Out‐of‐plane shaking table tests of full‐scale historic adobe corner walls retrofitted with timber elements

Abstract

Summary Historic adobe structures pose a high seismic risk mainly because of the poor out‐of‐plane bending response of their walls that may produce fatalities and significant economic, cultural, and heritage losses. In this paper, we propose a retrofitting technique that increases the wall strength for both in‐plane and out‐of‐plane directions. This technique consists of vertical and horizontal timber elements symmetrically installed on each face of the wall to form a confining wood frame, supplemented with vertical tensors that pre‐compress the wall. This study evaluates the performance of this retrofitting technique with a two‐set experimental program on full‐scale historic adobe walls. On the first set, four specimens were subjected to a static overturning test with boundary conditions representing the confinement effect at both ends by orthogonal walls. On the second set, three full‐scale specimens, one unretrofitted and two retrofitted, were subjected to four ground motion records on a shaking table to assess the out‐of‐plane dynamic behavior of typical corner walls. The unretrofitted specimen collapsed during the second motion (peak ground acceleration [PGA] = 0.39 g), while both retrofitted walls survived all four motions (maximum PGA of 0.75 g) proving the high effectiveness of the proposed retrofitting. The addition of base anchors as a variation of the retrofitting technique significantly reduced the rocking effects and the residual drifts of the system, thus improving its overall seismic performance. Further research is needed to develop guidelines for seismic retrofit of heritage buildings including multistory full‐scale tests of specimens with various types of openings and retrofitting strategies that minimize their architectural impact.

Propuesta de refuerzo sísmico con carrizo para mamposterías de adobe en construcciones patrimoniales

“…Esta aseveración puntualiza que, los inmuebles de tierra no sólo tienen un valor histórico por la antigüedad, sino por llevar consigo el patrimonio inmaterial de la población. De esta manera, al ser la construcción de adobe parte del patrimonio material e inmaterial, se enfatiza en su estudio para entender cómo mitigar su vulnerabilidad y garantizar cierta seguridad sísmica (14,16,20).…”

“…Hasta este punto se presenta especial énfasis en la vulnerabilidad del material, pero, para que pueda considerarse un riesgo relevante es necesario conocer la amenaza. Se ha encontrado coincidencia geográfica de las zonas de alto peligro sísmico con las regiones de construcción en tierra, localizando las zonas de actividad sísmica permanente a nivel mundial coincidentes con ciudades Patrimonio Cultural de la Humanidad (16). Esto permite establecer la relevancia de las consecuencias negativas que tendrán que sobrellevar los monumentos históricos en caso de ocurrir un sismo de alta intensidad.…”

“…Según investigadores (1, 2, 16, 33) y la experiencia multidisciplinar, la propuesta planteada es una alternativa compatible y eficiente como refuerzo, misma que merece ser estudiada a profundidad y mejorada, sobre todo al considerar que no hay constancia de ensayos a escala real de muros gruesos de adobe como los de adobe que se encuentran comúnmente en Europa y América, y que el comportamiento de los muros fuera del plano y la respuesta sísmica de los muros de esquina no se conocen del todo, a pesar de su gran importancia en la respuesta sísmica de los edificios históricos de adobe (16).…”

“…Múltiples investigaciones proponen refuerzos estructurales en obras nuevas y patrimoniales con distintos materiales y técnicas, unas más invasivas que otras (16,18,20,(34)(35)(36)(37)(38)(39). La discusión de la efectividad y validez para su uso n en el patrimonio construido en tierra define que la aplicación del metal, plástico o materiales similares comprometen los criterios de compatibilidad y autenticidad; por otra parte, las acciones agresivas con herramientas y métodos que requirieren una considerable modificación en los elementos patrimoniales descartan los criterios de mínima intervención y reversibilidad.…”

“…La selección de la materia prima para la construcción de los arquetipos exige el cumplimien0to eficiente de los ensayos físico-mecánicos, resaltando sobre el comportamiento a flexión puesto que, los sistemas a base de tierra como el adobe carece de una adecuada respuesta frente a los esfuerzos de tracción (3,16,21,25). De ello, al considerar que existen escasos sitios de producción de adobe en Cuenca y sus proximidades, y que, existen sitios de producción histórica como Sigcho (Sinincay) y Racar (San Sebastián), la selección del material parte de estos sitios.…”