Extendiendo la teoría existente acerca de los absorsores dinámicos de vibración o también conocidos como masas sintonizadas, un modelo discreto de múltiples grados de libertad de una viga en voladizo implementado con él es propuesto a fin de cuantificar la reducción de la amplitud de sus vibraciones en diferentes casos de estudio. En la mayoría de casos dentro del campo de la Ingeniería, los sistemas reales son modelados como sistemas discretos de un número finito de grados de libertad, pues las ecuaciones diferenciales ordinarias que gobiernan su movimiento, resultan más fáciles de analizar. En este sentido, se propone un modelo conceptual discreto de la viga en voladizo y se determina su amplitud de vibración en los casos con y sin absorsor. En la simulación mediante el software MATLAB, se encuentra que el rango de frecuencias de excitación en el que el absorsor es efectivo se amplifica conforme la magnitud de su masa es mayor. Los resultados manifiestan que la implementación del absorsor resulta una excelente alternativa para atenuar vibraciones no deseadas de un sistema, logrando reducirlas hasta el orden menor al 1% de la amplitud original en el caso estudiado.

El presente trabajo es una investigación básica donde se busca determinar el comportamiento de la estructura jerárquica de escamas de Paiche (Arapaima Gigas) y exoesqueleto de Carachama (Pterigoplichthys pardalis). En primer lugar se desarrolla el marco inicial para la investigación; se incluye la elaboración de una metodología para el desarrollo del proyecto y el estudio necesario para la investigación. Además, se muestra la información concerniente a la estructura y composición de las escamas de Paiche: material compuesto de matriz de Colágeno reforzada con fibras de Colágeno y cristales de Hidroxiapatita (HAP), así como de las propiedades de los últimos. En segundo lugar se da a conocer el procedimiento experimental utilizado para los diversos ensayos realizados. En el caso de la escama de Carachama se realizaron ensayos de Termogravimetria (TGA), Difracción de Rayos X (XRD) y Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) para determinar los componentes que lo conforman y estructura. Para el estudio del comportamiento de la estructura de las escamas se realizaron ensayos dinámico-mecánicos (DMA) con escaneo en temperatura y usando una configuración de deflexión en 3 puntos, obteniéndose curvas de modulo elástico (E´) y factor de pérdida (Tan(δ)) en un rango de temperaturas entre -50 a 250°C. En tercer lugar se exponen y analizan los resultados de los ensayos DMA. Se observó que en las escamas de Paiche existe un fenómeno similar a una transición vítrea a los 0°C, además, los valores de amortiguamiento (Tan(δ)) indican una gran capacidad de disipar energía en el punto de amortiguamiento máximo. En el caso del exoesqueleto de Carachama se encontró que posee una estructura porosa de Hidroxiapatita y Colágeno, similar a un material compuesto tipo emparedado o “sandwich”. En cuanto al comportamiento dinámico-mecánico se encontró que el exoesqueleto de Carachama tiene una mayor estabilidad térmica en comparación con las escamas de Paiche ya que sus propiedades no variaron de forma significativa durante los cambios térmicos. Finalmente se hacen proposiciones de las posibles aplicaciones que tengan las características de los materiales estudiados en la industria. En el caso de las escamas de Paiche se propone el desarrollo de materiales que puedan funcionar como aisladores de vibraciones o absorsores de impactos gracias a su alto valor de Tan(δ). En el caso del exoesqueleto de Carachama se puede dar la posibilidad de usar su estructura tipo sándwich para elaborar elementos estructurales ligeros.

El Centro Histórico de Lima, una ciudad considerada Patrimonio de la Humanidad, debe su supervivencia a los terremotos en gran parte a un sistema de construcción de madera llamado "quincha". El sistema de construcción mixto de adobe y quincha se usó para hacer frente a los frecuentes terremotos destructivos que devastaron la ciudad. El sistema "quincha" consiste en postes de madera, vigas de madera en la parte inferior y superior, una combinación de caña tejida, y barro como relleno. Es ampliamente aceptado que este sistema es resistente a los terremotos a pesar de ser antiguo y tener un mantenimiento deficiente. Se modeló un sistema de dos grados de libertad para representar el sistema estructural y se realizó un análisis de sensibilidad utilizando un análisis espectral modal y un análisis tiempo-historia. La variable empleada en este análisis fue la rigidez relativa entre el primer y segundo piso. Los resultados del análisis de sensibilidad mostraron que cuando la relación de rigideces “k1/k2” se encuentra entre seis y nueve, hay una reducción del 15% en la cortante basal y para relaciones más altas la reducción aumenta asintóticamente al 25%. Luego, se elaboró un análisis comparativo con los datos del ensayo dinámico a dos módulos a escala real de adobe-quincha. Se compararon ambos módulos con la información obtenida del modelo simplificado. Con estructuras que presentan un primer nivel más rígido que el segundo, es aconsejable no endurecer el segundo nivel, ya que aumenta la cortante basal y afecta la mampostería de adobe del primer piso. Por lo tanto, la rigidez relativa es fundamental en el comportamiento dinámico de estas estructuras mixtas.

Los puentes son los componentes más vulnerables de una red vial y son infraestructuras fundamentales en la actividad económica y movilidad de la población. Detener el servicio de transporte puede generar grandes pérdidas económicas al país. En este contexto el Programa Nacional de Puentes del Ministerio de Transportes y Comunicaciones viene implementando la contrucci´on de puentes con innovación tecnológica para garantizar el flujo de mercancías. Estas nuevas soluciones deberían asegurar la continuidad del tránsito vehicular después de un evento sísmico, facilitar el proceso constructivo, evitar su mantenimiento permanente y reducir el costo del proyecto. En los últimos años los puentes han sido diseñados para asegurar su integridad estructural aceptando cierto nivel de daño durante sismos de diseño, por lo tanto se espera un gasto económico por reparación e inspección después de un sismo. En este sentido, el presente trabajo investiga el concepto de estructuras basculantes como nuevo sistema de aislamiento sísmico en puentes. Este sistema consiste en liberar la estructura de las conexiones rígidas para evadir completamente el daño del sismo, evitar cierres prolongados y beneficiarse del uso de construcciones modulares. Para ello, se utilizó un modelo de elementos finitos del estado del arte con el fin de representar las conexiones basculantes y predecir el comportamiento no lineal del puente bajo solicitaciones sísmicas en el plano. Se incorporó cables post-tensionados no adherentes para mejorar la estabilidad del puente y prevenir el vuelco. Por último, el comportamiento de un puente con uniones basculantes en los extremos del pilar es comparado con un puente continuo de uniones convencionales. Los resultados indican que, este sistema permite que el puente soporte sismos de gran magnitud (sismos severos) y reduce el nivel de daño estructural. El momento en la base de los pilares también es reducido en comparación al puente convencional, de modo que es posible reducir la capacidad resistente de la columna haciéndola más económica. Finalmente el modelo usado es útil para estudiar el comportamiento basculante de puentes con diferentes configuraciones.

Los estadios deportivos son estructuras sometidas a cargas dinámicas producidas por el salto rítmico de los espectadores. Estas cargas pueden ocasionar vibraciones inadmisibles para el confort humano y fallas estructurales por resonancia. La resonancia es un fenómeno que ocurre cuando la frecuencia de la carga aplicada es igual a la frecuencia natural de la estructura (Clough y Penzien, 2003). Un caso práctico donde se detectaron vibraciones y fisuras es la tribuna Oriente del Estadio Huancayo. Es más, el aforo de esta tribuna fue reducida debido a la existencia de fisuras y problemas de inestabilidad (Chavez, 2011). Por ello, el presente trabajo tiene como objetivo la protección de tribunas de concreto armado ante vibraciones causadas por la actividad rítmica de los espectadores. Para lograr nuestro objetivo fue necesario estudiar el comportamiento dinámico de la tribuna, determinar el daño que las vibraciones podrían causar y proponer un reforzamiento que contribuya con el confort del público y con la seguridad estructural de la tribuna. Bajo estas circunstancias, se realizó un ensayo de Análisis Modal Operacional (OMA) con un sismómetro que registró señales dentro de una banda de frecuencias entre 0.20 y 40 Hz y una frecuencia de muestreo de 200 Hz. Estos registros fueron procesados para conocer la frecuencia fundamental de 4.45 Hz en la tribuna y la frecuencia fundamental del suelo que se encuentra entre 0.60 y 2.00 Hz. Con estos resultados se implementó y validó el modelo numérico de Elementos Finitos (FEM) de la tribuna y se evaluó su comportamiento debido al salto rítmico de los espectadores con una frecuencia excitadora de 3.50 Hz. Por consiguiente, se planteó el reforzamiento estructural de la tribuna Oriente del Estadio Huancayo. / Sports stadiums are structures subjected to dynamic loads produced by the synchronized jumping of spectators. These loads can cause inadmissible vibrations for human comfort and structural failure due to resonance. Resonance is a phenomenon that occurs when the frequency of the applied load is equal to the natural frequency of the structure (Clough and Penzien, 2003). A practical case where vibrations and cracks were detected is the East grandstand of the Huancayo Stadium. Furthermore, the capacity of this grandstand was reduced due to the existence of cracks and instability problems (Chavez, 2011). Therefore, the present work aims to protect reinforced concrete grandstands against vibrations caused by jumping by spectators. To reach our objective, it was necessary to study the dynamic behavior of the grandstand, determine the damage that vibrations could cause and propose a reinforcement that contributes to the comfort of the public and the structural safety of the grandstands. Under these circumstances, an Operational Modal Analysis (OMA) test was carried out with a seismometer that recorded signals within a frequency band between 0.20 and 40 Hz and a sampling frequency of 200 Hz. These records were processed to know the fundamental frequency of 4.45 Hz in the grandstand and the fundamental frequency of the ground that is between 0.60 and 2.00 Hz. With these results, the numerical model of Finite Elements (FEM) of the grandstand was implemented and validated and its behavior was evaluated due to the synchronized jump of the spectators with an exciting frequency of 3.50 Hz. Consequently, the structural reinforcement of the East grandstand of the Huancayo Stadium was proposed.