Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En la presente tesis se estudian los dos terremotos de mayor magnitud ocurridos en el sur de Chile durante el 21 y 22 de mayo de 1960. El sismo Mw 8.1 del 21 de mayo generó una serie de réplicas y daños en la península de Arauco. El sismo Mw 9.5 del 22 de mayo es conocido como el terremoto más grande de la era instrumental, lo cual se atribuye a su gran extensión desde el sur de la península de Arauco hasta el Punto Triple Chileno que generó un tsunami transoceánico que opacó el impacto causado por el terremoto del día anterior. Dado que el conocimiento de los patrones espaciales para ambos sismos es actualmente incompleto, en esta tesis se estiman modelos de deslizamiento estático para los terremotos Mw 8.1 del 21 de mayo y Mw 9.5 del 22 de mayo de 1960. Se generan acelerogramas artificiales a partir de nuevos modelos de ruptura, con lo cual se modelan acelerogramas sintéticos de campo cercano de ambos sismos. Para una validación metodológica se estudian previamente los terremotos Mw 9.0 de Tohoku-Oki (2011) y Mw 8.8 de Maule (2010). Se aplica la metodología estocástica de falla finita implementando funciones de transferencia de amplificación del suelo y simulando registros que se comparan con las observaciones en borehole y en superficie del terremoto de Tohoku-Oki. Se implementa el método de inversión de deslizamiento cosísmico reproduciendo de buena manera los modelos de ruptura ya existentes del terremoto de Maule. También se generan acelerogramas sintéticos comparables con las observaciones de este terremoto. Como resultado de aplicar estos métodos a los terremotos del 21 y 22 de mayo de 1960, se muestra que el terremoto Mw 8.1 del 21 de mayo ocurre en la zona más profunda del contacto interplaca, alcanzando deslizamientos máximos de 4.6 m bajo la península de Arauco. Además se obtienen PGA de 0.6 g que es consistente con los daños observados en las ciudades cercanas al epicentro. Con respecto al terremoto Mw 9.5 del 22 de mayo, se observa que el modelo rompe más de 900 km de extensión, con máximos deslizamientos de 42 m frente a la Isla de Chiloé, y otros deslizamientos mayores a 20 m bajo la ciudad de Valdivia. Estas zonas de alto deslizamiento sumado a los efectos de sitio controlarían los PGA calculados, que para la Isla de Chiloé y Valdivia superaron 1 g. Por otro lado, los modelos de ruptura obtenidos son sustancialmente diferentes a los resultados de otros autores, debido principalmente a la incorporación de deformaciones horizontales del segmento norte del área de ruptura. Estos datos de deformaciones contienen probablemente gran parte del postsísmico del terremoto. Finalmente, se concluye que los modelos poseen incertidumbres a causa del sesgo de los datos utilizados, por lo cual la interpretación de estos resultados debe realizarse con cuidado.

Esta tesis empieza con una revisión de la literatura acerca de la ocurrencia de terremotos, sus causas y el impacto que pueden generar. Asimismo, se realiza un análisis de vulnerabilidad en Lima que muestra características que permiten determinar el nivel de vulnerabilidad física, como el tipo de suelo y la calidad de la infraestructura. Además, se explora el nivel de ingresos y la densidad poblacional de la metrópoli que son características que determinan el nivel de vulnerabilidad socioeconómica. El análisis de la vulnerabilidad revela que, frente a la ocurrencia de un sismo de gran magnitud en Lima, el distrito del Cercado de Lima es vulnerable debido a la calidad de su infraestructura en el Centro Histórico de Lima y al nivel de ingresos per cápita por hogares. Se formula y resuelve un modelo de programación lineal entera que tiene como finalidad determinar los mejores lugares para localizar almacenes de bienes de ayuda humanitaria en el Cercado de Lima minimizando los costos de localización y transporte. Para esto, se consideran 10 nodos demandantes y 13 nodos ofertantes (almacenes). Además, se consideran parámetros de cobertura de demanda, costos y presupuestos de transporte y localización y cantidad de viajes por vehículo. El análisis parte con valores iniciales para estos parámetros que se irán aumentando en 10 corridas distintas para observar el comportamiento del modelo y determinar los valores en los que los costos se minimizan. Al realizar todas las corridas, se aprecia que el valor de la cobertura es el que influye más en los resultados del modelo debido a que cuando su valor incrementa, el costo total se ve más reducido en comparación a cuando los otros parámetros aumentan su valor y la cobertura se mantiene constante. Finalmente, los resultados indican que con un presupuesto de transporte de S/ 20 por vehículo, una cobertura de 1 500 kits por cada almacén – nodo demandante y un viaje por vehículo se puede atender completamente la demanda total utilizando 7 almacenes provisionales y 63 vehículos, cuyo costo total seria de S/ 44 106.48, el cual es el menor costo obtenido en todas las corridas del modelo.

Este proyecto de tesis presenta el diseño del módulo central de un sistema de adquisición de datos de alta resolución, denominado “Módulo de Concentración y Administración de datos”, que será utilizado en las estaciones de monitoreo del proyecto de investigación “Perú-Magneto” (Instituto de Radioastronomía de la Pontificia Universidad Católica del Perú), para el estudio de señales geofísicas precursoras de eventos sísmicos. El módulo tiene como funcionalidad principal la digitalización simultánea (conversión analógica a digital) de diez canales y la transferencia de los datos al computador central de la estación para su almacenamiento. Se compone de tres subsistemas: digitalizador, controlador y administrador, complementados con un receptor GPS para la sincronización y referencia en el tiempo de los datos y con un software de aplicación para la comunicación con el computador de la estación. La definición de los dispositivos y las interfaces de las diferentes secciones digitales se realizó con base en el menor consumo energético y costo. De igual modo, la arquitectura del módulo fue determinada con especial atención de lograr la mayor flexibilidad y actuación sobre el ruido, aspectos que han sido cubiertos con base a una arquitectura modular y que se ajusta a la tendencia de evolución de los sensores inteligentes que integran dispositivos digitales en el lado de la captura de la señal analógica (captura en fuente). El módulo fue probado mediante el software de simulación “Proteus” que permitió optimizar el diseño, logrando un consumo total máximo de 410 mili-Watts y una frecuencia de muestreo variable por canal (máximo 70 muestras por segundo), lo que es adecuado para la adquisición de las señales precursoras.

El Perú está situado en la zona volcánica denominada como el Cinturón de Fuego del Pacífico, por lo que nos encontramos en un constante riesgo sísmico. El último gran sismo que sacudió al Perú en el año 2007, originó la pérdida de una gran cantidad de viviendas y construcciones. Debido a esto, los nuevos hogares en el Perú deberán tener sistemas que faciliten la evacuación de las personas. Por tanto como alternativa de solución a esta problemática, se propone un sistema automático que apoye en la evacuación de personas de una vivienda en caso ocurra un terremoto. El sistema estará dividido en tres dispositivos: móvil, actuador de cerradura y sensor sísmico. Las funciones del móvil se dividen en dos modos: normal y emergencia. En el modo normal es capaz de desplazarse autónomamente, decir la hora y saludar a los miembros de la familia que llegan al hogar. En el modo emergencia se encargará de emitir sonidos de emergencia cuando ocurra un sismo y buscar a personas incapacitadas después del terremoto. El móvil también cuenta con un kit de emergencia el cual podrá ser desmontable por cualquier persona, la que contendrá herramientas de emergencia para su uso. La función del actuador de cerradura se centra en abrir la puerta en dos situaciones: En el modo normal, se abre la puerta cuando una persona presenta su tarjeta-llave, mandando la información de esa llave al móvil para que pueda ser identificado y en el modo de emergencia, cuando ocurre un sismo. El dispositivo sísmico enviará una señal en la cual abrirá la puerta para evitar que el siniestro descuadre el marco y se atasque la puerta. El último dispositivo es el sensor sísmico. Este estará constantemente monitoreando alguna actividad telúrica. Cuando éste detecte un temblor enviará una señal para que la puerta se pueda abrir y de esa manera dejar la ruta de escape libre. El dispositivo móvil funciona a baterías. Cuando el móvil esté con su batería baja, se dirige a su base de cargado en la cual recargara su batería lo que le da una larga autonomía al sistema

La gran variedad de desastres naturales que han ocurrido en el Perú ha generado numerosos impactos sociales, económicos y ambientales deviniendo en la necesidad de implementar mejoras en los planes de gestión de riesgos y desastres. El Perú es susceptible a sufrir dichos impactos a causa de movimientos telúricos. Por ello, surge la necesidad de evaluar la vulnerabilidad a través de una perspectiva integral que permita reflejar la situación social y física de un área específica. Por lo tanto, esta investigación tiene como objetivo contribuir a la mejora de los planes de gestión de riesgos y desastres; para ello, propone una metodología de análisis de vulnerabilidad global que integra la evaluación de la vulnerabilidad física (basado en las características físicas de la infraestructura) con la vulnerabilidad social como resultado de las principales variables sociodemográficas, seleccionadas en este estudio. Con el fin de determinar la vulnerabilidad global de un área específica primero fue necesario determinar cada componente, social y físico, por separado. Para el aspecto físico de la vulnerabilidad, se propone utilizar como proxy la cantidad de escombros generados después de un evento sísmico. Para el aspecto social de la vulnerabilidad, se propone el uso de indicadores sociales representativos para la zona de estudio, como la edad, nivel de educación, ingresos familiares diarios, entre otros. Al integrar ambos resultados logramos obtener una perspectiva articulada e integral de la vulnerabilidad otorgando igual relevancia, en la evaluación del riesgo sísmico, tanto a la persona como a la infraestructura. La metodología se aplicó a un caso de estudio. La implementación de esta herramienta metodológica permite conocer la situación social y física del área de estudio por separado ayudando a entender y reconocer las necesidades de la población; además, permite identificar aquellos sectores que necesiten de ayuda inmediata después de haber ocurrido el evento sísmico. Esta respuesta de emergencia se realizará teniendo la certeza de que se está brindando atención prioritaria no solo a un sector estructuralmente vulnerable, sino que también a una población susceptible a experimentar daños. Finalmente, esta metodología es aplicable y reproducible para las diferentes escalas de análisis (nacional, departamental, distrital, entre otras). / Tesis

Esta tesis se desarrolla en un escenario sísmico de 8.0Mw de magnitud en Lima Metropolitana y Callao y posterior ocurrencia de un tsunami, se estima que ese evento natural ocasionaría cerca de 110 000 fallecidos, 2 000 000 heridos y 900 000 viviendas afectadas (Instituto Nacional de Defensa Civil [INDECI], 2017). Asimismo, se presentan los planes del gobierno relacionados con la respuesta ante un desastre natural de esta magnitud, el Plan de Contingencia Nacional, el Plan de Operaciones de Emergencia de Lima y Callao y el Plan de Contingencia del sector salud en casos de sismos en las regiones de Lima y Callao. Posteriormente, se infiere la necesidad de un plan de traslado de heridos desde los puestos médicos de avanzada hacia los hospitales de campaña, con base en los sucesos del terremoto del 2007 en Pisco y se toma un escenario sísmico de magnitud 8.8 Mw en Lima Metropolitana y Callao con características similares al pronosticado por INDECI (2017), Centro de Estudios y Prevención de Desastres (PREDES, 2009) y Centro Nacional de Estimación, Prevención y Reducción del Riesgo de Desastres (CENEPRED, 2017). Se propone un modelo de programación lineal entera basado en el modelo “Vehicle Routing Problem with Time Windows” (VRPTW) para el traslado de los pacientes en el escenario sísmico presentado. Este modelo maximiza la cantidad de pacientes atendidos y toma en cuenta las restricciones de capacidad de las ambulancias, capacidad de camas hospitalarias y el tiempo máximo que puede esperar un paciente antes de fallecer. Asimismo, como no se conoce a priori la cantidad de ambulancias, se determina esa cifra experimentalmente maximizando la cantidad de pacientes atendidos. Debido a las limitaciones de cómputo que presenta el modelo al aumentar la cantidad de nodos, ya que VRPTW resulta en un problema NP-difícil, se propone una metaheurística inspirada en “Large Neighbourhood Search” (LNS) para hallar la solución al modelo, en donde se utilizan dos heurísticas para construir la solución inicial, ya sea una heurística de construcción de rutas u otra de inserción de rutas; así como la heurística “Variable Neighbourhood Descend” (VND) para la búsqueda local de la optimalidad. Finalmente, se aplica esta heurística a los seis clústeres dentro de la ventana de tiempo con las capacidades al 20%, 50% y 70% de los hospitales. Se observa que el modelo propuesto logra trasladar a una cantidad de pacientes igual a la capacidad total de los hospitales para los tres casos y el tiempo máximo de llegada del último paciente es menor a cuatro horas.

El Perú está ubicado en la franja del cinturón de fuego donde han sucedido más del 80% de sismos de gran magnitud. Entre los sismos más relevantes se tuvo en abril del 2016 en Manta Ecuador y el de Concepción Chile en febrero del 2010 donde colapsaron edificaciones de varios niveles ocasionando 602 y 525 muertes respectivamente. Por lo tanto, es de mucha importancia implementar sistemas de protección sísmica a las edificaciones para disipar la energía ante un evento sísmico moderado a severo y salvaguardar la vida de sus ocupantes. Teniendo en cuenta ello en la presente investigación se hace una comparación entre un sistema convencional y otro implementado con disipadores de fluido viscoso Chevron (DFVC) en un edificio de gran altura en la ciudad de Chiclayo. Como primer paso de la metodología se hizo la caracterización del sitio a través del ensayo de penetración estándar (SPT), estudios geofísicos de refracción sísmica (RS) y análisis multicanal de ondas superficiales (MASW). Posteriormente se realizó el modelado y análisis dinámico modal espectral (ADME) según la norma E.030 para la estructura convencional y el análisis tiempo historia no lineal (ATHNL) para la estructura implementada con DFVC con la Norma ASCE7-16. Como resultados se determinó un suelo S₂, los desplazamientos de la estructura con DFVC se redujeron en 66.66 % y 56.46 % estos disipadores absorben un 60.38 % y 61.26 % de la energía del sismo en dirección X-X e Y-Y respectivamente. / Peru is located in the belt of fire where more than 80% of large earthquakes have occurred. Among the most relevant earthquakes were in April 2016 in Manta Ecuador and Concepción Chile in February 2010 where multi-level buildings collapsed, causing 602 and 525 deaths respectively. Therefore, it is very important to implement seismic protection systems in buildings to dissipate energy in the event of a moderate to severe seismic event and save the lives of its occupants. Taking this into account, in the present investigation, a comparison is made between a conventional system and another implementation with Chevron viscous fluid dissipators (DFVC) in a high-rise building in the city of Chiclayo. As the first step of the methodology, the characterization of the site was carried out through the standard (SPT) penetration test, geophysical studies of seismic refraction (RS) and multichannel analysis of surface waves (MASW). Subsequently, spectral modal dynamic modeling and analysis (ADME) was carried out according to the E.030 standard for the conventional structure and the nonlinear time history analysis (ATHNL) for the structure implemented with DFVC with the ASCE7-16 Standard. As a result, a floor S₂ is calculated, the displacements of the structure with DFVC were reduced by 66.66% and 56.46% these dissipators absorbed 60.38% and 61.26% of the earthquake energy in the X-X and Y-Y direction respectively.es el resumen traducido al idioma inglés.

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.

Este trabajo tiene como objetivo analizar el comportamiento de un tramo elevado de la línea 5 del Metro de Santiago durante el sismo del 27/02/2010. En dicho tramo, existe una red de acelerómetros de 12 sensores, que registró dicho sismo, que es el de mayor magnitud que ha afectado a la estructura. La estructuración del tramo es tipo viaducto. Cuenta con un sistema de aislación consistente en placas de neopreno reforzadas, apoyadas sobre capiteles de hormigón postensado soportados por pilares tipo cajón. Sobre las placas de neopreno, se apoyan vigas de hormigón pre y postensado que soportan la losa de hormigón postensado del viaducto. Este estudio comprende un análisis de los registros obtenidos para el sismo del 27/02/2010, tanto en el espacio del tiempo, como en el espacio de las frecuencias. Se comparan las aceleraciones máximas en campo libre, cepa y superestructura; y se determinan desplazamientos por doble integración de los registros en el tiempo. Del análisis de aceleraciones máximas se desprende que en dirección longitudinal, sobre el tablero la aceleración es menor que en la cepa y en las direcciones transversal y vertical son mayores. Además, existe amplificación de las aceleraciones en el tope de la columna, respecto a la base de ésta, en ambas direcciones horizontales. En dirección transversal, es notorio el cambio de frecuencias predominantes entre la viga y la cepa. A través de un análisis espectral, se identifican tres modos en la dirección longitudinal: 1,36 Hz, 2,47 Hz y 6,96 Hz; tres modos en la dirección transversal: 1,25 Hz, 3,03 Hz y 6,76 Hz; y dos modos en la dirección vertical: 5,04 Hz y 7,21 Hz. Además, se calibra un modelo computacional considerando comportamiento no lineal, de manera que reproduzca la respuesta real de la estructura durante el evento sísmico mencionado. Esto se realiza variando la rigidez de los resortes horizontales que modelan el suelo, la rigidez de los apoyos de neopreno, la rigidez del hormigón de la estructura, y el amortiguamiento modal de la estructura.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A presente dissertação apresenta um estudo do comportamento de um muro de gravidade flexível submetido a carregamentos sísmicos. A influência do carregamento sísmico, e mais precisamente da variação da aceleração horizontal de pico é avaliada num estudo paramétrico, através da análise dos resultados obtidos para os deslocamentos e acelerações horizontais que ocorreram no paramento do muro de gravidade. Optou-se pela análise ao longo do tempo, introduzindo o carregamento sísmico ao modelo numérico do qual fazia parte o muro de gravidade através de 5 históricos temporais de acelerogramas horizontais normalizados em 0,05g, 0,10g, 0,15g, 0,20g e 0,25g. O evento sísmico de origem dos acelerogramas normalizados foi o terremoto ocorrido no Chile em 27 de fevereiro de 2010 e medido na estação em San Jose de Maipo, a 332,7km do epicentro do terremoto. Utiliza-se um software computacional aplicado à Geotecnia, o Plaxis, para a calibração de um modelo numérico em situação estática e posterior desenvolvimento das análises paramétricas em condições sísmicas. As análises realizadas para avaliação do comportamento do muro de gravidade em condição sísmica foram a verificação da influência da variação do acelerograma horizontal normalizada introduzido na base do modelo nos valores das acelerações e deslocamentos horizontais atuantes no muro e a verificação da influência do carregamento sísmico em comparação com a situação estática, comparando-se os valores dos deslocamentos horizontais obtidos na análise estática e nas análises dinâmicas. Os fatores que influenciam potencialmente nos resultados numéricos em condições sísmicas foram apresentados, destacando-se os aspectos relacionados à modelagem numérica em condição de sismo. Os modelos constitutivos oferecidos, a possibilidade de incorporação do carregamento sísmico na base do modelo e a possibilidade de consideração do amortecimento visco-elástico de Rayleigh nos materiais são as principais qualidades do Plaxis, utilizado na modelagem numérica. Avaliou-se positivamente a potencialidade do Plaxis, visto que o programa mostrou-se uma ferramenta capaz de simular o comportamento de muros de gravidade sujeitos a carregamentos sísmicos.