Caracterización estructural y vulnerabilidad sísmica de edificaciones de adobe

Cárdenas Haro, Xavier Ricardo (2021). Caracterización estructural y vulnerabilidad sísmica de edificaciones de adobe. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.67534.

Description

Title: Caracterización estructural y vulnerabilidad sísmica de edificaciones de adobe
Author/s:
  • Cárdenas Haro, Xavier Ricardo
Contributor/s:
  • Léon González, Francisco Javier
  • Todisco, Leonardo
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2021
Subjects:
Freetext Keywords: Adobe; sistema constructivo; falla fuera del plano; vulnerabilidad sísmica = Adobe; building system; out-of-plane failure; seismic vulnerability
Faculty: E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM)
Department: Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En este trabajo se estudia la caracterización estructural y la vulnerabilidad de edificaciones de adobe ante diferentes situaciones sísmicas, para el efecto se tomó 45 edificaciones patrimoniales del centro histórico de la ciudad de Cuenca - Ecuador. El procedimiento de estudio abordó la caracterización estructural del material ante diferentes tipos de esfuerzo, considerando: el adobe, adobe estabilizado, bloques de tierra comprimida (BTC) y los bloques de tierra comprimida estabilizados (BTCE). Para ello se realizó 270 ensayos aproximadamente de compresión de prismas, compresión de pilas, compresión diagonal o tracción indirecta y flexión; para ampliar el panorama de estudio se construyó una base con 2670 datos de ensayos de cinco países (Colombia, Ecuador, España, México y Perú). La segunda fase correspondió al levantamiento de los estudios de caso in situ de edificaciones, se aplicó formularios para levantamiento de información, la misma se procesó en programas de CAD, hojas electrónicas y aplicaciones estadísticas, dividiendo en dos grupos: 14 edificaciones de 1 planta y 31 edificaciones de 2 plantas. Con los resultados de las fases anteriores en primera instancia se aplicó un enfoque empírico desarrollado por Benedetti y Petrini, procedimiento basado en el uso de 11 parámetros cuantitativos y descriptivos para calcular el índice de Vulnerabilidad sobre las edificaciones; luego se aplicó un método de nivel 2 o cinemática no lineal, denominado capacidad - demanda, en el cual se superpone el diagrama trilineal de capacidad de la estructura, con el espectro de demanda sísmica correspondiente, esto permitió encontrar el comportamiento de las fachadas ante cargas fuera del plano. Los resultados evidenciaron la gran dispersión de valores en la caracterización del material, sin embargo, es notorio que la capacidad a compresión de los bloques de adobe estabilizados y/o comprimidos tienen capacidades mayores a las del adobe tradicional. A pesar de que los registros de inventario les catalogan como edificaciones de adobe, se determinó que solo cuentan con un 62% de muros de adobe; dichos muros tienen un 30% de aperturas para vanos; de la longitud total de muros de adobe, existe un 28% con espesores menores al dictado por la norma peruana (e ≥ 0,40 m), en cuanto a la esbeltez, el 55% no cumple según dicha norma. Con la aplicación del enfoque empírico se reveló que para un sismo con aceleración en roca Z = 0,05 g, el 2% tienen vulnerabilidad baja, el 69% vulnerabilidad media y el 29% vulnerabilidad alta y para Z = 0,25 g, el 16% tiene vulnerabilidad media y el 84 % vulnerabilidad alta. Con la aplicación del método capacidad – demanda estudiado sobre las fachadas, se pasó de la vulnerabilidad a la determinación del daño, comprobando que todos los mecanismos estudiados son altamente propensos al fracaso, con intensidades altas de sismo, siendo el menos propenso el mecanismo D. Este análisis permitió construir curvas de fragilidad, que pueden extrapolarse a cualquier tipo de edificación de adobe siempre y cuando tenga condiciones similares a las planteadas en este estudio; finalmente, las curvas se usaron para estimar el daño por pérdidas para cada caso. ----------ABSTRACT---------- In this work, the structural characterization and vulnerability of adobe buildings to different seismic situations are studied. For this purpose, 45 heritage buildings from the historic center of the city of Cuenca - Ecuador were taken. The study procedure addressed the structural characterization of the material under different types of stress, considering adobe, stabilized adobe, compressed earth blocks and stabilized compressed earth blocks, for this, approximately 270 tests of compression of prisms, compression of piles, diagonal compression or indirect traction and bending, to broaden the study panorama, a database was built with 2,670 test data from five countries (Colombia, Ecuador, Spain, Mexico and Peru). The second phase corresponded to the survey of in situ case studies of buildings, forms were applied to collect information, it was processed in CAD programs, electronic sheets and statistical applications, dividing into two groups of 14 buildings of 1 floor and 31 buildings with 2 floors. With the results of the previous phases, in the first instance, an empirical approach developed by Benedetti and Petrini was applied, a procedure based on the use of 11 quantitative and descriptive parameters to calculate the Vulnerability Index on all adobe elements; then a level 2 or nonlinear kinematics method was applied, called capacity - demand, in which the trilinear diagram of the structure is superimposed, with the corresponding seismic demand spectrum, this allowed finding the behavior of the facades before loads outside the flat. The results showed the great dispersion of values in the characterization of the material; however, it is well known that the compression capacity of stabilized and / or compressed adobe blocks have capacities greater than those of traditional adobe. Although the inventory records classify them as adobe buildings, it was determined that they only have 62% adobe walls; these walls have 30% openings for openings; Of the total length of adobe walls, there is 28 % with thicknesses less than that dictated by the Peruvian standard (e ≥ 0,40 m), in terms of slenderness, 55% do not comply according to said standard. With the application of the empirical approach, it was revealed that for an earthquake with rock acceleration Z = 0,05g, 2% have low vulnerability, 69% medium vulnerability and 29% high vulnerability and for Z = 0,25g, 16% have medium vulnerability and 84 % high vulnerability. With the application of the capacity - demand method studied on the facades, we went from vulnerability to the determination of damage, verifying that all the mechanisms studied are highly prone to failure, with high earthquake intensities, the D mechanism being the least prone. This analysis allowed the construction of fragility curves, which can be extrapolated to any type of adobe building as long as it has conditions similar to those proposed in this study; finally, the curves were used to estimate loss damage for each case.

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Item ID: 67534
DC Identifier: https://oa.upm.es/67534/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:67534
DOI: 10.20868/UPM.thesis.67534
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 01 Jul 2021 05:35
Last Modified: 01 Jul 2021 05:35
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