Boletín Nº3 Escuela Profesional de Ingeniería Civil

Boletín de la Escuela Profesional de

Ingeniería Civil

Boletín Nº 3 Enero 2017

Editorial Luis Becerra Stock

Estimados amigos, el 2016 ha sido un año de mucha expectativa para nosotros y crecimiento, que nos hace ver el rol protagónico como carrera profesional que debemos asumir en nuestro país, es por ello que nuestro principal objetivo es el de brindar una seria formación profesional para nuestros futuros ingenieros, quienes estarán debidamente preparados para enfrentar los retos que nos demanda la sociedad.

En búsqueda de estos objetivos se han realizado va r i a s a c t i v i d a d e s q u e queremos compartir en este boletín, además de algunas investigaciones y artículos realizados por nuestros docentes. También aprovechamos en hacer mención de nuestros nuevos laboratorios de Tecnología del Concreto, Mecánica de Suelos e Hidráulica que se suman a los ya existentes Laboratorios de Tecnología de los Materiales, To p o g r a f í a , C ó m p u t o ,

Química y Física, poniéndolos todos estos Laboratorios al ser vicio de nuestros alumnos, quienes son nuestro recurso más valioso con el que podemos aportar

a nuestra sociedad para enfrentar los retos de crecimiento y desarrollo sostenible de hábitat.

INFRAESTRUCTURA EVENTOS

VISITAS TÉCNICAS CONFERENCIAS

OPINIÓN

INVESTIGACIÓN

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NUESTROS LABORATORIOS

INFRAESTRUCTURA

La Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Católica San Pablo ha implementado en el campus Salaverry, los Laboratorios de Control de Calidad en Ingeniería Civil.

Los laboratorios tienen como objetivos: Ÿ Brindar una formación de

alto nivel académico a nuestros futuros ingenieros civiles.

Ÿ Permitir el desarrollo de

diversas investigaciones en el campo de la Ingeniería Civil. Ÿ Realizar la prestación de

servicios mediante ensayos de laboratorio y de campo a empresas constructoras, consultoras, mineras, entidades públicas y público en general otorgando certificación de calidad y con la acreditación corres-

pondiente en el campo de la industria de la construcción y minera, en el marco de las Normas Nacionales (NPT) e Internacionales (ASTM).

Nuestros laboratorios se dividen en tres rubros dentro de la Industria de la Construcción y Minería:

LABORATORIO DE CONCRETO Y ENSAYO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Área de pruebas de concreto

Área de ensayo de Materiales de Construcción

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS, ROCAS Y PAVIMENTOS

Área de trabajo

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Área de ensayos especiales.

LABORATORIO DE HIDRÁULICA Y MECÁNICA DE FLUIDOS

Canal de pendiente variable de 5 metros de longitud

Banco de Tuberías

CEREMONIA DE IMPOSICIÓN DE CASCOS que forma parte de las tradiciones de nuestra universidad. Estos eventos fueron realzados por la

presencia de los orgullosos padres de los alumnos que cursan el segundo año.

EVENTOS

En el 2016, se realizaron dos ceremonias de imposición de cascos a los alumnos de Ingeniería Civil, como acto

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EVENTOS

JUEGOS CACHIMBO, MAÑANA DEPORTIVA DE INGENIERÍA Y COMPUTACIÓN Y JUEGOS GENERALES Como parte de la formación integral de nuestros alumnos, la Escuela Profesional de Ingeniería Civil participa activamente en las todas las actividades promocionadas

do el primer puesto en fulbito y básquet varones en la Mañana Deportiva de la Facultad de Ingeniería y Computación. ¡Felicitamos a nuestros campeones!

Ÿ Búsqueda del tesoro –

Ÿ 1er Concurso Interno de

CONCURSOS La Escuela Profesional de Ingeniería Civil, con el fin de crear identidad dentro de la comunidad y afianzar los conocimientos de sus alumnos, organizó 5 concursos:

Puentes de Spaguetti diseñados y elaborados por alumnos

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por la universidad. El año pasado hemos tenido una destacada participación de nuestros alumnos, logrando ser campeones en los Juegos Cachimbo 2016 y obtenien-

Topografía ŸDiseña la mascota de

Ingeniería Civil

Puentes de Spaguetti Ÿ Concurso de Rotura de

Probetas.

Ÿ 1er Concurso Interno de

Puentes de Madera

Búsqueda del tesoro - Topografía Concursos de Ingeniería Civil

Puente de palitos de madera sometido a pruebas de compresión

Materiales II, Arquitectura y Urbanismo e Ingeniería Ambiental. Las zonas visitadas fueron Huayco en Tiabaya, Quiscos en Yura, L a d r i l l e r í a s Ta u r o ,

Construcción Mall Aventura Plaza Cayma, Ladrilleras el Diamante, Puente Chilina y el Monasterio de Santa Catalina.

El III Foro de Investigación de Ingeniería Civil desarrolló temas como el uso de materiales innovadores en aplicaciones tecnológicas y el aislamiento sísmico de

estructuras, en el que participaron renombrados investigadores como el Dr. Enrique Simbort Zeballos ( R u s i a ) , e l D r. M a n u e l Jiménez Melendo (España),

e l D r. E u g e n i o G a r c í a Granados (España) y el Msc. David Chalco Pari (Perú).

E l D r. E n r i q u e S i m b o r t Zeballos se graduó en la Universidad Estatal de

VISITAS TÉCNICAS

Como parte de la formación teórico-práctica, nuestros estudiantes realizaron visitas técnicas en los cursos de Geología, Tecnología de Materiales, Mecánica de

CONFERENCIAS

Visita a la construcción del Mall Aventura Plaza Cayma

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Presentación del Dr. Manuel Jiménez Melendo

CONFERENCIAS

III Foro de Investigación de Ingeniería Civil

Ingeniería Civil y Arquitectura de San Petersburgo – Rusia. Realizó su especialización en Mecánica Estructural y se doctoró en Ingeniería Sismorresistente y Dinámica Estructural por la misma universidad. En la actualidad es docente de la Universidad Católica San Pablo.

E l D r. M a n u e l J i m é n e z Melendo es Catedrático del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Facultad de Física, Universidad de Sevilla. Su investigación se centra principalmente en el estudio

de las propiedades mecánicas de los materiales cerámicos en distintas configuraciones. Ha realizado diversas estancias de investigación como profesor invitado, entre ellas en NIMS (Tsukuba, Japón), CNRS (París, Francia) y NCEM (Berkeley, USA).

E l D r. E u g e n i o G a r c í a Granados se licenció por la Universidad Complutense de Madrid en Ciencias Físicas especialidad de Ciencia de los Materiales. Es doctor por la Universidad Carlos III de Madrid en Ciencia e Ingeniería de Materiales. En la actualidad es Investigador

Contratado en el Instituto de Cerámica y Vidrio del CSIC. El Msc. David Chalco Pari se graduó como Ingeniero Civil por la Universidad Nacional de San Agustín, Arequipa y es Magister en Estructuras y Construcción Civil por la Universidad de Brasilia, Brasilia.

Tiene experiencia en Ingeniería Civil con énfasis en la dinámica de estructuras, actuando principalmente en los siguientes temas: análisis dinámicos no-lineal, disipadores metálicos de energía y el método de los elementos finitos.

SEMANA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y COMPUTACIÓN Como parte de las actividades realizadas por la Semana de la Facultad de Ingeniería y Computación, la E s c u e l a P rof e s i o n a l d e Ingeniería Civil organizó tres conferencias internacionales: Aislamiento Sísmico, Fundamentos del Aislamiento Sísmico y Disipación de Energía, y un Master Class sobre A p l i c a c i ó n d e té c n i c a s innovadoras en el aislamiento sísmico de edificaciones, dirigido especialmente a profesionales del rubro.

Estas conferencias fueron 6

desarrolladas por el Dr. Sc. Mikayel Melkumyan (Armenia), quien como jefe en ingeniería estructural en diversas constructoras ha diseñado 89 edificios para su construcción o reestructuramiento en diferentes regiones de Armenia, Nagorno Karabakh y Rumania. Ha publicado 198 papers, incluyendo 15 libros, 10 documentos normativos, códigos, estándares y 12 patentes; 124 papers fueron publicados fuera de Armenia en Austria, Australia, Canadá, China, Republica Checa, Francia, Alemania, Grecia, Indonesia, Irán, Italia, Japón, Corea, New Zelandia, México, Macedonia, Portugal, Rusia, R o m a n i a , S i n g a p u r,

Dr. Sc. Mikayel Melkumyan (Armeni) Eslovenia, España, Suiza, Turquía, UK, and USA entre los principales países.

También contamos con la presencia del Dr. Sc. Genner Villareal (Perú), quien desa-

rrolló la conferencia de Diseño Sísmico Avanzado.

El Dr. Villareal es graduado como Ingeniero Civil por la KNUBA – Ucrania y Doctor en ingeniería Sismo resistente por la MSCEU, Rusia.

EL DEPORTE EN LA UNIVERSIDAD Cristhian Luis Bello Medina

¿Universidad, deporte o amigos?, una pregunta que conlleva a varias teorías y puntos de vista distintos.

A lo largo de nuestra vida universitaria se presentan dificultades, interrogantes, etc. Una situación no ajena a la vida de un universitario es la práctica de algún deporte

“

“

Algunas personas quieren que algo ocurra, otras sueñan en que pasará, otras hacen que suceda

(Michael Jordan)

o simplemente hacer ejercicio, muchas personas no ven necesario el deporte en nuestra vida, cosa que no es cierto, las personas se sienten alegres cuando están bien de salud o reciben una buena noticia o les salen bien las cosas porque es propio del ser humano y esto conlleva a un bien propio y un cuidado a nuestro cuerpo.

El deporte en sí nos ayuda a despejar así como la música o diversas actividades, cada persona es distinta y tiene su forma de sentirse

bien o relajarse. Lo que expongo es una opción para el cuidado de nuestra salud y compar tir con nuestros amigos, dejando a un lado lo tecnológico, redes sociales, etc., que trascienden a diario en nuestra vida cotidiana, generando una conexión con nuestros compañeros y amigos de tal manera que compartamos momentos y experiencias distintas.

Competir y sentir la satisfacción de haber ganado o de saber que aún nos falta mejorar nos transmite sensaciones únicas. En la

OPINIÓN

18 años Alumno del 3er semestre de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Católica San Pablo

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INVESTIGACIÓN

universidad sabemos que el tiempo es valioso y no siempre nos es factible realizar otras actividades pero sería grandioso que

compañeros y amigos hacen que Ingeniería Civil se vea como una gran familia.

EL SISMO DEL 14 DE AGOSTO DE 2016 EN LA PROVINCIA DE CAYLLOMA – AREQUIPA. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE DAÑOS ESTRUCTURALES Dr. Enrique Simbort Zeballos Profesor, Universidad Católica San Pablo M.I. Galvarino Pinto Rodríguez Profesor, Universidad Católica San Pablo

Introducción Los terremotos NO matan a la gente, sin embargo el colapso de las estructuras SÍ (Prof. Mark Klyachko).

El sismo del pasado 14 de agosto ocurrido en la provincia de Caylloma tuvo una magnitud local 5.3 ML. Después del sismo de Atico del 2001, este sismo es el que ocasionó mayores pérdidas en infraestructura en la población de la provincia de Caylloma-Arequipa.

Con el objetivo de analizar la vulnerabilidad estructural y los daños causados por el movimiento sísmico en la zonas afectadas, los profesores Galvarino Pinto y Enrique S i m b o r t e f e c t u a ro n u n reconocimiento el 18 de Agosto de 2016 de los daños estructurales en edificaciones en las zonas afectadas: Chivay, Yanque, Ichupampa, Achoma.

Resumen de daños estructurales en Centros Religiosos Figura 3 – Consideraciones del estado crítico en el diseño geotécnico de la

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compartamos experiencias deportivas como una familia.

Tendremos distintos pensamientos y gustos pero la carrera, los profesores, los

En términos generales la tierra armada (modificado 2001). mayoría de las- FHWA, iglesias

Fig. 1. Daños estructurales en iglesia del distrito de “Ichupampa”

presentan daño, en mucho de los casos este daño es considerable, lo que nuevamente pone en evidencia lo vulnerables que son este tipo de edificaciones frente a un sismo.

La zona donde se concentran los daños en este tipo de edificaciones (iglesias) de manera importante es la zona de campanarios debido que puede ser considerada como otra estructura (apéndice) la cual tiene un periodo de vibración completamente distinto al de la estructura donde se apoya y recibiendo además una gran fuerza proveniente de la estructura principal debido al cambio brusco de rigideces, es por esto que el interfaz entre la zona de campanario y la estructura principal es una

zona de gran concentración de esfuerzos.

La preser vación sísmica debe basarse en un buen conocimiento de las características dinámicas de la estructura y una elección adecuada de la intervención, si es necesaria.

Hablando de intervenciones, vale la pena señalar que las técnicas tradicionales no son adecuadas para la rehabilitación sísmica de los edificios de patrimonio cultural. De hecho, estas se basan en el aumento de la resistencia y ductilidad, consecuentemente a menud o n o s o n re ve r s i b l e s , haciendo uso de materiales diferentes e incompatibles con los originales, y pueden determinar cambios en la concepción original de la estructura. De esta manera, sometidas a sismos de gran intensidad, las técnicas tradicionales dan garantía sólo contra el colapso, pero no pueden evitar graves daños tanto en los elementos estructurales como en los no estructurales.

Proyecto de investigación: Reforzamiento Sísmico de Edificaciones de Patrimonio Cultural en Arequipa aplicando Aislamiento Sísmico Durante la última década el concepto de aislamiento sísmico ha comenzado a ser considerado seriamente como una alternativa en el diseño sismo resistente de

estructuras, especialmente en aquellos casos en que se busca un mejor desempeño sísmico para las estructuras y sus contenidos; así como en el reforzamiento sísmico en casos en los que se busca la preservación del patrimonio cultural de las ciudades.

El objetivo de estos sistemas es la modificación de la interacción dinámica entre la estructura y el movimiento del suelo debido al sismo, con el fin de minimizar el daño estructural y controlar la respuesta de la estructura.

Por lo tanto, este concepto es muy diferente del convencio-

Fig. 2. Daños en la zona de campanario, iglesia de Chivay

nal, según el cual la estructura no es capaz de comportarse satisfactoriamente cuando se somete a condiciones de carga diferentes a las que ha sido diseñado.

Conclusiones En base a la inspección realizada se presentan las siguientes conclusiones: · Arequipa se caracteriza por un riesgo sísmico muy alto. De hecho, la vulnerabilidad de las construcciones peruanas, en particular las construcciones arequipeñas, es tal que más de la mitad de ellas (incluyendo edificios estratégicos y públicos) son incapaces de soportar las acciones sísmicas a las que puedan ser sometidas. Esta situación se debe a varios factores: · Perú es el hogar de una buena parte del patrimonio cultural del mundo. · Tradicionalmente ha existido cier ta falta de conciencia, tanto a nivel institucional e individual, que sismos severos ocurren también en Perú, aunque con menos frecuencia que en otros países como Chile. El

problema de Perú es que terremotos severos no son lo suficientemente frecuentes y que, en cualquier caso, sus períodos de retorno son mucho más largos que la duración de sus gobiernos. · Cuando se produce un sismo severo, el gobierno de turno estrictamente limita su acción a la gestión de emergencias, sin tener que invertir todos los recursos en la prevención de desastres, y así el riesgo sísmico rápidamente se olvida, incluso en las zonas afectadas. · El costo total de carencia de políticas de prevención puede llegar a ser muchas veces mayor que la cantidad total de dinero que puede ser necesario para adecuadamente modernizar sísmicamente todas las construcciones arequipeñas existentes aparte de las miles de víctimas que se pueden

evitar. · El aislamiento sísmico es una solución adecuada para la rehabilitación sísmica de estructuras históricas y esenciales. Su objetivo es proteger la vida humana a través de la reducción de las acciones sísmicas, evitando así un daño significativo de la estructura y sus contenidos, incluso bajo fuertes sismos, y presenta muy baja interferencia con la edificación. · E l g r u p o d e Investigación en Ingeniería Sismo Resistente y Mecánica Estructural de la escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Católica San Pablo actualmente realiza el análisis y la evaluación científica-técnica para la aplicación de técnicas avanzadas en el reforzamiento sísmico de edificaciones de patrimonio cultural.

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CAPACIDAD DE DEFORMACIÓN EN PILARES DE PUENTES M.I. Galvarino Pinto Rodríguez

INVESTIGACIÓN

Profesor, Universidad Católica San Pablo

Introducción Los movimientos sísmicos inducen fuerzas y desplazamientos a las estructuras. En sistemas elásticos, las fuerzas y los desplazamientos están directamente relacionados con la rigidez del sistema; sin embargo, para estructuras en el intervalo de comportamiento inelástico, esta relación es compleja, ya que las fuerzas en estas estructuras dependerán de los desplazamientos instantáneos y de la historia de desplazamientos (Pinto, 2012). Tradicionalmente, el diseño sísmico de estructuras se ha basado en las acciones de fuerzas estáticas equivalentes. La razón de esto es histórica, ya que está asociada a metodologías de diseño para otro tipo de acciones, por ejemplo: cargas de viento, cargas de gravedad (carga muerta y carga viva) (Priestley et al., 2007).

terremoto de Kanto, USA: 1933 terremoto de Long Beach, Nueva Zelanda: 1931 terremoto de Napier). En ellos fue notado que las e s t r u c t u r a s q u e f u e ro n diseñadas para fuer zas laterales de viento se comportaron mejor en estos sismos que aquellas estructuras que no fueron diseñadas ante estas fuerzas laterales. Como una consecuencia, el diseño de códigos empezó para estructuras específicas y que e s t u v ie r a n e n re g io n e s sísmicas deberían ser diseñadas para fuer zas laterales (Priestley et al., 2007).

Capacidad de los Pilares de Puentes Cuando se tiene que diseñar un puente en el que sus pilares se encuentran rígidamente unidos con el tablero, su comportamiento frente a sismos depende básicamente de la capacidad de desplazamiento de sus pilares. Si a lo anterior se le suma la posibilidad de tener pilares de diferentes alturas, la capacidad del puente dependerá básicamente del pilar o los pilares más cortos; es por esto que un Diseño p o r C a pa c i d a d ( D C ) e s estrictamente necesario.

¿ Por qué el diseño sísmico está basado en fuerzas ?

La razón que el diseño sísmico actualmente este basado en fuerzas y no en desplazamientos, está fundamentado largamente en consideraciones históricas. En los 1920's y primeros años de 1930's, varios sismos importantes ocurrieron (Japón: 1923 10

Fig. 1. Deformación inelástica de un pilar de puente con unión monolítica Pilar – Tablero.

Tabla 1*: Comparación entre el Método DDBD y Diseño Basado en Fuerzas

Fig. 2. (a) Puente Supervía, México D.F, (b) Detalle de refuerzo en Pilares del Puente Supervía, (c) Diagrama Momento - Curvatura de los pilares del Puente Supervía, Ciudad de México

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Fig. 3. (a) Puente Balcones de Chilina, Alto Selva Alegre - Arequipa, (b) Detalle de refuerzo en Pilares del Puente Balcones de Chilina, (c) Diagrama Momento - Curvatura de los pilares del Puente Balcones de Chilina - Alto Selva Alegre, Arequipa

Bibliografía y Referencias [1] Pinto, G., Gómez, R., Escobar J. (2012), “Evaluación de la Respuesta Sísmica de un Puente, Empleando Métodos de Análisis Basados en Desplazamientos”, Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, XVIII Concgreso Nacional de Ingeniería Estructural, Acapulco, Guerrero (México).

[2] Priestley, M.J.N., Calvi G.M., Kowalsky M.J. (2007), “Displacement based seismic design of structures”. IUSS 721 pp.

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APPLICATION OF SEISMIC ISOLATION IN THE RETROFIT OF HISTORICAL BUILDINGS IN AREQUIPA-PERU Enrique Simbort(1), Galvarino Pinto(2), Luis Becerra(3) (1) Professor, Universidad Catรณlica San Pablo, egsimbort@ucsp.edu.pe (2) Professor, Universidad Catรณlica San Pablo, gpinto@ucsp.edu.pe (3) Professor, Universidad Catรณlica San Pablo, lbecerra@ucsp.edu.pe

Abstract This paper presents a research on the retrofit by means of seismic isolation of the Virgin of Chapi Chapel (Chapel of Reconciliation), situated in Arequipa, seriously damaged by June 23, 2001 Atico Earthquake (Mw8.4).

Based on the obtained results we can conclude the seismic isolation is the most suitable solution for the s e i s m i c re t rof i t of t h e structure, because it allows obtaining a good structural behavior without compromising the architectural characteristic of the superstructure.

A new isolation method is t h e n p ro p o s e d f o r t h e seismic retrofit of historical b u i l d i n g s . We n e e d to remark that traditional techniques, based on the increasing of strength and ductility, are not suitable for the seismic rehabilitation of cultural heritage buildings.

Besides, historical buildings often present weak points, such as an irregular form both in plan and in elevation and shallow foundations.

Furthermore, under earthquakes of high i n t e n s i t y, t r a d i t i o n a l structures can just guarantee against the collapse, but cannot avoid heavy damages both to structural and non-structural elements. As a result, for cultural heritage buildings, a suitable equilibrium between the two opposite requirements is usually accepted, i.e. a par tial seismic improvement is obtained preserving their original monumental characteristics, identity and historical value. It is worth noting that, due to the historical importance and to the daily presence of tourists, the seismic rehabilitation of historical buildings is quite delicate,

aiming at the protection of both human life and cultural heritage.

In this way the proposed technique is based on the realization of an isolated platform under the building foundation without any intervention on the building.

Moreover, this method can be used for both single buildings and set of buildings, typical of Peruvian historical centers.

Thereby, base isolation could be a suitable solution for the rehabilitation of historical structures. It aims to reduce seismic actions, thus avoiding significant damages to the structure and its contents even under strong earthquakes, and presents very low interference with the structure itself.

Keywords: Seismic Isolation; Historical Buildings; Cultural Heritage

of cultural heritage buildings. Besides, historical buildings often present weak points, such as an irregular form both in plan and in elevation, their bearing walls are composed of materials with different mechanical properties; and even have shallow foundations.

Furthermore, under earthquakes of high i n t e n s i t y, t r a d i t i o n a l strengthening methods can just guarantee against the collapse, but cannot avoid heavy damages both to structural and non-structural elements.

N o w a d a y s , i n Pe r u t h e concept of base isolation is

Introduction All the experience accumulated in Peru in retrofitting existing buildings including those of historical and architectural value has applied only t r a d i t i o n a l te c h n i q u e s , based on the increasing of strength and ductility; these techniques are not suitable for the seismic rehabilitation

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becoming a construction system extensively used for the seismic protection of many types of structures like hospitals and multistory buildings.

Engineering practice, theoretical studies and laborator y tests have demonstrated the excellent performance and advantages that can be

achieved through the seismic isolation application.

The effectiveness of seismic isolation concept makes possible its application for the seismic protection of masonry structures [1]. On the other hand the experience accumulated in Armenia [2] in retrofitting of existing historical buildings shows that the application of

conventional strengthening is more expensive than base isolation.

This paper deals with practical considerations about the application of the Base Isolation approach to safeguard the Peruvian historic heritage, namely the Virgin of Chapi Chapel, situated in Arequipa.

Description and Soil Conditions The structural system consists of three layer un-reinforced tuff masonry walls with a core of low resistance concrete – “calicanto”; without any horizontal diaphragms. The thicknesses of the interior and exterior layers are 20 cm; the thickness of the core varies between 18 – 20 cm. The masonry bearing walls are erected on a stone foundation. The building suffered

repairable damage after the 2001 Atico earthquake.

The Chapel of Virgin of Chapi is located in the seismic Zone 4, and based on Peruvian Building Code E.030, the expected peak ground acceleration for that zone is 0.45 g. For the earthquake response analysis the soil in the vicinity of the Chapel of Reconciliation is classified as intermediate with S = 1.05

and Tp = 0.6s [3].

The key objective of the given research was the elaboration of structural concept and the design of retrofitting by base isolation of the Virgin of Chapi Chapel, which will ensure cost effectiveness of the construction works, high reliability of the structure and preservation of the historical and architectural value of this building.

Structural Concept of Retrofitting by Base Isolation of the Chapel of Virgin of Chapi According to the innovative technology described in [2], base isolation method for an existing building with bearing walls involves placing of seismic isolators at the level of basement. However, it is known that the Chapel does not have a basement under its whole area. Consequently, based on the accumulated experience [4, 5, 6] on retrofitting of the similar buildings by base isolation, it was proposed to extend the foundation walls in order to create a basement throughout the whole area of the chapel.

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This procedure will require excavating the soil from the inside of the chapel, baring this way the existing foundation walls. The walls before the implementation of the isolation system interface must be cleaned from the remainders of soil and then p ro p e r l y s t re n g t h e n e d .

Thereby, in order to strength the foundation walls was applied a reinforced concrete jacket on both sides of stone foundation walls. The thickness of concrete utilized for the jacketing of stone walls was 10 cm.

Above the seismic isolation

interface a 160 mm thick reinforced concrete slab, which will cover the basement, was proposed.

This solution significantly increases the reliability of the whole structure, the rigidity of the superstructure and distributes uniformly the seismic forces on isolators.

Results of Earthquake Response Analysis using Seismic Isolation The Virgin of Chapi Chapel was analyzed under three seismic impacts with PGA equal to 0.45g. According to the Peruvian Code E.030 (that refers to ASCE/SEI 710) the demand spectral displacement at the period of vibrations of base isolated building equal to 2.0 sec and the damping ratio of 15% for Chapel is 25.1 cm. Period of v i b r a t i o n s of t h e ba s e isolated Virgin of Chapi Chapel, is the same in longitudinal (X) and in transverse (Y) directions and is equal to 1.8 sec. This means that the calculated displacement demand will actually be equal to 1.8:2x25.1 =22.6 cm.

The lack of codes on Seismic Isolation in Peru is forcing the engineers to apply design values that nothing has to do with the real s e i s m i c i t y i n Pe r u . S o

engineers tend to overdesign isolation system, and this approach may bring to an artificial increase of the cost of retrofitting.

Due to extremely conser vatism seismic isolation in other countries like USA is actually dying [2].

Ear thquake response analysis of the chapel was carried out by SAP2000 nonlinear program. The design model was developed using different types of finite elements for walls and seismic isolators.

The non-linearity was considered only for seismic isolators because for cases like Virgin of Chapi Chapel there is no need to apply non-linearity to superstructure [2].

For the linear model the isolators are given the effective stiffness equal to 0.6 kN/mm. For non-linear

model the isolators have initial stiffness equal to 5 kN/mm, post yield stiffness equal to 0.6 kN/mm and yield strength equals to 20 kN. For the analysis the acceleration time histories were scaled and matched to the design response spectra of E.030 Peruvian Seismic Code. The design accelerograms might be also compatable with local soil condition in Polobaya, as those conditions have been experienced during the Atico 2001 earthquake.

Finally 3 accelerograms were selected and scaled to acceleration 0.45g: 23.06.2001 Atico Earthquake, with processed characteristics EW direction (Tp = 0.44s, Tm = 0.57s), NS direction (Tp = 0.2s, Tm = 0.53s); 15.08.2007 Chincha and Pisco Earthquake, with

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INVESTIGACIĂ“N 16

processed characteristics EW direction (Tp = 0.44s, Tm = 0.74s), NS direction (Tp = 0.16s, Tm = 0.82s); Artificial earthquake, with characteristics EW direction (Tp = 0.18s, Tm = 0.56s), NS direction (Tp = 0.5s, Tm = 0.72s); The following results of calculations were obtained: periods of vibrations in X and Y directions are equal to each other and equal to 1.8 sec; floor accelerations along the height of s u p e r s t r u c t u re i n b o t h directions are the same and are equal to 0.28g in average, which means that thanks to application of base isolation the input PGA of 0.45g decreases by about 1.7 times; in none of the

isolators the vertical force exceeds 600 kN; superstructure is moving in horizontal direction as an absolutely rigid body without any overturning and this as well as the above results underline the high effectiveness of the implemented base isolation system.

Structural elements above and below the isolation interface are working only in elastic stage. In comparison with the linear analysis nonlinear analysis brings to decrease (30%) the average floor accelerations above it.

Other average results of calculations by linear and non-linear versions are given below in the Table 1. Fig. 1-5 illustrate the reduction of

input acceleration in the superstructure of the base isolated Chapel in longitudinal direction under the impact of the 23.06.2001 Atico Earthquake acceleration time history.

To d e m o n s t r a t e t h e effectiveness of the proposed retrofitting by base isolation the Chapel was also analyzed a fixed base structure using the same selected acceleration time histories. The obtained average results are given also in Table 1.

In the same time the retrofitting of this building by base isolation excludes the necessity of strengthening of superstructure.

Conclusions This research serves as an initial proposal to improve the seismic behavior of structures of cultural heritage. Although it is only a first approximation and it is necessary to optimize the obtained results.

At the same time the effectiveness of the seismic

i s o l a t i o n a p p roa c h f o r retrofitting buildings of cultural heritage is quite clear from the given results.

Seismic isolation is now a worldwide recognized method and the Peruvian community of civil engineers has to adopt this kind of technology in order to bring

the quality of our structures to a high level of development and safety.

In order to really strongly enhance the seismic protection of our country we need new legislative measures and own seismic design codes, according to our reality.

Acknowledgements This research was supported by Catholic University of San Pablo (UCSP)-Arequipa. We are thankful to the Archbishopric of Arequipa that provided us with invaluable information about the Chapel of Reconciliation and greatly assisted the research.

References [1] Melkumyan M. (2011): Retrofitting by Base Isolation of Existing Buildings in Armenia and in Romania and Comparative Analysis of Innovative vs. Conventional Retrofitting. III ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering. Corfu, Greece, 25–28 May 2011 [2] Parducci A. (2000): Seismic Protection of Italy's Historic Heritage using the Seismic Isolation Approach.

12th World Conference on Earthquake Engineering. New Zealand, 2000.

[3] Peruvian Seismic Code E.030. (Norma Técnica E.030. Diseño Sismorresistente). 2016.

[4] Walters M. (1995): Use of Seismic Isolation in New and Retrofit Construction. Proceedings of the Joint ASME/JSME Pressure Vessels and Piping Conference, Seismic, Shock and Vibration Isolation, Honolulu, HI, Vol. PVP319, 31-38,1995.

[5] Fuller K. (2000): Design and Testing of High Damping Rubber Earthquake Bearings for Retrofit Project in Armenia. Earthquake Hazard and Seismic Risk Reduction. Editors – Serguei Balassanian, Armando Cisternas and Mikayel Melkumyan. Kluwer Academic Publishers. The Netherlands, 379-385, 2000.

Clemente P. (2011): Application of seismic isolation in the retrofit of historical buildings. Earthquake Resistant Engineering Structures VIII. Vol.1.

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Publicación de la Dirección de Ingeniería Civil de la Universidad Católica San Pablo Coordinación del boletín: Tatiana Medina Sánchez Edición: Tercera Docentes Colaboradores: Galvarino Pinto Rodríguez, Enrique Simbort Zeballos y Denis Mayta Ponce.

Director de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil: Luis Becerra Stock Diseño: Gómez Larico Cinthya Fotos: Claudia Cappatinta Chino y José Luis Bustamante

Facultad de Ingeniería y Computación

Escuela Profesional de Ingeniería Civil