ambientes de deposição carbonáticos. Em reservatórios de óleo e gás offshore, onde a geometria dos ambientes deposicionais é fundamental para a estimativa de viabilidade técnica e econômica de exploração e produção, a discriminação destes ambientes depende de dados indiretos. Nesse sentido, a sísmica de reflexão e seus respectivos atributos funcionam como robusta ferramenta interpretativa. Grandes reservas de petróleo offshore se encontram em rochas carbonáticas constituídas, sobretudo, por calcita e dolomita. Estes minerais, no entanto, não apresentam resposta sísmica contrastante, já que a diferença de velocidade entre tais minerais é inexpressiva. A utilização da amplitude sísmica, unicamente, não possibilita diferenciar propriedades das rochas carbonáticas, tal como ocorre com rochas siliciclásticas. Compactação e hidrotermalismo são fatores pós-deposicionais que influenciam na alteração das características de rochas carbonáticas, e apresentam difícil detecção nas seções sísmicas. Tais fatores necessitam de uma abordagem que envolva as propriedades dos múltiplos atributos sísmicos para a respectiva caracterização. A técnica Self-Organizing Maps (SOM) consiste em ferramenta de análise e visualização de dados vetoriais dentro do espaço dimensional definido pelas variáveis. Trata-se de abordagem multi-atributos em que a identificação e classificação das amostras ocorre de maneira não supervisionada. Neste trabalho são utilizados dados sísmicos dos quais foi extraída a amplitude sobre um horizonte interpretado. Foram utilizados também os atributos do traço sísmico complexo, tais como: envelope, fase instantânea e frequência instantânea, além da impedância acústica e derivada espacial. Estes atributos foram escolhidos em função das características geológicas que representam. Além disso, tais atributos têm sido utilizados em outros trabalhos de classificação de fácies sísmicas. Após uma primeira análise SOM, tendo em vista o realce dos atributos de entrada, foi aplicada a Análise por Principais Componentes (APC). Com base nos componentes obtidos, foi realizada uma segunda análise SOM, obtendo-se assim os resultados que mais corresponderam ao sistema deposicional analisado. Foram identificados também clinoformas nos dados sísmicos, que apresentam correlação com a classificação dos resultados assim como um mapa de distribuição de rochas carbonáticas foi elaborado pela interpretação das classes identificadas correlacionando-as ao poço 1-SPS-0029 associando-o ao modelo de deposição de uma plataforma carbonática. / Developing solutions for classifying sedimentation environments is still quite a challenge, particularly in carbonate sites. It\'s crucial to use indirect data to differentiate the geometry of depositional environment of oil and gas offshore reservoirs when estimating the productions under technical and economical sights. Therefore, the seismic and its attributes work like a powerful interpretative tool. A great amount of oil reservoirs can be found in carbonate rocks, whose main constitution minerals are calcite and dolomite. Those minerals, however, don\'t offer a significantly contrasting response to seismic. The seismic amplitude, by itself, isn\'t a good property estimation to be used on carbonate rocks, as it is on the siliciclastic rocks. Compactation and hydrothermalism are post-depositional influencers on the alteration of carbonate rocks features, and they present a difficult detection on seismic sections. Those factors will need multiple seismic attributes to respective characterization. Self-Organizing Maps (SOM) appear as a tool for analysis and visualization of vectorial data within the dimensional space defined by the variables. That\'s a multi-featured approach whose samples identification and classification will occur in a non-supervisioned way. The use of SOM in this paper do not intend to substitute the interpretation of the results, but aims to pop up the intrinsic relations between used attributes. It has been interpreted a horizon, from which it was possible to take the amplitude on seismic as a first attribute. There have also been used acoustic impedance, spatial derivative and complex seismic trace attributes, like reflection strength, instant phase and instant frequency. Such attributes have been chosen by reflecting geological characteristics. After a previous SOM analysis, aiming to highlight raw attributes, there was applied the Principal Components Analysis (PCA). Based on obtained components, a second SOM was performed, leading to results that best corresponded to the depositional system analyzed. Besides, there were identified clinoforms on seismic data, which keep relation with classification of the result.

Tese de Doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Orientador: Francisco José Fonseca Ferreira / Co-orientadores: Alberto Pio Fiori, André Virmond Lima Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: O presente trabalho mostra a necessidade de incorporar ao planejamento dos programas sísmicos 2D e 3D estudos de riscos ambientais relativos à indução de movimentos de massa, escorregamentos, aceleração da erosão e seus subseqüentes assoreamentos. Aborda diretamente o tema através de levantamento de campo, análises e retro-análises, confecção de mapas a partir de técnicas atuais ao tempo que utiliza dados das próprias equipes sísmicas, tendo como base uma área situada no centro-sul do estado do Paraná, município de Pinhão, com ocorrências de rochas vulcânicas básicas e intermediárias a ácidas pertencentes à Formação Serra Geral. Os resultados mostraram que as atividades das equipes sísmicas, especialmente as detonações, podem promover, incrementar ou alterar o nível de suscetibilidade do meio físico aos riscos citados. As principais áreas de risco às atividades das equipes sísmicas são indicadas na Carta de Suscetibilidade à Erosão e Movimentos de Massa, as quais se relacionam aos seguintes fenômenos: erosão e ruptura de blocos de rochas em áreas de solos litólicos e cambissolos; erosão por ravinamento; escorregamento de taludes em solos mais desenvolvidos, onde houve retirada da cobertura vegetal em declividades maiores que 20%, predominantes em basaltos; escorregamento de taludes nas áreas de colúvios; erosão/voçorocamento em áreas onde houve desmatamento, atividade antrópica concentrada e elevação do nível de base local, entre outros. Finalmente, são propostas medidas preventivas para os eventos cadastrados, como: distância de segurança do ponto de detonação ao local das ocorrências em função das cargas; períodos do ano mais adequados para a execução de programas sísmicos em áreas suscetíveis em função das precipitações, entre outros. / Abstract: The current research shows the need to incorporate in the management of seismic programs (2D and 3D) studies of environmental risks relative to landslides induction, erosion acceleration and their further sedimentation (assoreamento). The topic is directly treated through field work, analysis and back-analysis, and map confections according to modern techniques. The data has been acquired from seismic companies, and the field area is located at south-center of the Paraná state, Pinhão county, in basic to acid volcanic rocks of the Serra Geral formation. The results show that the company seismic activities, specially blasting, could promote, increment and alter the risk susceptibility level of the environment. The main areas for company seismic activity risks are presented in the susceptibility map of erosion and landslides, which are related to the following phenomenas: (a) erosion and failure of rock blocks in litólico and cambissolo soil areas; (b) erosion through ravinamento, mass wasting in well developed soils, where the vegetation was removed with declivity more than 20% mainly in basalts; (c) mass wasting in colluvial areas; (d) erosionIvoçorocamento in deforest areas, concentrated human activities, elevation of the local base level; and others. Finally, preventive actions for the studied events as: safety distance of the blasting point to the place of the events as a function of the charges, ideal periods of the year for the execution programs in susceptible areas as function of precipitation between others.

Ações sísmicas ocorrem com pouca freqüência e intensidade no Brasil, porém ocorrem em países da América Latina situados na costa do Pacífico e em Portugal, despertando o interesse da engenharia brasileira nesse assunto. Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico para análise de estruturas metálicas aporticadas planas com comportamento elasto-plástico sob excitação aleatória induzida por sismos. Para simular as vibrações aleatórias, utiliza-se uma simulação tipo Monte Carlo fundamentada no ?Vento Sintético?, proposta pelo Prof. Mário Franco. Nessa simulação, combinações de séries de carregamentos harmônicos são geradas com suas amplitudes extraídas de uma Função de Densidade Espectral de Potência (PSDF) das acelerações do solo e com ângulos de fase obtidos por um algoritmo pseudo-aleatório. A PSDF utilizada é um modelo reduzido do modelo Kanai-Tajimi que determina combinações de séries adimensionais, onde seus resultados para o trecho elástico são calibrados com o espectro de resposta elástica sugerido em norma internacional. A integração numérica passo-a-passo no domínio do tempo é feita para cada função de carregamento adotando-se o método de Newmark. O efeito elastoplástico é modelado pelo conceito de rótulas plásticas, assim, a cada passo é verificada a formação da rótula. Se certa seção atingir o momento fletor de plastificação, o valor do momento permanece constante e introduz-se uma rótula nessa seção com rigidez a flexão nula, permitindo rotações finitas livres. Em caso de reversão da direção do momento fletor, a rigidez elástica é integralmente recuperada com a eliminação da rótula do modelo. Ao final desse processo, obtém-se uma grande quantidade de dados de resposta. Faz-se um tratamento estatístico desses resultados de modo a concluir, do ponto de vista da engenharia, a probabilidade de ocorrência dos eventos. Para validar a metodologia proposta, analisou-se um edifício com cinco pavimentos. Os resultados satisfatórios foram obtidos quando comparados com exemplos da literatura, além de apresentarem-se estável com relação a integração no tempo. / Seismic actions occur with low intensity and often in Brazil, however they occur in Latin-American countries on the Pacific Coast and in Portugal, arousing interest in this subject of the Brazilian engineering. In this work, a numerical model is presented for the analysis on the elastic-plastic behavior of steel planar framed structures under random seismic excitation. For random vibrations, a Monte Carlo type simulation is used. This simulation is based on the ?Synthetic Wind?, proposed by Prof. Mario Franco. In this simulation, combinations of series of harmonic loads are generated with their amplitude given by certain provided Power Spectrum Density Functions (PSDF) of ground acceleration and pseudorandomly set phase angles. The used PSDF is reduced model of the Kanai-Tajimi model that determine combinations of non-dimensional series whose results by the behavior elastic are adjusted by international codes Elastic Response Spectra. The step-by-step time integration is performed for each load function using the Newmark method. In order to model, the elastoplastic effect is used the plastic hinge concept. Therefore, at each step the hinge formation is verified. If a certain section reaches its full plastic bending moment, this value of moment is maintained and a hinge in that section is introduced in the model with null stiffness, allowing for free finite rotations. If the rotation in a certain hinged section is reversed, elastic behavior is restored by elimination of the hinge from the model. At the end of this process, a large quantity of response data is obtained. A statistic treatment of these results is performed, in the way that is possible conclude, from the engineering point of view, the probability of occurrence of these events. A statistic treatment based sound engineering conclusions is done for the happened probable events. In order to validate the proposed methodology, a five stories building is analyzed. Satisfactory agreement is obtained when compared to results from the literature, and the results are very stable with respect to the time integration.