La ciudad de Lima es una zona altamente sísmica, en el que el 30% de la población vive en las laderas de los cerros. Esta situación, sumada a informalidad en las construcciones, ocasiona una situación de gran vulnerabilidad. Para poder habitar en las laderas de los cerros, los habitantes emplean terraplenes y muros de piedra de junta seca (pircas) como muros de contención. Los efectos de un sismo de gran intensidad podrían provocar la falla en los terraplenes y las pircas, dando lugar a grandes daños materiales y lamentables pérdidas humanas. Para disminuir la vulnerabilidad de las pircas, es necesario realizar estudios experimentales para poder caracterizar las propiedades de este tipo de construcciones y evaluar su desempeño ante cargas laterales perpendiculares a su plano. En el proyecto 109-2017- FONDECYT, que propone la construcción y ensayos de pircas a escala natural, se ha visto la necesidad de llevar a cabo ensayos complementarios a escala reducida con el fin de definir algunos parámetros y verificar los modelos numéricos. El objetivo es evaluar experimentalmente el desempeño de muros de piedra de junta seca frente a cargas laterales estáticas perpendiculares a su plano, mediante el uso de especímenes (muros) a escala reducida. Primero, se caracteriza los especímenes a ensayar según la geometría y armado, obteniendo un espécimen ideal. Luego, se diseña y construye un equipo portátil inclinable para ensayos estáticos ante cargas laterales. A continuación se diseña, construye y ensaya los especímenes, realizando diez ensayos con el fin de hallar la fuerza máxima que puedan resistir los especímenes. Con los bloques regulares (adoquines) se hizo tres ensayos en los que se arman muros sin arriostres. Con los bloques irregulares (rocas) se hizo: tres ensayos en los que se arman muros sin arriostres, tres ensayos en los que se armas muros con arriostres, y un ensayo en el que se arma un muro con tarrajeo. Con los ensayos realizados, se obtiene la fuerza máxima como el porcentaje del peso propio de los especímenes: en bloques regulares sin arriostres, 32%; en bloques irregulares sin arriostres, 24%, en bloques irregulares con arriostres, 33%; y en bloques irregulares con tarrajeo, 57%. En conclusión, se logra el objetivo mencionado, ya que con los ensayos a escala reducida se puede validar (teóricamente) los resultados de ensayos a escala natural.

En la actualidad, muchas de las viviendas construidas en los asentamientos periféricos de Lima Metropolitana utilizan los muros de piedra (pircas) como sistema de contención sin un debido estudio de su comportamiento. Por esta razón, este trabajo de investigación tiene por finalidad evaluar este tipo de sistemas haciendo uso de la teoría de los elementos finitos y definir si es posible modelar estas estructuras, de modo que sirva como punto de partida para futuras investigaciones. El procedimiento para elaborar esta tesis se detalla a continuación: En primer lugar, se hará revisión bibliográfica de los trabajos de investigación y ensayos previos hechos en el Perú en relación con estas estructuras. Asimismo, se recopilará información sobre las definiciones más importantes para el presente trabajo y relacionadas a la modelación numérica. Seguidamente, se profundizarán los conceptos vinculados con el uso del software Abaqus, el cual servirá para realizar el modelamiento de la estructura. Posteriormente, se calibrarán diferentes modelos teóricos realizados en Abaqus con los resultados obtenidos de los ensayos experimentales hechos a muros tipo pirca. Finalmente, se analizarán los resultados obtenidos de los modelamientos en el Software y se concluirá si es posible representar este tipo de estructura bajo la teoría de los elementos finitos. / Many houses built in peripheral settlements located in Lima Metropolitana currently have stone walls (pircas) as a containment system without having a due study of their behaviors. Therefore, this research aims to evaluate this type of systems using the finite element theory and identifying whether is possible to model these structures, so that it may be used as a starting point for future research. The elaboration process of this thesis will be as follows: first, a bibliographical review of previous research and essays related to these structures from Peru will be written, and key definitions for this study that are related to numerical modeling will be compiled. Thereafter, concepts related to the use of Abaqus software will be examined, which will help to model the structure; and then, different theoretical methods carried out in Abaqus will be calibrated with results coming from experimental tests on pirca walls. Finally, the results of models built from this Software will be analyzed and it will conclude whether is possible to represent this type of structure under the finite element theory.

En las laderas de Lima, la falta de iniciativas de planificación urbana ha llevado a la construcción de viviendas sobre rellenos contenidos por muros tradicionales de contención de piedra de junta seca, conocidos como pircas. Estas estructuras son precarias e inestables, y presentan un alto riesgo ante posibles sismos. La investigación se enfoca en analizar la influencia del proceso constructivo (configuración) de las pircas en su desempeño sísmico fuera del plano, con el objetivo de mejorar las prácticas constructivas actuales. Para ello, se realizaron estudios experimentales a escala natural y modelación numérica utilizando el Método de los Elementos Discretos (DEM). Para los modelos numéricos se utilizó el software de código abierto YADE. Se realizó una campaña experimental pseudo-estática de tres configuraciones de muro (3 especímenes por configuración). Los resultados numéricos y experimentales pseudo-estáticos mostraron la misma tendencia. Por otro lado, también se analizó el efecto de la configuración de las pircas en su desempeño mediante el estudio numérico dinámico. Este enfoque se comparó con el enfoque pseudo-estático y se obtuvo lo conservador que es un enfoque en comparación con el otro. Por último, con base en los resultados obtenidos, se brindó algunas recomendaciones para construir pircas y mejorar su desempeño actual. Se ha comprobado que la técnica de construcción actual puede mejorarse utilizando regularmente los through-stones y considerando una sección transversal con traslape. Se logró un aumento de hasta el 50% de la resistencia lateral, lo que verifica la eficacia de los through-stones. / On the slopes of Lima, the lack of urban planning initiatives has led to the construction of houses on landfills contained by traditional dry stone retaining walls, known as pircas. These structures are precarious, presenting a high risk of earthquakes. The research focuses on analyzing the influence of the constructive process (configuration) of the pircas on their seismic performance out of the plane, intending to improve current construction practices. For this purpose, experimental studies were carried out at a natural scale and numerical modeling using the Discrete Element Method (DEM). The open-source software YADE was used for the numerical models. A pseudo-static experimental campaign of three wall configurations (3 specimens per configuration) was carried out. The numerical and pseudo-static experimental results showed the same trend. On the other hand, the effect of the configuration of the pircas on their performance was also analyzed through dynamic numerical study. This approach was compared with the pseudo-static approach, and how conservative one approach is compared to the other was obtained. Finally, based on the results, some recommendations were provided for building pircas and improving their performance. It has been proven that the current construction technique can be improved by regularly using through-stones and considering an overlapped transverse section. An increase of up to 50% in lateral resistance was achieved, verifying the through-stones' effectiveness.