Después del terremoto de Mw 6.0 en 1950, la ciudad de Cusco fue casi reconstruida y expandida. Sin embargo, la ciudad evolucionó de forma desorganizada y mantuvo el uso de la mampostería de adobe como material principal para los edificios. Hoy en día, el adobe continúa siendo utilizado por los habitantes debido a su bajo costo, sus propiedades térmicas, el uso de mano de obra no calificada y la tradición de construir con adobe en las tierras altas peruanas. Según las encuestas realizadas en Perú en 2017, casi el 67% de las viviendas rurales en Cusco están hechas de mampostería de adobe. Los terremotos anteriores y las pruebas de laboratorio han demostrado que las viviendas de adobe (sin refuerzo) pueden colapsarse durante un terremoto. Por lo tanto, la evaluación de la vulnerabilidad de las viviendas de Cusco es necesaria para desarrollar políticas de contingencia y mitigación de riesgo. Las curvas de fragilidad son parámetros clave en la evaluación de la pérdida sísmica. Relacionan la probabilidad de sobrepasar un cierto estado de daño en función de un determinado parámetro de demanda de ingeniería, como el PGA. Este trabajo tiene como objetivo desarrollar curvas de fragilidad para los edificios de adobe de la ciudad del Cusco, teniendo en cuenta los parámetros locales. Se examinó casas de adobe de uno y dos niveles, representativas de la tipología de construcción local, con el fin de recopilar información relacionada con sus propiedades geométricas. Luego, se crearon 1000 edificios artificiales siguiendo la simulación de Monte Carlo basada en las estadísticas investigadas. La capacidad estructural de cada edificio se representó mediante una curva de capacidad bilineal simplificada para el mecanismo en el plano y una curva de capacidad trilineal para el mecanismo fuera del plano.

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

Este artículo trata sobre la evaluación sísmica y propuesta de refuerzo sismorresistente de un módulo escolar denominado Apenkai. El edificio fue diseñado y construido en los años 90’s, bajo el código de diseño de 1977, el cual era muy permisible y no consideraba de manera adecuada las solicitaciones sísmicas. Asimismo, presenta fallas por columna corta y agrietamiento de muros, evidenciados en sismos importantes como los de 1996 en Nazca y de 2007 en Pisco, todo ello se resume a una capacidad insuficiente para su fin fundamental como colegio de representar un refugio para los alumnos y población aledaña ante grandes terremotos. En este sentido, es necesario reforzar y acondicionar estos edificios escolares. En este estudio, se presenta una propuesta de refuerzo innovador para la estructura, reforzando los muros de mampostería de forma diagonal con bandas y anclajes de CFRP, así como completando y eliminando los muros que producen la falla por columna corta. Se realiza un análisis modal espectral para determinar el desempeño sísmico en el caso as built y con refuerzo, delimitado a un suelo flexible. Se determinó que la estructura actual no cumple con el control de agrietamientos en los muros de mampostería y que la capacidad de la estructura no soportaría un sismo severo. Además, el reforzamiento con CFRP logra incrementar la capacidad de los muros y del edificio escolar con gran ventaja respecto a los muros sin reforzar, así como incrementar la ductilidad de la estructura, otorgándole mayor desplazamiento y capacidad de liberar energía. De este modo, la estructura ahora sí podría soportar el sismo severo de acuerdo al control de corte de edificio de la norma E.070. / This article deals with the seismic evaluation and proposal of seismic-resistant reinforcement of a school module called Apenkai. The building was designed and constructed in the 90's, under the 1977 design code, which was very permissible and did not adequately consider seismic stresses. Likewise, it presents faults by short column and cracked walls, evidenced in important earthquakes such as those of 1996 in Nazca and 2007 in Pisco, all this is summarized to an insufficient capacity for its fundamental purpose as a school to represent a refuge for the students and neighboring population in front of big earthquakes. In this sense, it is necessary to reinforce and condition these school buildings. In this study, an innovative reinforcement proposal for the structure presented, reinforcing the masonry walls in a diagonal way with CFRP bands and anchors, as well as completing and eliminating the walls that produce the short column fault. A spectral modal analysis performed to determine the seismic performance in the As Built case and with reinforcement, delimited to a flexible soil. It was determined that the As Built structure does not comply with the crack control in the masonry walls and that the capacity of the structure would not support a severe earthquake. In addition, CFRP reinforcement increases the capacity of the walls and the school building with great advantage over unreinforced walls, as well as increasing the ductility of the structure, giving it greater displacement and ability to release energy. Likewise, the structure could now withstand the severe earthquake according to the control of the E.070 standard. / Trabajo de investigación

A lo largo de la historia se han usado distintos materiales de construcción, tal es el caso de la tierra en adobes el cual ha sido utilizado en el ámbito de la construcción por mucho tiempo, debido a su bajo costo y fácil aplicación. Sin embargo, las distintas construcciones se han visto afectadas por diferentes eventos sísmicos causando muchas pérdidas humanas. Por ello, la presente investigación propone implementar una dosificación de 1% fibra de lana con respecto al volumen del suelo y con una longitud de 3 cm, con la finalidad de mejorar las propiedades mecánicas de las unidades y la mampostería de adobe. Para ello, se elaboró 6 unidades patrón y 6 unidades con fibra de lana para someterlas a ensayos de compresión. Asimismo, se elaboraron pilas y muretes para obtener los resultados de los ensayos de compresión en albañilería y compresión diagonal de la mampostería. De esta forma, se obtuvo que la fibra de lana aumenta en un 75% la resistencia a la compresión de la unidad patrón al obtener una resistencia de 2.22 MPa y la una resistencia de 1.27 MPa. De la misma manera, se tiene un incremento del 13% con respecto a la compresión de la pila al obtener una resistencia de 0.51 MPa; no obstante, no cumple con la mínima resistencia de 0.60 MPa estipulada en la norma E0.80. Por último, la fibra de lana aumenta la resistencia a la compresión diagonal en un 25% con respecto a las muestras patrón al obtener una resistencia al corte de 0.059 MPa. Los resultados mencionados indicaron que la incorporación de la fibra de lana mejora significativamente el comportamiento del adobe frente a eventos telúricos. / Throughout history, different construction materials have been used, such is the case of adobe earth, which has been used in the construction field for a long time, due to its low cost and easy application. However, the different constructions have been affected by different seismic events causing many human losses. Therefore, the present research proposes to implement a dosage of 1% wool fiber with respect to the volume of the soil and with a length of 3 cm, in order to improve the mechanical properties of the units and the adobe masonry. For this, 6 standard units and 6 units were made with wool fiber to subject them to compression tests. Likewise, piers and walls were made to obtain the results of the masonry compression tests and the diagonal compression of the masonry. In this way, it was obtained that the wool fiber increases the compressive strength of the standard unit by 75% by obtaining a resistance of 2.22 MPa and a resistance of 1.27 MPa. In the same way, there is an increase of 13% with respect to the compression of the pile when obtaining a resistance of 0.51 MPa. However, it does not comply with the minimum resistance of 0.60 MPa stipulated in the E0.80 standard. Finally, the wool fiber increases the resistance to diagonal compression by 25% with respect to the standard samples, obtaining a shear strength of 0.059 MPa. The aforementioned results indicate that the incorporation of the wool fiber significantly improves the behavior of adobe in the face of telluric events. / Trabajo de investigación

The research presented in this doctoral thesis focuses on damage assessment in slender structures and on the methodology of reinforcement by means of composite materials. In particular, the dynamic behaviour of masonry belfries and industrial chimneys, as well as concrete buildings constructed in the coastal area of the Spanish east coast in the mid-20th century, has been analysed. These analyses have been carried out based on the study of several specific structures. In relation to the former, research has been carried out on the bell tower of Fiesole Cathedral, Italy. The main objective of the research is to evaluate the problems of dynamic interaction between the inertial forces associated with the swing of the bells and the main structure of the bell tower. In relation to the second structural typology, a study has been carried out to evaluate the origin of the current state of cracking of the industrial masonry chimneys, as well as to evaluate the damage associated with the problems of collapse that they present at the top of the chimneys. This study has focused on two industrial chimneys located in the municipality of Manises, Valencia, and Agost, Alicante. Finally, in relation to the third structural typology analysed, a third study was carried out on the Torre Adoc 10, located in the coastal area of the city of Alicante. The main objective of this research is to analyze the combined effect of corrosion and seismic action after forty years of corrosion processes on the structure, evaluating the distribution of the damage pattern by analyzing the capacity and demand curves. Finally, an analysis related to the seismic vulnerability of industrial masonry chimneys has been carried out, focusing on the chimney of Agost, Alicante. On the basis of this analysis the pattern of damage to the structure has been defined, and a system of reinforcement using composite materials capable of preventing the structural collapse of the stack has been proposed and sized. The content of this doctoral thesis has been structured in three phases according to the development of the work carried out. In this sense, the first phase is called "Phase of structural characterization", the second phase, "Phase of definition of the numerical model" and finally the third phase, "Phase of definition and analysis of variables". During the development of the first phase, the geometric characterisation of the structures is carried out, as well as the characterisation of the materials by means of laboratory tests or on the basis of the available literature. The results obtained from the process of characterisation of the materials allow the mechanical characteristics of the mortars and brick units to be known, but in addition, analysis at a microstructural level of the samples allows the presence of contaminating agents and expansive salts to be determined, which allows the problem of the damage analysed to be put into context later with the numerical models. Finally, the dynamic characterisation of the structures is carried out with the aim of finding out the modal parameters that allow the subsequent calibration of the numerical models. In the second phase, the numerical models are generated defining the behaviour of the materials in the linear and non-linear range. In addition, the models are calibrated from the experimental data obtained in the previous phase, or by means of experimental data from the consulted bibliography. During this phase the results of the calibration have been analysed using genetic algorithms of the Fiesole bell tower, and the influence of the lateral confinement of the tower on the modal response of the structure has been determined. Finally, during the third phase, the variables associated with the damage assessment of the modelled structures are analysed. In this sense, the first variable analyzed focuses on the effect of the swing of the bells. This study analyses the effect of the velocity, the angle of oscillation and the position of the bells along the height of the tower, in order to determine the range of operation of the bells to avoid damage to the structure. In addition, the influence of the harmonics of the inertial force of the bells on the determination of the real response of the structure is evaluated and compared with the simplified solution proposed by DIN 4178. The second variable focuses on the study of the origin of the current state of damage present in masonry industrial chimneys. This study is analysed from two points of view. On the one hand, the effect of the thermal action during the normal operation of the chimney is evaluated, and on the other hand, the effect of the increase in volume of the metallic elements due to corrosion, arranged on the inside of the chimney, is assessed. Finally, the third variable is related to the analysis of the seismic vulnerability of the Agost masonry industrial chimney, and the reinforced concrete building, Torre Adoc 10. This study analyses the seismic demand through the use of elastic response spectra, and compares the capacity of the structure through a sectional analysis, and through a non-linear pushover analysis. From the results, the damage pattern in both structures is analyzed, and the influence of corrosion in the case of the reinforced concrete building is evaluated. Finally, the results of the analysis of the seismic vulnerability in the industrial chimney allow us to propose a reinforcement system using composite materials capable of preventing the collapse of the structure.

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.

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.

The analysis of the structural seismic response has gained a special importance both for the seismic design of buildings as for predicting the damage caused by earthquakes. In this thesis a complete study about the seismic risk assessment of the two main structuraltypologies of residential buildings of Barcelona, Spain, is presented. These correspond to reinforced concrete buildings with waffle slabs and unreinforced masonry buildings. The main goal of this research is to apply a systematic methodology for the seismic riskassessment, by means of fragility curves, in buildings located in urban zones with moderate seismic hazard.After revising the conceptual aspects involved in the seismic risk assessment and describing the current state of the art, the adopted methodology to evaluate the structuralcapacity, fragility and expected damage analyses is described. To assess the capacity a structural modelling of the buildings and a non-linear static analysis is required. The fragility or vulnerability is evaluated through the capacity spectrum, by means of a simplified procedure. The damage probability matrixes for a given seismic scenario require knowledge of the maximum structural response, which is obtained by using the capacity spectrum method.The methodology has been applied to three reinforced concrete models representative oflow, mid and high rise buildings of the city; this has allowed developing seismic risk scenarios for two earthquakes, which occurrence in Barcelona is reasonably possible. These scenarios take into account the Barcelona seismic zoning.The method has been also applied to characterize the expected seismic behaviour of masonry buildings, modelling three typical buildings of the Eixample District. Two of them present different plane configuration, one more regular than the other. The third isrepresentative of corner buildings, typical of the city's blocks. The better behaviour of the regular buildings compared to corner buildings is confirmed. An aggregate set of buildings, corresponding to a typical line of the district's blocks has been studied. It has been observed that the aggregate behaviour does not improve; instead it inherits the vulnerability of the constituting buildings.A sensitivity analysis of the slight and extensive threshold damage states is carried out; it is observed that little variations in these thresholds significantly influence the expected damage. Consequently, new thresholds for these damage states are proposed based on certain structural characteristics obtained from the non-linear static analysis. The proposed slight damage threshold takes into account the elastic stiffness degradation, while hardening is considered for the extensive damage state. To validate the results obtained with of the employed methodology, a series of non linear dynamic analysis were carried out in two reinforced concrete buildings. The global results were compatible with the ones of the methodology. In general, the results show a good confidence level.Finally, the conclusions drawn the current thesis are summarized and some recommendations for future works are given.