Browsing by Author "Sandoval Mandujano, Cristián"

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    A detailed experimental mechanical characterization of multi-perforated clay brick masonry
    (2023) Calderón Díaz, Sebastián Andrés; Sandoval Mandujano, Cristián; Araya Letelier, Gerardo Andrés; Aguilar, Víctor
    Multi-Perforated Clay Bricks (MPCLBs) are widely used in the construction of modern masonry structures worldwide, including earthquake-prone areas. However, few experimental studies have been carried out aimed at performing a detailed mechanical characterization of their behavior under different loading conditions. In the present paper, tests on masonry constituent materials and assemblages (triplets, rectangular prisms, and panels) made of MPCLBs are carried out, and some relationships between masonry properties useful for design purposes or numerical simulations are derived, including compression strength, Young's modulus, shear strength, and shear modulus. From the results, it is observed that decreasing mortar compressive strength and increasing joints' height are detrimental to masonry properties. Furthermore, a masonry compressive strength equation is fitted to the test results representative of Chilean masonry construction, which significantly overperforms the current Chilean standard formula. Also, digital image correlation is used to confirm the effect of mortar entering bricks' perforations on the shear response of the mortar-brick interface.
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    A NEW METHOD FOR ASSESSING COMPATIBILITY OF CONSOLIDATION PROCEDURES WITH CONSERVATION PRINCIPLES: INTERVENTION QUALITY INDEX (IQI)
    (2021) Palazzi Chiara, Nuria; Misseri, Giulia; Sandoval Mandujano, Cristián; Tonietti, Ugo; Llera Martin, Juan Carlos de la; Rovero, Luisa
    In current times, built heritage is being lost at an alarming rate due to natural and human hazards. Policies for its protection and rehabilitation involve, among other things, challenges related to the refinement of suitable structural strengthening approaches. The arduous balance between gaining acceptable safety levels for occupants without deploying intrusive devices, inconsistent with conservation principles such as those of the ICOMOS charters, is not a simple task. The interest and efforts of the scientific community in this regard have been increasing for decades, but still, it is the structural professional ' s responsibility and experience which must define this arduous balance on a case-to-case basis. This study addresses the question: How can the quality of structural rehabilitation interventions be assessed in light of conservation principles such as those given by ICOMOS? Here, a preliminary method - called "Intervention Quality Index" (IQI) method is proposed. It assesses the restoration intervention quality in relation to: (i) the level of compliance given by the conservation ' s principle score (conservation ' s factor, CF); and (ii) the current state of conservation of the monument (safety factor of building considering the seismic intensity,.s). The IQI method considers the compliance level of the designed reinforcement with conservation principle, formalized through the fulfillment of a category, i.e. respected, partially respected, and not respected. Then, these judgments are translated into scores and statistically evaluated. Scores are attributed in relation to the relevance of the fulfillment of a certain conservation principle (authenticity, minimal intervention and intrusiveness, compatibility, recognizability and reversibility) for the seismic structural safety point of view. Preliminary results show that an effective employment of traditional earthquake-resistant practices together with a wise use of modern retrofit strategies allow for the preservation and reinforcement of built heritage without harming its identity.
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    Análisis de fragilidad sísmica de edificaciones de albañilería armada de bloques de hormigón parcialmente rellenos
    (2021) Ramírez Bolaños, Pablo Andrés; Almazán Campillay, José Luis; Sandoval Mandujano, Cristián; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La albañilería armada es uno de los sistemas estructurales más utilizados a nivel mundial para la construcción de edificaciones de baja y mediana altura, en zonas de alta y moderada actividad sísmica. En el caso de Chile, cerca del 32% de todo el inventario de construcciones residenciales lo constituyen edificaciones de albañilería armada. Según los últimos antecedentes sísmicos reportados en el país, un número importante de estas estructuras han presentado un desempeño sísmico desfavorable ante terremotos de moderada y severa intensidad. Esto refleja que deficiencias en el diseño sismo-resistente y/o defectos constructivos pueden haber sido las causas de este mal comportamiento. Con base en esta situación y considerando el contexto del riesgo sísmico en Chile, una evaluación del desempeño sísmico para estas edificaciones se hace necesario realizar, particularmente para aquellas construcciones que se encuentran localizadas en áreas densamente pobladas y en zonas, donde el silencio sísmico ha prevalecido por largo tiempo. Con este enfoque, la presente investigación desarrolla un análisis de fragilidad para estimar la probabilidad de daño esperada en una edificación-tipo de albañilería armada, considerando la variabilidad del movimiento del terreno como la principal fuente de influencia en la incertidumbre de la respuesta sísmica. El prototipo de edificación estudiado corresponde a una vivienda social típica de dos pisos representativa de albañilerías chilenas y estructurada en base a muros de albañilería armada de bloques huecos de hormigón parcialmente rellenos (PG-RCMSW, por sus siglas en inglés). Como apoyo para el desarrollo del análisis de fragilidad, un estudio experimental y numérico es también abordado. En el estudio experimental, las propiedades mecánicas de la albañilería son caracterizadas y la respuesta cíclica de diez muros PG-RCMSW sometidos a cargas laterales reversibles en su propio plano, es analizada para tres variables de diseño: relación de aspecto, cuantía de acero de refuerzo horizontal y nivel precompresión axial. En el estudio numérico, un modelo histerético simple es implementado para reproducir el comportamiento inelástico de los muros ensayados, y un modelo numérico de elementos finitos es propuesto para simular la relación constitutiva fuerza–deformación para una condición de carga monotónica. Con base en los resultados obtenidos de estos estudios, un modelo dinámico simplificado es formulado y funciones de fragilidad, para tres estados límites distintos son derivadas utilizando el enfoque del análisis dinámico incremental (IDA) y el método de análisis de múltiples bandas (MSA). Finalmente, como ejemplo de aplicación, la fragilidad sísmica de la edificación-tipo es estimada para un escenario sísmico determinístico localizado en el norte de Chile, donde la albañilería conformada por muros de bloques de hormigón prevalece como sistema estructural. Como conclusión del análisis de fragilidad, se encuentra que la severidad de los daños esperados para este tipo de construcciones depende principalmente de la configuración geométrica y estructural de los machones que se originan entre las aberturas de los muros resistentes. Un diseño o reforzamiento apropiado para estos elementos, conduciría en alguna medida, a reducir la vulnerabilidad sísmica de estas estructuras ante movimientos sísmicos fuertes.
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    Análisis sísmico lineal y simulación numérica del daño sísmico acumulado de una estructura patrimonial de albañilería simple : el caso del Palacio Pereira
    (2016) Valledor Barrientos, Roberto Ignacio; Sandoval Mandujano, Cristián; López-García González, Diego; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El propósito de esta investigación es el estudio de una estructura patrimonial de albañilería simple en base a las disposiciones de la normativa chilena de diseño sísmico de edificios y la simulación numérica del daño actual del Palacio Pereira mediante técnicas de análisis no lineales. El Palacio Pereira, ubicado en Santiago y seriamente daño por los terremotos de 1985 y 2010, fue escogido como caso de estudio. Tres análisis estáticos en base a la norma chilena de diseño sísmico de edificios fueron realizados en conjunto con análisis modal espectral (AMEs) y análisis tiempo-historia (TH) basados en el espectro de aceleración de la norma sísmica. Con el objetivo de considerar de manera más realista la demanda sísmica sobre la estructura se realizaron también AMEs y TH basado en el espectro de aceleración de movimientos sísmicos registrados durante el terremoto de febrero de 2010 en lugares cercanos al lugar de emplazamiento del Palacio Pereira. Las tensiones máximas de corte obtenidas en los análisis fueron comparadas con el valor experimental in-situ de la resistencia al corte de la albañilería. Estos resultados proveen una primera aproximación al diagnóstico de la estructura y también dejan de manifiesto las limitantes de la normativa chilena actual para el análisis de estructuras patrimoniales. La simulación numérica del daño en el edificio se realiza mediante análisis no lineal en base a las solicitaciones de los registros de 1985 y 2010. Se consideraron las componentes longitudinales y transversales de los registrados cerca del edificio para ambos terremotos antes mencionados. Este análisis fue llevado a cabo en dos fases utilizando un modelo de Elementos Finitos previamente calibrado. La implementación del análisis estructural se realiza con el software de Elementos Finitos DIANA.
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    Behavior of Partially Grouted Concrete Masonry Walls under Quasi-Static Cyclic Lateral Loading
    (2020) Calderón Díaz, Sebastián Andrés; Vargas, Laura; Sandoval Mandujano, Cristián; Araya Letelier, Gerardo Andrés
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    Biopolymer-Waste Fiber Reinforcement for Earthen Materials: Capillary, Mechanical, Impact, and Abrasion Performance
    (2020) González Calderón, H.; Araya Letelier, Gerardo Andrés; Kunze, S.; Burbano García, C.; Reidel, R.; Sandoval Mandujano, Cristián; Astroza, R.; Bas Mir, Fernando
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    Design of partially grouted reinforced masonry shear walls in an earthquake-prone area: Proposal based on the LRFD approach
    (2025) Vargas Carvajal, Laura Andrea; Aguilar,Víctor; Calderón, Sebastián; Araya Letelier, Gerardo Andrés; Sandoval Mandujano, Cristián
    There is a lack of reliability assessment of modern structural masonry design. Hence, a novel reliability-based calibration of the in-plane shear ultimate limit state for partially grouted reinforced masonry shear walls (PGRMSWs) is presented. This calibration allows for the proposal of a load and resistance factor design (LRFD) methodology oriented to in-plane shear design, responding to the need to update the reinforced masonry Chilean code, which is currently based on the allowable stress design (ASD) format. An extensive database of material and assembly tests and numerical research that made this code update proposal feasible are summarized. The reliability-based calibration was performed aiming to define a target reliability index (βT) and the corresponding strength reduction factors (φ) were recommended. A value of βT = 2.5 is defined based on the reliability analysis of representative existing structures against earthquake-induced shear force. The results allow for recommending φ = 0.60 for walls made of multi-perforated clay bricks and φ = 0.70 for walls made of hollow concrete blocks. Additionally, φ = 0.85 and φ = 0.65 are recommended for flexural and axial strength of compression-controlled walls by adapting international standards to Chilean practice. Comparisons of the required horizontal reinforcement between ASD and LRFD methodologies are presented for a 4-story case study building. The results show that the total reinforcement quantities from ASD and LRFD methodologies are similar, which means the proposal does not imply a more restrictive and expensive design; yet, the LRFD proposal provides designs with a uniform reliability level across various load scenarios.
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    Detailed micro-modeling approach and solution strategy for laterally loaded reinforced masonry shear walls
    (2019) Calderón Díaz, Sebastián Andrés; Arnau, Oriol; Sandoval Mandujano, Cristián
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    Detailed micro-modeling of partially grouted reinforced masonry shear walls: extended validation and parametric study
    (2021) Calderón Díaz, Sebastián Andrés; Sandoval Mandujano, Cristián; Milani, Gabriele; Arnau, Oriol
    Partially grouted reinforced masonry (PG-RM) shear walls have been widely used as structural elements in low- and medium-rise earthquake-resistant buildings. Nonetheless, assessing its shear strength represents a complex task mainly because the partial grouting provides a non-constant cross section, which results in heterogeneous stress–strain patterns. Consequently, refined modeling techniques are needed to reproduce local failure mechanisms taking place in these walls, which significantly influence the global response. In response to this issue, a detailed micro-modeling approach based on the finite element method was proposed in previous studies by the authors. Although the numerical strategy provided accurate results, further validation is required. Therefore, in this study, the experimental results of seven PG-RM shear walls of multi-perforated clay bricks with bed-joint reinforcement are employed as validation cases. These seven walls presented variations in five design parameters. The validated numerical model was then employed to perform a parametric study to assess the influence of the wall aspect ratio, axial pre-compression stress, and horizontal reinforcement ratio on the in-plane lateral behavior of PG-RM shear walls. The obtained results show that the three studied design parameters modified the crack patterns of the walls. Besides, increasing the axial pre-compression stress or reducing the aspect ratio resulted in higher walls’ shear strength. Additionally, decreasing the horizontal reinforcement ratio or increasing the aspect ratio generated a higher story-drift ratio at maximum lateral force. Finally, it was corroborated that the positive effect of the axial pre-compression stress on the walls’ shear strength decreases inversely proportional to the aspect ratio.
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    Determination of modal properties and FE model updating of the Metropolitan Cathedral of Santiago de Chile
    (2016) Torres, W.; Almazán Campillay, José Luis; Sandoval Mandujano, Cristián; Boroschek, R.
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    Development of seismic fragility functions of partially grouted reinforced masonry shear walls
    (2019) Sanhueza, Matías.; Araya Letelier, Gerardo Andrés; Calderón Díaz, Sebastián Andrés; Sandoval Mandujano, Cristián; Murcia Delso, Juan.
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    Estimation of the axial behaviour of masonry walls based on Artificial Neural Networks
    (2013) Garzón, Julio Roca; Adam, José M.; Sandoval Mandujano, Cristián; Roca, Pere
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    Experimental and numerical analysis of bending-buckling mixed failure of brickwork walls
    (2013) Bernat, Ernest; Gil, Lluis; Roca, Pere; Sandoval Mandujano, Cristián
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    Experimental and numerical study of partially grouted reinforced masonry shear walls subjected to in-plane loading
    (2021) Calderón Díaz, Sebastián Andrés; Sandoval Mandujano, Cristián; Milani, Gabriele; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los muros de corte de mampostería armada parcialmente rellena (PG-RM, por sus siglas en inglés) tienen una gran presencia en muchos países, incluso en regiones sísmicas. Estos muros han tenido un desempeño sísmico aceptable en terremotos fuertes, aunque se han reportado fallas por corte dentro del plano. Aunque estudios anteriores han abordado algunos de los problemas detectados, la información experimental aún es limitada, una situación aún más notoria cuando se enfoca en muros de corte de PG-RM con refuerzo embebido en la juntas de mortero horizontal (BJR, por sus siglas en inglés). Además, la mayoría de los enfoques numéricos propuestos para analizar elementos de mampostería tienen como objetivo reproducir elementos de mampostería no reforzados. Adicionalmente, estudios recientes han demostrado la inexactitud de algunos códigos de diseño y algunas expresiones existentes al estimar la resistencia lateral de muros de corte de PG-RM. Por lo tanto, es necesario recopilar más datos experimentales sobre muros de corte de PG-RM, mejorar o adaptar enfoques numéricos para estudiarlos, y también proponer fórmulas adecuadas para estimar su resistencia al corte dentro del plano. En respuesta a las necesidades identificadas, se ensayaron 18 muros de corte de PG-RM de escala real bajo carga axial constante y carga cíclica lateral incremental dentro del plano. Se construyeron nueve muros con ladrillos de arcilla multiperforados (MPCBL, por sus siglas en inglés) y nueve con bloques huecos de hormigón (HCB, por sus siglas en inglés). Se variaron diferentes propiedades de diseño, tales como las propiedades geométricas de los muros, las cuantías de refuerzo, la disposición del refuerzo y las propiedades de los materiales. Todos los muros ensayados fallaron en un modo de falla de tensión diagonal. En general, las variables estudiadas afectaron la respuesta de los muros. Por ejemplo, utilizando una relación de aspecto o un espesor de junta menores; y una mayor relación de carga axial, una relación de refuerzo horizontal o vertical o la resistencia a la compresión del mortero se midió una mayor resistencia al corte en los muros de MPCLB con BJR. En los muros de HCB con BJR, el uso de una relación de refuerzo vertical u horizontal más alta produjo un aumento en la resistencia al corte y proporcionar elementos de borde generó un comportamiento post-pico más estable. Además, en los muros de HCB, proporcionar una combinación de refuerzo horizontal embebido en juntas de lecho de mortero y en bond-beams resultó en un mejor comportamiento histerético, capacidad de disipación de energía y ductilidad en comparación con los muros provistos de un solo tipo de refuerzo horizontal. Asimismo, se realizó un estudio numérico sobre la implementación de micromodelos detallados (DMM, por sus siglas en inglés) de muros de corte de PG-RM. Se obtuvo una buena precisión al reproducir el comportamiento experimental de los muros MPCLB probados en este estudio, siendo más preciso que las expresiones de corte seleccionadas. Se destaca la importancia de elegir una estrategia de resolución numérica adecuada para evitar resultados erróneos, considerando la fuerte respuesta no lineal de este tipo de modelos. Además, se utilizaron DMM para realizar un estudio paramétrico sobre la influencia de las variables de diseño seleccionadas en la respuesta al corte de muros de PG-RM de MPCLB. Los resultados también se emplearon para corroborar el efecto combinado de la tensión axial y la relación de aspecto en la resistencia al corte de las paredes. Además, se dan detalles de la implementación de micromodelos simplificados (SMM, por sus siglas en inglés) de muros de corte de PG-RM de HCB. Con este enfoque se reprodujeron dos muros de corte de PG-RM de HCBs con BJR, obteniendo una precisión adecuada. Finalmente, se ajustaron expresiones de diseño para estimar la resistencia de muros de corte de PG-RM de MPCLB y HCB con BJR. En este proceso se utilizaron bases de datos compuestas de resultados experimentales y numéricos. Las expresiones obtenidas son más precisas que las expresiones de código estudiadas en términos del promedio y rango de error.
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    Experimental cyclic response assessment of partially grouted reinforced clay brick masonry walls
    (2018) Sandoval Mandujano, Cristián; Calderón Díaz, Sebastián Andrés; Almazán Campillay, José Luis
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    Experimental mechanical-damage assessment of earthen mixes reinforced with micro polypropylene fibers
    (2019) Araya Letelier, Gerardo Andrés; Concha-Riedel, J.; Antico, F. C.; Sandoval Mandujano, Cristián
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    Experimental study on in-plane cyclic response of partially grouted reinforced concrete masonry shear walls
    (2016) Ramirez, P.; Sandoval Mandujano, Cristián; Almazán Campillay, José Luis
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    FE Model Update of a Historic Masonry Building After Restoration. The Case of the Palacio Pereira in Santiago, Chile
    (2023) Valenzuela Burgos, María Ignacia; Torres, Wilson; Sandoval Mandujano, Cristián; López-García González, Diego
    The Palacio Pereira, located in Santiago - Chile, is a historic masonry building that was severely damaged by the March 3, 1985 (Mw 8.0) and February 27, 2010 (Mw 8.8) earthquakes. This building was declared a National Monument in 1981, and its restoration began in 2016 after more than 30 years of complete abandonment. The seismic upgrade process included the repair of the existing structural damage and the execution of strengthening strategies to improve the seismic performance. In this context, this paper presents a brief description of the main works aimed at returning structural integrity, as well as the strengthening interventions carried out to improve the future seismic performance. In addition, the main results of an in-situ experimental campaign, aimed at identifying modal parameters from the response to ambient vibrations, are presented and discussed. Finally, a 3D Finite Element (FE) model of the building is updated by modifying the density and Young modulus of masonry to improve the matching between experimental and analytical frequencies. Results show that the new floor system provides a certain degree of diagram constraint.