Las construcciones históricas representan el legado de una nación debido a su gran importancia histórica y son generadoras de ingresos económicos por la actividad turística que atraen. En el Perú existe una gran cantidad de construcciones patrimoniales de mampostería de adobe. La fragilidad de este material y el elevado peligro sísmico en nuestro país hacen que la conservación y preservación es estas estructuras sean de gran importancia. Para ello es necesario conocer las propiedades mecánicas del material que compone su sistema estructural. La dificultad para obtener dichas propiedades radica en que las construcciones históricas no permiten que se ejecute intervenciones que dañen el patrimonio mediante ensayos destructivos. Por ello, los ensayos no destructivos y semi destructivos se adecúan a este tipo de estructuras. El ensayo de flat jack es un procedimiento semi destructivo que consiste en simular el ensayo de compresión simple en una sección de mampostería de la estructura. Es necesario retirar una porción de junta de mortero para insertar los flat jacks, que son planchas de acero soldadas, y poder suministrar presión mediante una bomba hidráulica. Las deformaciones en la sección a ensayarse son monitoreadas durante el ensayo. Con este ensayo es posible conocer el estado de tensiones de un área local de la estructura, el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson de la mampostería de la estructura. El principal objetivo de esta tesis de investigación es conocer el comportamiento mecánico de construcciones de adobe. Para ello, se realiza una campaña experimental del ensayo de flat jack sobre dos muros de mampostería de adobe y ladrillo artesanal. Adicionalmente se obtuvieron las propiedades mecánicas de prismas de adobe y ladrillo artesanal mediante el ensayo a compresión simple con el objetivo de comparar resultados con los obtenidos por el ensayo de flat jack. Finalmente, se determinó el comportamiento mecánico del caso de estudio de la iglesia Virgen de la Asunción de Sacsamarca mediante el ensayo de flat jack. Los resultados obtenidos muestran que el ensayo de flat jack es adecuado para determinar las propiedades mecánicas de estructuras de adobe existentes. El daño generado por el ensayo en las junta de mortero fue temporal y fácilmente reparable rellenando las hendiduras con material de características similares al original. / Tesis

La mampostería con bloques de tierra comprimidos (BTC) es una técnica de construcción económica que presenta mejores propiedades de resistencia y durabilidad que el adobe, y gran potencial de industrialización de sus unidades. Sin embargo, existe escasa información experimental y numérica del comportamiento sísmico de estructuras con este tipo de mampostería. En un trabajo previo, se ha realizado la caracterización experimental de mampostería con BTC con un tipo especial de bloque, que debido a su forma puede no requerir juntas de mortero, lo cual agiliza el proceso constructivo. El estudio también incluyó ensayos en una mesa vibratoria de un prototipo de vivienda a escala real. En este trabajo se realiza el modelamiento numérico del comportamiento sísmico del prototipo de vivienda ensayado, aplicando técnicas de macro-modelamiento. La mampostería es representada como material homogéneo e isotrópico, y sus propiedades elásticas e inelásticas son calibradas tomando en cuenta los resultados de la campaña experimental previa y recomendaciones empíricas empleadas por otros autores. En este proceso de calibración se realizan análisis de sensibilidad de las propiedades inelásticas para evaluar su influencia en la capacidad de la estructura. También se realizan análisis estáticos no lineales y análisis dinámicos en el modelo numérico; y los resultados se comparan con los obtenidos en los ensayos sísmicos. Las comparaciones incluyen curvas de capacidad, aceleraciones, desplazamientos, curvas de histéresis y patrones de agrietamiento. Finalmente, se concluyó que el modelo numérico desarrollado empleando el método de elementos finitos bajo el enfoque de macro-modelamiento tiene el potencial de representar el comportamiento sísmico del prototipo; sin embargo, debido a características propias del tipo de mampostería evaluado, la capacidad numérica es ligeramente sobrestimada. Esta sobrestimación se acentúa cuando los muros experimentan mecanismos de falla por deslizamiento; o cuando experimentan altas solicitaciones fuera de su plano que generan un comportamiento altamente biaxial en los muros. / Tesis

La mampostería con bloques de tierra comprimidos (BTC) es una técnica de construcción económica que presenta mejores propiedades de resistencia y durabilidad que el adobe, y gran potencial de industrialización de sus unidades. Sin embargo, existe escasa información experimental y numérica del comportamiento sísmico de estructuras con este tipo de mampostería. En un trabajo previo, se ha realizado la caracterización experimental de mampostería con BTC con un tipo especial de bloque, que debido a su forma puede no requerir juntas de mortero, lo cual agiliza el proceso constructivo. El estudio también incluyó ensayos en una mesa vibratoria de un prototipo de vivienda a escala real. En este trabajo se realiza el modelamiento numérico del comportamiento sísmico del prototipo de vivienda ensayado, aplicando técnicas de macro-modelamiento. La mampostería es representada como material homogéneo e isotrópico, y sus propiedades elásticas e inelásticas son calibradas tomando en cuenta los resultados de la campaña experimental previa y recomendaciones empíricas empleadas por otros autores. En este proceso de calibración se realizan análisis de sensibilidad de las propiedades inelásticas para evaluar su influencia en la capacidad de la estructura. También se realizan análisis estáticos no lineales y análisis dinámicos en el modelo numérico; y los resultados se comparan con los obtenidos en los ensayos sísmicos. Las comparaciones incluyen curvas de capacidad, aceleraciones, desplazamientos, curvas de histéresis y patrones de agrietamiento. Finalmente, se concluyó que el modelo numérico desarrollado empleando el método de elementos finitos bajo el enfoque de macro-modelamiento tiene el potencial de representar el comportamiento sísmico del prototipo; sin embargo, debido a características propias del tipo de mampostería evaluado, la capacidad numérica es ligeramente sobrestimada. Esta sobrestimación se acentúa cuando los muros experimentan mecanismos de falla por deslizamiento; o cuando experimentan altas solicitaciones fuera de su plano que generan un comportamiento altamente biaxial en los muros. / Tesis

Los puentes de mampostería de piedra o ladrillo forman una parte importante del patrimonio arquitectónico del Perú. Aunque no muy numerosos su importancia radica en que representan el estado del arte de la ingeniería de aquel entonces, los cuales en muchos casos se siguen utilizando hasta nuestros días, como es el caso de varios puentes ubicados en las ciudades de Lima, Arequipa, Huánuco, etc. En el presente trabajo de Tesis se describe el proceso de evaluación estructural al Puente Trujillo o Puente de Piedra, ubicado en el centro histórico de la ciudad de Lima y construido a inicios del siglo XVII, con el fin de conocer su comportamiento estructural y sugerir una adecuada intervención, así como promover una cultura de conservación. La metodología expuesta a continuación nos muestra el desarrollo de la evaluación estructural en base a las cartas internacionales en monumentos históricos, al conocimiento histórico, la geometría, los materiales y la forma constructiva. Usando la teoría de los elementos finitos se desarrolló un modelo tridimensional del puente, aplicando al modelo un análisis estático lineal, un análisis modal, un análisis sísmico estático y un análisis frente a una sobrecarga vehicular. Siendo esencial los dos primeros análisis para obtener el comportamiento global de la estructura. / The bridges of stone or brick masonry are an important part of the architectural heritage of Peru. Although they aren’t very numerous, its importance focuses in representing the art’s state of engineering that time, which in many cases are still used to this day, as is the case of several bridges located in the cities of Lima, Arequipa, Huánuco etc. This thesis’s work describes the structural evaluation process to Trujillo Bridge or known as Stone Bridge, located in the historic center of the Lima city and built in the early seventeenth century, in order to know its structural behavior and suggest an appropriate intervention, so as promote an education of conservation. The methodology described to following shows us the development of the structural evaluation based on international charters of historical monuments, historical knowledge, geometry, materials and type of construction. The finite element theory was used for development a three dimensional model from the bridge, applying to model a linear static analysis, a modal analysis, a seismic static analysis and a vehicular overload analysis. The first two analyzes are essential for getting the global behavior of the structure. / Tesis

El comportamiento dinámico de las estructuras patrimoniales y modernas se ven afectadas por las condiciones medio ambientales ya que pueden enmascarar los cambios de las propiedades de vibración causados por el daño estructural. Las propiedades dinámicas son a menudo sensibles a los cambios de los factores ambientales que a su vez son variables generalmente no uniformes y dependientes del tiempo. La fácil toma de datos ambientales de las estructuras nos permite obtener modelos útiles para entender la relación entre las propiedades dinámicas y los efectos ambientales. La presente investigación tiene como objetivo presentar los resultados de cuantificar los efectos de las condiciones ambientales sobre las propiedades dinámicas de construcciones de tierra mediante pruebas de laboratorio. Como primer paso se construyeron especímenes cilíndricos de tierra para evaluar el proceso de secado en un ambiente controlado mediante el monitoreo continuo de la temperatura y humedad. El segundo paso fue construir un espécimen de acero para validar la metodología de automatización del monitoreo dinámico y ambiental. Como último paso se construyeron en el laboratorio de la PUCP tres muros de adobe que repliquen las características del material y las dimensiones de los muros del Complejo Arqueológico Huaca de La Luna (Trujillo-Perú). Por último se desarrolló un programa de monitoreo continuo a largo plazo que registra el comportamiento dinámico y ambiental y se realizó la correlación para lo cual se construyeron y compararon modelos estadísticos ARX y MLRM. El trabajo presenta los resultados de las mediciones y muestra que es posible distinguir los cambios de propiedades dinámicas debido a los efectos ambientales en sistemas estructurales de tierra. De la misma manera se comprobó experimentalmente la existencia de dos etapas en el monitoreo continuo de los muros: primero una etapa de secado y segundo una etapa de operación. Finalmente se obtuvo el tiempo de retraso de la temperatura interna y externa y cómo influye en el espesor de los muros ya que el material tierra tiene la propiedad de almacenar calor. / Tesis

modelos numéricos son herramientas útiles para comprender el comportamiento de las estructuras. Sin embargo, contar con un modelo que se ajuste a la realidad es difícil debido a las variables que están en juego y a las simplificaciones que se asumen al construirlo. Para que un modelo sea confiable debe ser calibrado. Esta calibración se realiza comparando ciertos parámetros (por ejemplo las propiedades dinámicas) del comportamiento de la estructura real con los resultados del análisis numérico. Para identificar qué parámetros son los que tienen mayor influencia en el comportamiento de las estructuras es necesario llevar a cabo un análisis de sensibilidad. En este trabajo se presentan dos artículos publicados en congresos internacionales que muestran la calibración del modelo numérico de una estructura histórica ubicada en el sitio arqueológico de Chokepukio (Cusco-Perú). Esta estructura, que data de la época pre-inca (900-1300 dC), es un muro de albañilería de piedra asentada con mortero de barro. Los parámetros modales experimentales de la estructura se obtuvieron llevando a cabo una campaña experimental aplicando la técnica OMA (Operational Modal Analysis). El proceso de calibración se llevó a cabo utilizando un algoritmo de optimización de los parámetros que tenían mayor influencia en la respuesta dinámica de la estructura los cuales fueron identificados a través de un análisis de sensibilidad. El primer artículo titulado “OMA Tests and FEM Updating in Peruvian Archaeological Heritage: Chokepukio” fue presentado en el congreso del EVACES (Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures) realizado en la ciudad de Ouro Preto (Brasil, octubre 2013). En este artículo se desarrollaron tres modelos de elementos finitos usando el software SAP2000 y se calibró uno de ellos en base a los parámetros modales obtenidos en la campaña experimental. Los resultados de este trabajo sirvieron como herramienta preliminar para una posterior calibración automática. El segundo artículo titulado “Modal Identification Tests on Archaeological Heritage: The Case of Chokepukio” fue presentado en el congreso del IMAC-XXXII (A Conference and Exposition on Structural Dynamics) realizado en la ciudad de Orlando–Florida (USA, febrero 2014). En este artículo se presentan tres modelos de elementos finitos desarrollados en el software Diana TNO y uno de ellos se calibró en base a los parámetros modales obtenidos en la campaña experimental. Por último, se incluye un anexo que presenta una herramienta, desarrollada en el entorno de MatLab, para llevar a cabo un proceso automático de optimización en base a parámetros modales. Esta optimización se realiza minimizando el error de una función (función objetivo) que depende de las frecuencias y las formas modales de vibración, analíticas y experimentales. La herramienta de optimización automática consta de cinco módulos que incluyen: a) el ingreso de los datos de entrada, b) la resolución de ecuaciones para establecer la función objetivo, c) la aplicación de matrices de ponderación, d) la construcción de la función objetivo y d) el proceso de optimización. En este anexo se incluyen cuatro ejemplos de aplicación de la herramienta propuesta que se presentan según su nivel de complejidad, desde una viga con un solo parámetro de calibración hasta una estructura real con cuatro parámetros de calibración. / Tesis

La tierra fue uno de los primeros materiales utilizados para la construcción de viviendas y asentamientos. Esto se debe a que la tierra es un material accesible y las construcciones con este material no requieren de técnicas complicadas. La evolución de la construcción con tierra se dio alrededor del mundo y el Perú no es un país ajeno a esta tecnología. Es más en el Perú se tiene una alta tradición con la construcción con tierra. Las técnicas de construcción con tierra más utilizadas en el Perú son la mampostería de adobe y el tapial. Se estima que más del 30% de viviendas en el Perú están construidas con tierra. Las características de estas viviendas están en función a las necesidades de las personas. Sin embargo, las construcciones con adobe no demostraron tener un buen comportamiento estructural ante los sismos. Por lo que se empezaron a realizar ensayos e investigaciones para conocer las propiedades del material tierra, de la mampostería de adobe, y su comportamiento sísmico. A partir de estos conocimientos, se desarrollaron numerosas técnicas de reforzamiento sísmico para las viviendas de adobe. Muchas de estas técnicas están probadas y validadas pero estos esfuerzos son insuficientes si no se realiza la transferencia de estas tecnologías a la sociedad. En el Perú, los principales proyectos de capacitación surgieron a raíz de desastres naturales, como proyectos de reconstrucción después de terremotos e inundaciones. En esta tesis se estudia cada etapa del desarrollo de la construcción de las viviendas de adobe sísmicamente reforzadas en el Perú. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva. Ingeniero Civil de Minas / Los minerales arcillosos tales como la caolinita y montmorillonita, son silicatos de aluminio/magnesio hidratados, que generalmente están presentes en la ganga asociada a yacimientos sulfurados de cobre. Durante el procesamiento de minerales son arrastrados hacia el concentrado debido a su bajo tamaño y estructura planar. Posteriormente, forman parte de la escoria fundida en la operación unitaria de fusión, donde generan cambios importantes en las propiedades reológicas de la escoria. Un cambio en la viscosidad tiene implicancia directa sobre el atrapamiento mecánico de cobre en la escoria y en el desgaste de la mampostería refractaria del reactor de fusión. Con respecto a esta última, existe un sinfín de estudios relacionados a los mecanismos de corrosión, sin embargo, el efecto de la composición de la escoria sobre el desgaste del ladrillo refractario es un tema aún en desarrollo. En el presente estudio, el desgaste de ladrillo refractario en contacto con escorias fayalíticas con presencia de otras especies menores provenientes de ganga de minerales arcillosos, fue investigado. Se utilizaron escorias sintéticas tipo fayalita dopadas con 0, 2, 5 y 8% de caolinita y montmorillonita por separado. La escoria dopada fue finalmente cargada en un crisol fabricado a partir de material refractario y fundida en un horno eléctrico, en condiciones de equilibrio termodinámico acorde a aquel industrial, 1250 y 1300°C, presión parcial de oxígeno igual a 〖10〗^(-8) atm. Al cabo de 8 horas, se enfrió el crisol súbitamente por medio de queching y se caracterizó mediante microscopía óptica, XRD, XRF y EDS-SEM. De acuerdo a los resultados obtenidos, fue posible establecer que un aumento en la temperatura del sistema promueve la infiltración de la escoria libre de minerales arcillosos cercano a un 80%. Trabajando a 1300°C, la escoria dopada con caolinita infiltra cerca de un 20% más que aquella dopada con montmorillonita. Esta última en cambio, resulta ser un promotor de la disolución superficial del ladrillo refractario, mientras que la presencia de caolinita en escorias fayalitica retrasa, hasta en un 9.5%, la disolución del refractario a 1300°C. A una menor temperatura, ocurre el efecto contrario y la disolución aumenta a causa de la presencia de caolinita en un 15%, con 2% de dopaje. Por otro lado, la presencia de caolinita y/o montmorillonita, entregan al fundido óxidos que disminuyen la zona líquida de escoria. Mayor contenido de magnetita se registró en aquellas escorias dopadas con montomorillonita pues presentaron mayor contenido final de óxidos disueltos en su estructura. El estudio representa una primera aproximación al desarrollo de un modelo geometalúrgico predictivo del desgaste de ladrillos refractarios, durante la fusión de concentrados sulfurados de cobre con presencia de ganga arcillosa rica en caolinita y montmorillonita a escala laboratorio.

El Perú se caracteriza por tener una gran variedad de materiales de construcción que son usados en todo el territorio de acuerdo a su disponibilidad local. Es así que se lograron construir distintas edificaciones que, con el tiempo, adquirieron un gran valor histórico y arquitectónico. Esta investigación se basa, principalmente, en los materiales y sistemas estructurales que se usaron para construir dichas estructuras; tales como adobe, piedra y ladrillo. La información sobre las propiedades de los materiales históricos es muy escasa y más aún sobre las características mecánicas de la mampostería híbrida adobe/ladrillo, adobe/piedra, piedra/ladrillo. Estas propiedades, sin embargo son necesarias para evaluar la resistencia última de la mampostería cuando es sometida a fuerzas verticales combinadas con fuerzas sísmicas horizontales usando el criterio de falla de Mohr- Coulomb para materiales frágiles como la mampostería. El objetivo del presente proyecto de investigación consiste en la determinación experimental de las propiedades de cohesión y ángulo de fricción de la mampostería de adobe, ladrillo y piedra. Este trabajo se dividió en 4 partes principales. La primera consistió en la recopilación de información y bibliografía. La segunda parte comprende la recopilación de materiales correspondientes a las estructuras tipo (edificaciones históricas peruanas). La tercera parte consiste en la implementación y aplicación de un prototipo que nos permita aplicar fuerzas verticales y horizontales en las muestras de ensayo. Finalmente, se realizó el procesamiento y análisis de los resultados de los ensayos obteniendo un valor promedio de cohesión de 0.38 Kg/cm2 y ángulo de fricción de 35º en los especímenes construidos con mortero de barro y un valor de cohesión de 1.14 Kg/cm2 y ángulo de fricción de 42º en los especímenes construidos con mortero de cal. / Tesis

El presente estudio aborda sobre la caracterización de las propiedades mecánicas de resistencia del adobe y el ladrillo de arcilla cocida, de edificaciones históricas del Perú, a la compresión axial y diagonal en mampostería. Como parte del Proyecto Técnicas de Estabilización Sísmica de Patrimonio en Tierra (SRP), donde se evaluaron los materiales, elementos y sistemas constructivos que conforman el patrimonio histórico. Con la finalidad de determinar la resistencia del adobe y ladrillo de arcilla cocida de edificaciones histórica, se extrajo en Lima, material del Antiguo Hotel El Comercio, de la Casona del Jr. Ancash, contigua a la primera, y de la Casa Welsch. En Ica, de La Catedral y finalmente del Cusco, de la Iglesia Kuño Tambo. Cabe resaltar que las muestras obtenidas de los inmuebles fueron con el permiso y la supervisión del Ministerio de Cultura del Perú. En total se ensayaron cincuenta especímenes; entre pilas, muretes, cubos y bloques de adobe y ladrillo cocido; siete de ellos directamente extraídos de los muros del Hotel Comercio; los demás fueron reconstruidos en el laboratorio con bloques y mortero originales. Además de 9 cubos de cal y arena, que se usó en el mortero de las pilas y muretes de ladrillo elaborados en laboratorio con los bloques históricos El programa de ensayos experimentales incluyó la compresión uniaxial en pilas, compresión diagonal en muretes, compresión en unidades y análisis granulométrico tierra en el caso del adobe. De la evaluación de éstas muestras, se determinó que las edificaciones históricas estudiadas, en lo general, presentan cimentos y sobrecimientos de piedra y/o ladrillo y muros de adobe. Asimismo, se obtuvo que los esfuerzos a compresión axial y diagonal se encuentran por encima de los esfuerzos mínimos admisibles (0.2 y 0.025MPa respectivamente de la Norma). En cuanto a la resistencia a compresión axial del ladrillo en el Hotel Comercio se obtuvo en promedio 1.7MPa, para los muretes directamente extraídos, y 6.04MPa, para los especímenes reconstruidos en laboratorio. Mientras que para compresión diagonal se obtuvo 0.16 y 0.55MPa, para los muretes directamente extraídos y los reconstruidos en laboratorio, respectivamente. En ambos casos, adobe y ladrillo, los valores hallados como módulos de elasticidad E y corte G resultaron muy dispersos. Esto se debe a la fragilidad de los materiales, por su composición molecular y su deterioro en sí; que hace que la etapa elástica, de donde se consideran las deformaciones para el cálculo de estos módulos, sea muy corta para ser medida con los deformímetros utilizados. / Tesis