La mayoría de las viviendas construidas en el Perú son a base de muros de albañilería confinada. Sin embargo, la construcción de este tipo de estructuras no se realiza con la unidad adecuada. Una de las razones principales para utilizar este ladrillo, conocido como King Kong 18 huecos, es el bajo costo que presenta en las fábricas industriales de producción de unidades de arcilla con respecto a la unidad adecuada, el cual es el ladrillo INFES. Cabe agregar, que la Norma E.070 establece que las construcciones de albañilería confinada deben construirse con ladrillos INFES, ya que estos presentan un porcentaje de vacíos menor al 30% de su área. Debido a que el ladrillo King Kong 18 huecos posee un porcentaje de vacíos mucho mayor al 30% de su área (aproximadamente 45%), es necesario conocer su comportamiento ante sismos. Por ello, en este trabajo, el objetivo principal es conocer el comportamiento sísmico de los muros de albañilería confinada construido con ladrillos King Kong 18 huecos. Para ello, se construyeron tres muros a escala natural, los cuales fueron sometidos a ensayos de carga lateral cíclica de desplazamiento controlado mediante el protocolo de ensayo del FEMA 461. Asimismo, se realizaron pruebas a la unidad utilizada para conocer sus características y se realizaron ensayos a pilas y muretes construidos con este tipo de ladrillo para determinar sus propiedades mecánicas. La importancia de este trabajo es conocer si los muros de ladrillo King Kong 18 huecos poseen un comportamiento estructural adecuado ante sismos. Además, determinar si los muros construidos representan a las viviendas de albañilería confinada construidas en Lima. Los ensayos realizados brindaron como resultados la curva de capacidad de los muros. Esta se representó en una curva trilineal para la determinación de los puntos de fluencia, resistencia máxima y última. De esta manera, se obtuvo la ductilidad del muro, la cual fue mucho mayor a la esperada. Se puede concluir que los muros desarrollaron una gran ductilidad ante las cargas cíclicas. Asimismo, la descripción de los daños del muro para los límites establecidos brindó información de los niveles de desempeño de este tipo de albañilería ante cargas cíclicas. / Tesis

Ingeniero Civil / El 27 de Febrero de 2010 la zona centro sur del país se vio afectada por un terremoto de magnitud 8.8 Mw, con epicentro en el mar frente a las costas de la VII Región. Dentro de los edificios que se encontraban instrumentados con acelerómetros para el evento sísmico, existe un edificio de vivienda social de cuatro pisos, con muros de hormigón armado en el primer piso y muros de albañilería confinada en el resto, perteneciente al conjunto habitacional Comunidad Andalucía, ubicado en la comuna de Santiago Centro, Región Metropolitana. Después del terremoto se observó en el edificio una fisura diagonal en uno de los muros de albañilería del segundo piso, y además se registró una aceleración de más de 1 g en el último piso. Por este motivo, el objetivo de esta memoria es estimar la demanda sísmica sobre los muros de albañilería confinada durante el terremoto y compararla con su capacidad resistente, para poder explicar dicha fisura. Para lograr este objetivo se elaboró un modelo de elementos finitos del edificio, con comportamiento lineal y elástico, usando el software SAP2000, y en el cual se ajustaron las propiedades mecánicas de los materiales (albañilería y hormigón armado), para reproducir la frecuencia del edificio, obtenida en la parte del movimiento fuerte de los registros del cuarto piso, durante el terremoto. Los resultados de este trabajo permiten concluir efectivamente que el muro de albañilería fisurado fue unos de los más solicitados durante el sismo, y que además el edificio podría haberte tenido mayores daños de los observados, dejando en evidencia que estas estructuras tienen una sobre resistencia importante. Comparando las frecuencias predominantes obtenidas antes y después del terremoto se observa que estas disminuyeron, alcanzando su valor mínimo durante el terremoto de 2010, lo que indica una evidente degradación de la rigidez del edificio. Además, antes del terremoto, existía una tendencia de disminución de las frecuencias al aumentar las aceleraciones del suelo.

Ingeniero Civil Estructural / El sismo de febrero de 2010 dio pie a una modificación de la norma de diseño para elementos de hormigón armado oficializándose el decreto D.S N°60. Este propone dos maneras de estimar el nivel de daño en muros para una determinada demanda sísmica. La primera corresponde a un modelo simplificado de rótula plástica mientras que la segunda considera una aproximación más refinada tomando en consideración la componente elástica e inelástica para estimar las curvaturas últimas. En este trabajo se comienza analizando la componente elástica obteniendo expresiones para la curvatura de fluencia y la capacidad de desplazamiento elástico calibrándolas mediante un modelo de fibras numérico no lineal. Estas expresiones son obtenidas para muros de sección rectangular y T, tanto para el ala como el alma en compresión. Se encontró que la componente elástica es altamente dependiente de la carga axial y la cuantía de refuerzo de borde. Por otro lado, se estudia el impacto del acoplamiento en la componente elástica de los muros mediante un nuevo modelo de muros acoplados por losas, encontrándose una gran disminución de la capacidad de desplazamiento asociada a un acoplamiento alto. El estudio de la componente inelástica, por otra parte, permite obtener expresiones generales para estimar la longitud de rótula plástica en función de la deriva (drift) inelástica y de la deriva (drift) total, las cuales son calibradas a partir de análisis numéricos. Estas ecuaciones son utilizadas luego para estimar las curvaturas últimas de los muros mediante las expresiones (1.1), propuesta por el decreto, y una nueva que reemplaza la expresión (1.2) de la misma norma. Esta nueva ecuación toma en consideración las propiedades de los aceros comúnmente utilizados en Chile y es conservadora obteniendo en promedio un factor de seguridad 2.0 en el cálculo de las curvaturas últimas. Finalmente se observó que estimar curvaturas últimas utilizando el modelo simplificado de rótula plástica, en el cual se asume una longitud de rótula igual a 0.5lw, tiene desventajas pues no es conservadora en un gran número de casos y es excesivamente conservadora en otros.

Ingeniero Civil / Chile es un país que se caracteriza por su considerable actividad sísmica, lo cual tiene un impacto directo en el ámbito de la construcción y el diseño de estructuras. Ante solicitaciones sísmicas se generan desplazamientos horizontales en las estructuras y esto causa que los muros y pilares sean sometidos a cargas cíclicas de compresión y tracción. Un tipo de daño frecuente asociado a estas solicitaciones, es la desintegración del hormigón que recubre las armaduras en estructuraciones en base a hormigón armado, con lo cual los refuerzos de acero se ven expuestos directamente a cargas cíclicas, pudiendo presentar pandeo y fractura ante deformaciones importantes. En esta memoria se estudian barras de refuerzo de diámetros de 16, 22 y 25 milímetros correspondientes a muros de un edificio dañado durante el terremoto del 2010, ubicadas en zonas donde se observó daño por pandeo y fractura de algunas armaduras. Se realizan ensayos a cargas cíclicas con amplitud de deformaciones constantes en el rango plástico, utilizando una relación Largo/Diámetro = 20 para inducir pandeo. A partir de las curvas tensión-deformación obtenidas se busca conocer los ciclos remanentes a la rotura de estas barras, los cuales se comparan con el comportamiento de barras inalteradas utilizando modelos empíricos existentes que relacionan la deformación con los ciclos a la rotura. Se observa pérdida de capacidad a fatiga en las probetas provenientes de barras de refuerzo que sufrieron daño visible por pandeo y de barras aparentemente rectas, ésta se cuantifica a partir de la diferencia entre el número de ciclos a rotura de las probetas y el número de ciclos de probetas obtenidas de barras inalteradas. Se tiene una pérdida de capacidad máxima de 17 ciclos a la rotura para probetas de diámetro 16 milímetros y una pérdida de capacidad de hasta 14 ciclos a la rotura para probetas de diámetro 22 y 25 milímetros. Las diferencias mencionadas son consistentes con una solicitación sobre el edificio de alrededor de 15 ciclos de gran amplitud de deformaciones, originados por las aceleraciones de suelo mayores causadas por el terremoto en la zona. La magnitud de la pérdida de capacidad en las probetas se relaciona con la cercanía de su ubicación original a la zona con daño dentro de la barra de donde se obtuvieron y a las características geométricas del elemento estructural del que formaban parte.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica. Ingeniero Civil / Al someter muros estructurales esbeltos de hormigón armado (HA) a grandes solicitaciones sísmicas, es de esperar que estos incursionen en el rango no lineal debido a la fluencia de las barras de refuerzo longitudinal, lo que produce rótulas plásticas, especialmente en la base. Es común que se alcance la capacidad al momento en la base, lo que afecta principalmente el primer modo de vibrar. Sin embargo, el corte basal puede ser afectado por modos superiores una vez que se alcanza la fluencia flexural en la base, lo que puede derivar en una subestimación del corte basal. Este fenómeno es conocido como la amplificación dinámica del corte, la que no se encuentra incorporada en la actual normativa chilena para el diseño. A fin de investigar la demanda de corte debido a modos superiores, un estudio experimental es realizado en cinco probetas con escala 1:10. El programa considera muros de corte de HA en voladizo con sección rectangular y una masa total de 1 [ton], concentrada en 5 niveles. Los muros consideran discontinuidades comunes en construcciones locales (abertura central, muro bandera), y son materializadas sólo en la base de las probetas, y una de ellas no considera ni armadura de corte ni detallamiento de borde. Éstas son montadas en una mesa vibradora unidireccional para imponer las forzantes. Las probetas son de 2.15 [m] de alto, 15 [cm] de largo y 4 [cm] de espesor. Los ensayos son concebidos para alcanzar el rango no lineal y la excitación de modos superiores, a fin de estudiar la amplificación dinámica no lineal del corte. Adicionalmente, se obtienen mediciones experimentales del fenómeno para muros construidos según la práctica local, y los resultados de un muro base son comparados con los de muros con discontinuidades que presentaron problemas para el terremoto del 2010 en Chile, analizando cómo la amplificación impacta estas estructuras. Los muros son ensayados con una forzante sintética escalada en tiempo, basada en la registrada en Constitución para el sismo del 2010 en Chile, y el registro de Llolleo para el terremoto de 1985 en Chile. Todas las probetas son sometidas a la forzante sintética (Constitución) con una escala en aceleración incremental de 10% a 200%, también se aplica la señal de Llolleo al 100 y 150% de ser posible. El daño se concentra en la base de los muros, principalmente debido a flexión con alguna participación del corte. Para el registro sintético una amplificación promedio de 1.26 es obtenida, y un descenso de la resultante de fuerzas laterales cercana a 0.38hw. El aumento de la intensidad del registro, hace que la amplificación llegue a 1.8. En tanto ésta disminuye notablemente con señal con bajo contenido de frecuencias (Llolleo). No se observan diferencias significativas en la amplificación del corte cuando se incorpora una abertura central en la base, ni para el muro bandera, aun cuando el agrietamiento y modo de falla es diferente en estas probetas. La demanda de ductilidad y el aumento de periodo fundamental no muestran correlación cuando se aplican 2 señales diferentes, en tanto que el contenido de frecuencias y la intensidad de Arias infieren directamente en la amplificación. La amplificación medida es bien correspondida con la estimación por medio de la formulación de Priestley, et al. (2003), y se propone un ajuste del corte amplificado según la Intensidad de Arias efectiva del ensayo / Este trabajo ha sido financiado por Fondecyt.

La mayoría de las viviendas construidas en el Perú son a base de muros de albañilería confinada. Sin embargo, la construcción de este tipo de estructuras no se realiza con la unidad adecuada. Una de las razones principales para utilizar este ladrillo, conocido como King Kong 18 huecos, es el bajo costo que presenta en las fábricas industriales de producción de unidades de arcilla con respecto a la unidad adecuada, el cual es el ladrillo INFES. Cabe agregar, que la Norma E.070 establece que las construcciones de albañilería confinada deben construirse con ladrillos INFES, ya que estos presentan un porcentaje de vacíos menor al 30% de su área. Debido a que el ladrillo King Kong 18 huecos posee un porcentaje de vacíos mucho mayor al 30% de su área (aproximadamente 45%), es necesario conocer su comportamiento ante sismos. Por ello, en este trabajo, el objetivo principal es conocer el comportamiento sísmico de los muros de albañilería confinada construido con ladrillos King Kong 18 huecos. Para ello, se construyeron tres muros a escala natural, los cuales fueron sometidos a ensayos de carga lateral cíclica de desplazamiento controlado mediante el protocolo de ensayo del FEMA 461. Asimismo, se realizaron pruebas a la unidad utilizada para conocer sus características y se realizaron ensayos a pilas y muretes construidos con este tipo de ladrillo para determinar sus propiedades mecánicas. La importancia de este trabajo es conocer si los muros de ladrillo King Kong 18 huecos poseen un comportamiento estructural adecuado ante sismos. Además, determinar si los muros construidos representan a las viviendas de albañilería confinada construidas en Lima. Los ensayos realizados brindaron como resultados la curva de capacidad de los muros. Esta se representó en una curva trilineal para la determinación de los puntos de fluencia, resistencia máxima y última. De esta manera, se obtuvo la ductilidad del muro, la cual fue mucho mayor a la esperada. Se puede concluir que los muros desarrollaron una gran ductilidad ante las cargas cíclicas. Asimismo, la descripción de los daños del muro para los límites establecidos brindó información de los niveles de desempeño de este tipo de albañilería ante cargas cíclicas.

La albañilería confinada se ha convertido en la tipología constructiva más empleada en el Perú a lo largo de las últimas décadas. No obstante, existe una elevada vulnerabilidad sísmica asociada a la informalidad y calidad de los materiales que son empleados durante su ejecución. Por ello, este trabajo pretende contribuir a la reducción de dicha vulnerabilidad mediante la aplicación de una novedosa técnica de reforzamiento estructural conocida como Steel Reinforced Grout (SRG). Una campaña experimental fue conducida para evaluar el desempeño cíclico de tres muros de albañilería confinada reforzados con SRG al ser sometidos a cargas cíclicas en sus planos. Los resultados mostraron las bondades del SRG al mejorar el desempeño cíclico de todos los muros ensayados en términos de ductilidad lateral, energía disipada, razón de amortiguamiento histerético y degradación de rigidez. Por otro lado, una contribución al estado del arte, en el conocimiento del comportamiento no lineal de la albañilería confinada y del SRG, fue hecha mediante la modelación numérica de muros de albañilería confinada y ensayos de adherencia entre el SRG y la albañilería. Dicha modelación fue hecha mediante el empleo del modelo de material Concrete Damage Plasticity del software ABAQUS, el cual es capaz de representar el comportamiento no lineal de materiales cuasi-frágiles como el concreto y la albañilería. Una comparación de resultados numéricos y experimentales permitieron corroborar la eficacia de los modelos numéricos al brindar respuestas muy cercanas a las obtenidas experimentalmente. Finalmente, cinco alternativas de refuerzo sísmico fueron comparadas en términos técnico-económicos para una sabia elección en el caso se requiera la aplicación masiva de un refuerzo sísmico. Dicha comparación dio a conocer que el FRP es la técnica con mayor aceptación técnico-económica seguido por el SRG. / Tesis

En varios países altamente sísmicos existen muros simplemente apoyados en el terreno que no se han volcado y se encuentran en buenas condiciones después de varios cientos de años. El Perú es un país de gran potencial sísmico (Tavera, 2019), y existen muros prehispánicos que siguen de pie luego de soportar varios terremotos. Las investigaciones de la respuesta en el tiempo de muros mediante el análisis sísmico rotacional de bloques rígidos ha sido un tema interesante de estudio durante décadas (Housner, 1963); (Pitilakis & Tavouktsi, 2010); (Hogan, 1989); (Makris & Zhang, 1999); (Caliò & Marletta, 2003); (Manos, Petalas, & Demosthenous, 2013). En ese sentido, el objetivo de la tesis es estudiar la estabilidad y el riesgo sísimico de volteo de algunos muros precolombinos peruanos ante futuros terremotos. Este estudio resume el análisis dinámico de estabilidad sísmica de monumentos históricos peruanos como: un muro del templo de Huiracocha en Raqchi ubicado en la provincia de Cusco y un tramo de muro del camino Inca que atraviesa el campus de la PUCP. Ambos muros fueron modelados numéricamente como bloques rígidos simplemente apoyados sobre el terreno que ante un sismo podrían tambalear alrededor de las esquinas de su base. Se determinó la estabilidad sísmica de estos monumentos históricos peruanos ante un conjunto de sismos sintéticos consistentes a magnitudes de momentos, condiciones de terreno y sismicidad locales. Luego, se graficó la respuesta de rotación en el tiempo de los muros ante los movimientos sintéticos en su base. Y finalmente, se evaluó el riesgo de volteo de los muros a posibles terremotos futuros. La conclusión principal del estudio es que probablemente el muro del camino inca (del campus PUCP) colapsará durante un sismo futuro de la magnitud 8.5 y periodo de retorno de 1 000 años, mientras que el muro de Huiracocha permanecerá en pie durante muchos siglos más.

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 la ciudad de Lima existe población que vive en laderas y asienta sus viviendas sobre pircas. La informalidad de estas construcciones conjugada con un escenario sísmico superior al de la normativa peruana desencadenarían la destrucción de estas viviendas y de las estructuras ubicadas altitudinalmente bajo ellas. Esto sin considerar las posibles víctimas humanas y pérdidas económicas. La necesidad de entender mejor el comportamiento de estos muros de piedras sin mortero ha conllevado el desarrollo de estudios (tesis) en los últimos años mediante recopilación histórica, uso de modelos experimentales o analíticos, los cuales han sido recogidos en esta tesis. El presente texto analiza la influencia de los arreglos geométricos de las piedras en el comportamiento estructural de muros tipo pirca mediante 3 arreglos a escala reducida. Se inicia con una recopilación bibliográfica sobre las pircas plasmadas en el Marco Teórico en las que se identifican diversos arreglos. Entre ellos, se elige el espaciamiento vertical entre piedras pasantes consecutivas dado que la presencia de este tipo de piedras es recomendada por diversos autores como McCombie et. al. (2016) e Ita et. Al. (2023). Se elige también la variación del traslape dado que estudios como los de McCombie et. al. (2016), Mundell et. al. (2009) y McCombie et. al. (2012) dan a entender que las juntas corridas son perjudiciales en el comportamiento del muro. Por último, se elige modificar la inclinación de las hileras en contra del movimiento lateral. Se busca explorar dicho comportamiento dado que son pocos los estudios y no son concluyentes. Esto es abordado en la Elección y diseño de los especímenes. Los ensayos fueron realizados en la losa del Laboratorio de Estructuras de la PUCP. Para el ensayo se cuenta con una estación total, un nivel y un trasportador, principalmente, como instrumentos de medición. Todos los cálculos fueron realizados a partir de los datos de la estación total, dada su precisión. En cuanto a los equipos, se usó una mesa inclinable donde se armaron los especímenes que fueron inclinados mediante una grúa pórtico conectada a la mesa. El procedimiento es descrito en el Plan de ensayo. La respuesta estructural cuantifica la resistencia lateral, la rigidez inicial lateral, la deformación última del muro, el tipo de falla y el porcentaje de muro que se mantiene en su lugar luego del colapso, los cuales se presentan en la Descripción de los resultados. Los muros con mayor cantidad de piedras pasantes, traslape a la mitad y sin ángulo de inclinación son los que tienen una mayor deformación última antes del colapso. Se observa también que los traslapes más simétricos hacen que el muro se abombe más sin fallar. En cuanto a la falla, los muros que generan menos escombros es el que tiene más piedras pasantes, traslape simétrico y sin ángulo de inclinación, y el que tiene menos piedras pasantes, juntas corridas y sin ángulo de inclinación. Por último, se presenta la Discusión de resultados, y Conclusiones y recomendaciones en la que se identifica que el espaciamiento vertical entre piedras pasantes consecutivas no predice la deformación última aún cuando parecen estar relacionadas. Se confirma que, a más piedras pasantes, hay mayor resistencia, rigidez inicial y menos escombros ante una carga lateral. También, es posible reducir la cantidad de piedras pasantes, colocándolas en posiciones estratégicas. Asimismo, se concluye que los muros con traslapes simétricos se deforman más antes del colapso debido a que un buen traslape da un soporte adicional y son capaces de abombarse más antes de la falla. Por último, los muros sin inclinación de sus hileras son capaces de deformarse más antes de colapsar. Se recomienda continuar con el desarrollo de tesis experimentales que permitan alimentar modelos numéricos de predicción de comportamiento en ensayos a escala real. En esta tesis se ha tratado las variables independientes de forma separada. Se sugiere que, en próximos estudios, se realicen análisis de regresión múltiple que permitan medir el efecto de variables combinadas.