Ingeniero Civil Mecánico / Bajo el concepto de Monitoreo de Salud Estructural , que permite conocer el estado de salud actual de un equipo mediante el uso de sensores en línea, se propone desarrollar un estudio enfocado a detectar daño incipiente en los álabes de una turbina de laboratorio, a partir del análisis de vibraciones torsionales en el eje del sistema rotor. El objetivo general consiste en identificar experimentalmente los parámetros que permitan detectar daño incipiente en un modelo de laboratorio de un sistema rotor. Los objetivos específicos abarcan la utilización de diversas técnicas de tratamiento de señales y extracción de parámetros, el estudio de estos en los dominios de tiempo y frecuencia bajo diversos niveles de daño en el sistema, y la selección de un set de parámetros que permitan detectar daño incipiente. La metodología se desarrolla en cuatro etapas: Puesta a punto del montaje, mediciones experimentales, análisis y procesamiento de señales, y selección de parámetros. Se efectúa una etapa inicial de toma de datos para dos casos: Caso base (o sano) con el sistema operando a la perfección, y un caso extremo (o con daño máximo), funcionando en ausencia de un álabe. Se extraen 100 parámetros para cada caso y se comparan de forma gráfica. Se realiza este análisis tanto para vibraciones torsionales, como transversales, medidas por un acelerómetro. Los resultados obtenidos de la primera etapa muestran 40 parámetros, calculados sobre las vibraciones torsionales, que presentaron mayores variaciones entre el caso base y extremo, y 6 parámetros que presentaron mayores variaciones para las vibraciones transversales. Estos parámetros sirvieron de referencia para ser proyectados a una segunda etapa de toma de mediciones. En dicha etapa posterior, se estudian las vibraciones del sistema rotor, esta vez trabajando con un álabe expuesto a una grieta. Se prueban 6 álabes con distintas grietas realizando el mismo procedimiento de la etapa anterior. Finalmente se entrena un clasificador Máquina de vectores de soporte , el cual, en conjunto con el método Selección secuencial hacia adelante , selecciona el set de parámetros que permite identificar de mejor manera la presencia de grietas en el sistema. Los resultados finales muestran un conjunto de 13 parámetros calculados sobre las vibraciones torsionales que permiten identificar la mayor parte de las grietas estudiadas. Por otra parte, se realiza el mismo estudio para las vibraciones transversales, concluyendo que estas no son capaces de identificar grietas con suficiente exactitud. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto Fondecyt 1160494 "A Novel Damage Precursor Based Structural Health Monitoring and Prognostic Framework"

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal el analizar experimentalmente el comportamiento sísmico de dos muros de adobe confinado con similares características, y una única variación, la cual fue que en el muro M2 se le coloco una cuantía mínima de refuerzo horizontal, espaciado cada 6 hiladas, ancladas en las columnas de confinamiento, con el propósito de: a) Mejorar la resistencia al corte y la ductilidad de los muros de adobe confinados. b) Integrar los adobes entre sí y con las columnas de confinamiento, de tal modo que el sistema se comporte como una sola unidad ante las acciones sísmicas. Para comprobar esto se diseñó y construyó a escala natural dos muros de adobe confinado, con las mismas dimensiones y acero de refuerzo en los elementos de confinamiento; la variante fue el refuerzo horizontal, el muro patrón fue denominado M1, mientras que el muro reforzado horizontalmente se denominó M2. El ensayo de carga lateral cíclica consistió en aplicar a los muros una carga lateral cíclica con desplazamiento horizontal controlado, hasta alcanzar una deriva máxima de 0.0084. Con los datos obtenidos durante el ensayo, se procedió a procesar e interpretar los resultados obtenidos, mostrándolos en forma grafica. Se logró obtener las conclusiones que nos permitieron determinar si los objetivos planteados se satisfacieron. Adicionalmente al ensayo del muro, se realizaron ensayos de control, que nos permitieron determinar las características de los materiales utilizados en la construcción de los muros, dentro de estos ensayos tenemos: Variabilidad dimensional, alabeo, resistencia a compresión (f´b), resistencia a compresión de la albañilería (f´m), resistencia a compresión del concreto, resistencia a la tracción del acero de refuerzo (fy). / Tesis

El objetivo de evaluar el comportamiento de una edificación, es para estimar el desempeño de las edificaciones ante diferentes niveles de demanda sísmica. Para nuestro caso de estudio, se ha analizado un edificio aporticado de cinco pisos. Las dimensiones en planta son de 33 x 22 metros, columnas espaciadas cada 5.5m y ubicado sobre un suelo bueno. En todos los pasos del diseño, se cumplieron las exigencias dadas por las normas peruanas, aceptando una deriva máxima de 1%. Para el análisis del estado del Edificio posterior a los diferentes niveles de sismo, se usó la propuesta del Comité Visión 2000 del SEAOC [REFERENCIA 1].y en el caso de la respuesta sísmica, procedimientos de análisis no lineal, basados en espectros de demanda y capacidad. Luego de los cálculos, basados en una deriva máxima de 1%, obtuvimos como resultado columnas cuadradas de 45cm de sección y vigas de 25x50cm de sección. Algunos de los indicadores que nos permiten medir el comportamiento de la estructura, son la ductilidad respecto de la fluencia efectiva, en nuestro estudio equivalente a 3.6, y una sobrerresistencia de 1.42. El desempeño del edificio logró una sobrerresistencia al colapso de 2.7 Revisando en mayor detalle los resultados, observamos que en el caso de un sismo frecuente, la estructura avanza en una parte no muy importante el estado inelástico y se desempeña en estado funcional. En el caso de un sismo raro, en la dirección mas corta, que es la transversal la estructura se encuentra cercana al colapso, lo que se podría considerar como resultado para todo el Edificio, ya que es un conjunto de elementos relacionados. Con estos resultados, corroboramos que el usar una deriva de 1%, en vez de considerar la deriva de la norma de 0.7%, permite secciones de elementos menores y de menor peso, por lo que nos lleva a reducir la cantidad de refuerzo estructural y de concreto, haciendo edificios más ligeros y económicos, que cumplirían las normas sismorresistentes. / Tesis

Los sismos alrededor del mundo han evidenciado la estrecha relación entre los desplazamientos laterales y el daño estructural y no estructural de las edificaciones. Esto ha generado la revisión de los valores máximos de la deriva y el posible cambio en los códigos de diseño sismorresistente de muchos países. El objetivo de este trabajo es el estudio de la influencia del agrietamiento en la respuesta sísmica de edificios aporticados peruanos. Se analizaron edificios de 4, 5 y 6 pisos usando diferentes niveles de reducción en las inercias. Con los resultados se estudió la influencia del agrietamiento sobre los periodos de vibración, las derivas de entrepiso, la distribución de fuerzas internas y las fuerzas cortantes basales. Los resultados muestran que con la reducción de inercia, la deriva y el periodo aumentan significativamente y las fuerzas internas se reducen. Para los valores de reducción establecidos en la Norma de Concreto, el periodo y la deriva aumentan por factores de 1.5 y la fuerza cortante se reduce por un factor de 0.7. Cuando la inercia de columnas y vigas se reduce en simultáneo en el rango de 1 a 0.35 y de 1 a 0.18 respectivamente, el periodo y la deriva llegan a duplicarse y la fuerza cortante varía hasta reducirse por 0.6. Se recomienda extender este estudio a edificios con sistemas duales y de muros de concreto armado. / Tesis

Estudios anteriores sobre el desempeño de edificios aporticados sugieren que los límites de deriva impuestos por la norma peruana conducirían a estructuras aporticadas muy rígidas y con un buen desempeño ante sismos severos. El objetivo de este trabajo fue el diseño y evaluación de un edificio aporticado de concreto armado con columnas cuadradas, con la condición de que el peralte de las vigas sea igual al lado de las columnas del primer nivel. Para el diseño se emplearon las normas peruanas vigentes. La evaluación se hizo considerando tres niveles de peligro sísmico correspondientes a periodos de retorno de 43, 75 y 475 años. Para estimar la respuesta se utilizarían técnicas espectrales inelásticas (espectros de demanda y capacidad), y para la evaluación del desempeño se usó la propuesta del comité VISION 2000 del SEAOC. El diseño condujo a un edificio muy rígido, con columnas de 55 x 55cm de lado para los tres primeros pisos y 50 x 50cm para los pisos restantes, y vigas de 30x55cm. Con estas dimensiones de los elementos, la deriva lateral máxima fue de 0.69%, para las solicitaciones de la norma peruana. Los resultados indican que la estructura tendría una ductilidad de desplazamiento de 11 respecto a la fluencia efectiva, y una sobrerresistencia respecto a la demanda del código de 1.3 para la formación de la primera rótula y 2.5 para el colapso. Para los tres niveles de peligro sísmico el desempeño de la estructura se mantuvo dentro de la categoría de Funcional. Según la propuesta del SEAOC el edificio tendría un buen comportamiento ante un sismo raro de 475 años de periodo de retorno. En un evento frecuente de 75 años de periodo de retorno el desempeño podría considerarse aceptable. Los resultados indican que el limite de deriva lateral impuesto por la norma peruana podría ser conservador; cabe resaltar que este estudio fue desarrollado considerando valores medios para las características estructurales y la demanda. / Tesis

La conservación de construcciones históricas es de gran importancia no solo por aspectos culturales sino también económicos. Este tipo de construcciones forman parte del patrimonio cultural del mundo y a la vez son una fuente de ingreso debido a la actividad turística que generan. Las culturas que se desarrollaron siglos atrás en el Perú dejaron como legado una gran cantidad de construcciones históricas. La falta de mantenimiento y monitoreo permanente en este tipo de construcciones, acompañada con la ocurrencia de movimientos sísmicos y otros fenómenos naturales como lluvias e inundaciones, ponen en riesgo su estabilidad y podrían ocasionar su desaparición. En esta tesis se presenta una herramienta para la evaluación estructural de construcciones existentes que son los ensayos experimentales de identificación modal. Estos ensayos tienen como finalidad la de estimar el comportamiento real de las estructuras mediante la identificación de sus propiedades dinámicas (frecuencias, amortiguamiento y modos de vibración). Estos ensayos son de gran utilidad para el estudio de construcciones históricas porque se alinean con las filosofías modernas de conservación ya que son experimentos no destructivos en los cuales se usa solo el ruido ambiental como fuente de excitación de la estructura. En la costa del Perú, la construcción en la época del virreinato (siglo XVI – XIX) consistió básicamente de muros de adobe y quincha. Inicialmente, con la llegada de los españoles (siglo XVI), se decidió reconstruir la ciudad empleando principalmente adobe como material de construcción. Sin embargo, después del terremoto de 1746, la tendencia del uso de adobe cambió debido a los efectos devastadores y pérdida de vidas que se produjeron en este tipo de construcciones. A partir del siglo XVIII, se empezó a utilizar un sistema de construcción mixto en base a madera, caña y barro el cual se conoce como quincha. A partir del mismo siglo, se decidió limitar el uso de adobe solo para el primer nivel y se utilizó quincha para los niveles superiores de las construcciones. El caso de estudio de esta tesis es el hotel “El Comercio”, una construcción de tres pisos del siglo XIX de adobe y quincha la cual está ubicada frente al Palacio de Gobierno y a una cuadra de la Plaza de Armas de Lima. Los ensayos de identificación modal permitieron estimar experimentalmente nueve modos de vibración, con sus respectivas frecuencias y amortiguamientos. A partir de los resultados experimentales se pudo apreciar que una de las fachadas del edificio tiene un comportamiento diferente al resto de la estructura lo cual es un indicador de daño. Para complementar la evaluación estructural del hotel, se construyó un modelo numérico en elementos finitos en el cual se modelaron los muros y el sistema de entrepiso de la estructura. A partir de los resultados experimentales y el modelo numérico, se realizó un proceso de calibración preliminar para completar la evaluación estructural. Los resultados muestran la dificultad de realizar modelos numéricos precisos en construcciones que presentan daño extenso con condiciones de frontera y características mecánicas de los materiales inciertas. Se muestra que también la utilidad de los estudios experimentales ya que con ellos se consiguió caracterizar apropiadamente la respuesta real de la edificación. / Tesis

La presente tesis tiene como objetivo el diseño estructural de un edificio de oficinas de cinco pisos, ubicado en Cercado de Lima en Lima. Este se encuentra sobre un terreno de cimentación gravosa de capacidad portante 4 kg/cm2. El edificio presentado será utilizado como espacio para oficinas y almacenes. En el primer piso se encuentra una zona de acceso de carga, de patio de maniobras, un espacio para la recepción, para un cuarto de basura y para los SS.HH. En el segundo piso se encuentra una sala privada de muestras, una sala de espera y una kitchenette. En el tercer piso se encuentra un pool de oficinas, una zona de directorio, gerencia y SS.HH. En el cuarto piso se encuentra un depósito de acabados, una sala de espera y una sala de archivos. En el quinto piso se encuentra un depósito de lámparas, una sala de espera y SS.HH. El ingreso a cada piso se puede realizar de dos maneras, a través del ascensor y la escalera central. Todos estos elementos de acceso parten del primer piso y van hasta la azotea. En los capítulos iniciales se desarrollará la introducción y un pre dimensionamiento de los distintos elementos estructurales tales como: losas macizas, vigas peraltadas, columnas, placas, escaleras y cimentaciones. Con estos elementos pre dimensionados se procederá, luego, a realizar el metrado de cargas. El sistema estructural del edificio está conformado por placas (muros de corte), columnas y vigas. Para los techos se usaron losas macizas armadas en dos sentidos, las cuales funcionan como diafragmas rígidos en cada piso del edificio. La cimentación está conformada de cimientos corridos, zapatas aisladas y vigas de cimentación. Ya estructurada la edificación, se realizará el prototipo del edificio empleando el programa ETABS, con el cual se efectuará el análisis de cargas de gravedad y de cargas de sismo, donde se podrá verificar que la estructura cumpla con todo lo dispuesto en el RNE. Finalmente, se procede a diseñar las losas macizas, las vigas, las columnas, las placas, y las cimentaciones para, de esta manera, poder elaborar los planos de estructuras. / Tesis

La presente investigación muestra las características de los sistemas de protección sísmica por amortiguamiento, dando énfasis a los de fluido-viscoso. Luego expone una metodología de diseño para estructuras con sistemas de amortiguamiento enfocada en el desempeño y fundamentada en las disposiciones del ASCE (American Society of Civil Engineers), el FEMA (Federal Emergency Management Agency) y el ACI (American Concrete Institute). Con el propósito de ilustrar la metodología, se seleccionó una estructura aporticada de 7 niveles con 730 m2 de área techada por nivel, cuya deriva (10 ‰) superaba el límite permitido por la norma NTE E-030 (7 ‰). Para cumplir satisfactoriamente con este límite se incluyó un sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso. Como objetivo de diseño se fijó la reducción del daño a nivel moderado frente a un sismo raro (500 años de retorno). La estrategia se orienta a mantener la deriva por debajo de 5.8 ‰, valor propuesto por el HAZUS (Methodology for Estimating Potential Losses from Disasters). Con el sistema de amortiguamiento fluido-viscoso se logró incrementar el amortiguamiento al 23% y reducir la deriva a 5.8 ‰. Como parte del trabajo se diseñan las columnas adyacentes a los dispositivos y el brazo metálico. Los resultados de la evaluación económica basada en ratios y precios propuestos por el fabricante indican que el costo del sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso en esta estructura y para este nivel de desempeño, está alrededor de los 30 $/m2 y la incidencia en el costo total del proyecto bordea el 7%. / Tesis

En los últimos 130 años, en el país no hemos tenido terremotos severos y nuestras edificaciones de concreto armado no han sido probadas en condiciones sísmicas severas. Las normas de edificaciones del Perú y la mayoría de las normas del mundo están basadas en criterios de protección ante un solo nivel de amenaza sísmica. Por esta razón es necesario estudiar el desempeño sísmico de nuestras edificaciones ante diferentes niveles de demanda sísmica. Se diseñó y evaluó un edificio aporticado de 7 pisos ubicado sobre una zona sísmica y cimentado sobre suelo bueno; con planta rectangular de 33x22m y columnas espaciadas cada 5.5m. Para el diseño se emplearon las normas peruanas y para la evaluación del desempeño se usó la propuesta del Comité Visión 2000 del SEAOC; para estimar la respuesta se utilizaron procedimientos de análisis no lineal basado en espectros de demanda y capacidad. El diseño condujo a un edificio con columnas de 45x45cm y vigas 25x50cm con una deriva máxima de 10 0/00, bajo las solicitaciones de las normas peruanas (terremoto de 500 años de periodo de retorno). De los resultados obtenidos, la estructura del edificio tiene una ductilidad de 3.95 y una sobrerresistencia de 1.2, respecto a la fluencia efectiva. Respecto a la demanda del código el edificio alcanzó una sobrerresistencia al colapso de 2.1. De acuerdo al desempeño desarrollado en el edificio para un sismo frecuente y ocasional la estructura presentaría pequeñas incursiones inelásticas y quedaría en estado funcional para la dirección transversal (X-X); pero para la dirección longitudinal (Y-Y) la estructura quedaría operacional en un sismo frecuente y funcional para un sismo ocasional. Para un sismo raro en la dirección transversal la estructura quedaría cerca al colapso. De acuerdo a la propuesta del SEAOC el edificio tendría un excelente comportamiento en sismos frecuentes y un comportamiento cercano al colapso en sismos raros. Los resultados de este trabajo indican que los nuevos limites de deriva establecidos permiten estructuras no tan robustas cumpliendo con las demandas de los sismos; de tal manera de tener estructuras mas económicas que cumplan con las exigencias de las normas sismorresistentes. / Tesis

El objetivo de esta investigación es el estudio de la estabilidad estructural de las viviendas existentes típicas de adobe de dos pisos en Canta, zona rural con peligro sísmico alto, con la finalidad de diagnosticar su estado actual y plantear lineamientos para su estabilización sísmica. Se plantea la hipótesis de que las viviendas de adobe de dos o más pisos presentan características constructivas que son distintas de la construcción tradicional de viviendas de un piso. Estas viviendas han podido soportar los sismos leves y medianos que han ocurrido en las últimas décadas, sin embargo se estima que estas viviendas son vulnerables en caso de sismos severos, por ello es necesario estudiar el mecanismo de falla para formular sistemas de refuerzo o estabilización que permitan mejorar el comportamiento de estas viviendas ante sismos de mayor intensidad. El desarrollo de la investigación consta de un trabajo de evaluación en campo para determinar la tipología arquitectónica y características estructurales de las viviendas existentes así como un levantamiento de daños comunes. Luego del trabajo de campo se realizará una evaluación numérica para definir los elementos vulnerables y plantear alternativas de refuerzo que les permitan resistir sismos severos. / Tesis