Tesis para optar al grado de Doctor en Sistemas de Ingeniería / En esta tesis estudiamos modelos microeconómicos para el diseño estratégico de transporte público de buses, incorporando los efectos que implican tanto la composición espacial de la demanda por viajes y la necesidad de representarla en una red, como la heterogeneidad entre la cantidad de viajes realizados en distintos períodos del día. Esto se realiza complejizando espacial y temporalmente los modelos clásicos de una línea estudiados por Jansson (1980) y Jara-Díaz y Gschwender (2009). Para el análisis espacial, estudiamos el diseño óptimo de estructuras de línea (es decir, el conjunto de rutas de las líneas de transporte público) sobre el modelo urbano propuesto por Fielbaum et al (2016, 2017) basado en la jerarquía entre los centros de la ciudad- y analizamos los resultados del enfoque heurístico, la presencia de economías de escala y sus fuentes, y la densidad espacial de líneas. Respecto al enfoque heurístico, comparamos las cuatro estructuras básicas propuestas por Fielbaum et al (2016) con las resultantes de cuatro heurísticas propuestas previamente en la literatura. Los fenómenos de escala se analizan bajo la definición del concepto de directness , que muestra que al aumentar el flujo de pasajeros el sistema prioriza rutas que minimicen los trasbordos, detenciones y los largos de los viajes de los pasajeros, es decir, ésta es una nueva fuente de economías de escala; esto permite estudiar los efectos de este fenómeno en tarifas y subsidios óptimos. Cuando la densidad espacial de líneas se incorpora como variable de diseño, se muestra que ésta crece con el número de pasajeros, manteniendo siempre los costos de acceso iguales a los costos de espera en el sistema, mostrando cierto nivel de sustitución con el nivel de directness y constituyendo una nueva fuente de economías de escala. La heterogeneidad temporal de la demanda se analiza al estudiar los modelos de una línea incluyendo dos períodos: punta y fuera de punta. El sistema se optimiza bajo distintas maneras de operación, como son el considerar una flota única, una flota independiente para cada período y dos flotas que operan de manera conjunta en el período punta (y sólo una de ellas en fuera de punta); el sistema con dos flotas simultáneas es el más eficiente, siendo ligeramente mejor que el de una sola flota. Las soluciones se comparan con aquellas que se obtienen al considerar solamente un período, y los efectos cruzados entre períodos son identificados. Adicionalmente, se estudian estrategias de tipo second-best, al comparar la optimización del sistema de acuerdo a las características del período punta, y la utilización de una sub-flota para el período fuera de punta, con la estrategia inversa: como resultado, una regla aproximada es priorizar aquél período en que el número total de pasajeros (en toda su duración) sea mayor.

Desarrolla el análisis y diseño estructural de dos alternativas evaluadas para la fabricación de un módulo temporal de vivienda (MTV), el sistema de paneles sándwich y el sistema de entramados de madera, considerando las condiciones térmicas y ambientales de su ubicación, los departamentos de la Costa Norte del Perú (Piura, La Libertad, y Lambayeque). La geometría y distribución, en planta y elevación, siguen los lineamientos establecidos por la Asociación Esfera, la experiencia internacional, y el último proceso nacional para la adquisición de MTV’s para asistencia frente a emergencias y desastres, la Adjudicación Simplificada N°003- 2017/VIVIENDA-OGA-UE.001. Cada alternativa consta de 03 ambientes independizados por tabiques intermedios con un área habitable total de 18.00 m2, altura mínima es de 2.40 m en su punto más bajo y 2.90 m en su punto más alto, una cubierta a un agua con voladizos perimetrales, una plataforma principal elevada 30 cm de suelo mediante pedestales, y vanos constituidos por 01 puerta y 03 ventanas en la fachada frontal, y 02 ventanas altas en la fachada posterior. En el sistema de paneles sándwich, el sistema estructural en ambas direcciones está compuesto por muros autoportantes constituidos por láminas metálicas y un relleno de poliestireno expandido; mientras que, en el sistema de entramados de madera, viene dado por bastidores revestidos perimetralmente por fibrocemento en ambas caras, y un relleno de lana de vidrio como aislante. El análisis estructural comparativo comprende el estudio de la respuesta ante carga estática y dinámica, vertical y horizontal de acuerdo a los parámetros establecidos por la normativa nacional vigente (RNE), seguido del diseño estructural de sus componentes. Se complementa este estudio con un análisis del nivel de confort térmico, y una estimación de costos de cada alternativa. Los resultados evidencian que cada alternativa satisface las exigencias técnicas de la normativa nacional, recomendándose su uso para atender la demanda de MTV’s en situaciones de desastre. / Tesis

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El presente trabajo está orientado en la implementación y validación de la técnica de análisis SMFDD (Seismic Modal Frequency Domain Descomposition) a través de pequeñas ventanas de tiempo, el cual se propone como una técnica de identificación de la variación de las propiedades dinámicas de estructuras a través del tiempo, que es especialmente útil para estructuras que presentan modos de frecuencias cercanas. Para comprobar la fiabilidad del método, se realiza un ensayo experimental a escala de un estanque semicilíndrico que permite almacenar líquidos, el cual es vaciado durante el tiempo y excitado en su base por registros de aceleraciones en dos direcciones del tipo aleatorios independientes a través del uso de una mesa vibradora, generando como consecuencia la variación de sus frecuencias naturales a medida que este es vaciado. Además, al ser una estructura simétrica presenta modos perpendiculares con frecuencias de valores cercanos. De esta forma, se implementa el algoritmo SMFDD (Seismic Modal Frequency Domain Descomposition) por pequeñas ventanas de tiempo en el programa Matlab, el cual es empleado para estimar la variación de las propiedades dinámicas de la estructura ensayada. La validación del método se comprueba de la alta correlación que se obtiene con la identificación realizada al usar otras técnicas de identificación aplicadas a los mismos registros y cuando el estanque contiene diversos niveles de líquido invariables en el tiempo, tales como ITD (Ibrahim Time Domain), DSI por pequeñas ventanas de tiempo (Deterministic-Stochastic Subspace Identification), Espectrograma (STFT) y tfTF (función de transferencia por pequeñas ventanas de tiempo). La ventaja de emplear SMFDD por pequeñas ventanas de tiempo radica en que la metodología, al usar múltiples sensores como inputs y outputs, permite desagregar y descomponer directamente la respuesta modal, identificando con mayor eficacia los modos de frecuencias similares (o idénticas), siendo de esta forma un avance en técnicas de identificación de estructuras con métodos tiempo-frecuencia. Observándose, que el método SMFDD por pequeñas ventanas permite obtener un tfTF para cada modo en forma independiente. Se comprobó que mediante la técnica SMFDD por pequeñas ventanas se logra definir correctamente las frecuencias fundamentales y formas modales a través del tiempo, encontrándose la existencia de dos modos perpendiculares (de frecuencias variables) que dominan el movimiento sísmico del estanque estudiado.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica / La presente investigación aborda el estudio de marcos arriostrados excéntricos (EBF) aplicada a la práctica Chilena usando únicamente enlaces (excentricidades) cortas; para ello se usa la metodología del FEMA P695 el cual provee una manera confiable de cuantificar el desempeño sísmico de un sistema estructural aplicando procedimientos no lineales. La investigación considera 9 modelos (arquetipos) que son marcos planos con distintas alturas (1,2,3,4,5,6,8,12,y 16 niveles); a su vez cada arquetipo considera la variabilidad de la demanda sísmica acuerdo a la NCh433, es decir, se tiene en cuenta las zonas sísmicas (I, II y III) y el tipo de suelo (A,B,C,D y E). De lo anterior se derivan 135 casos posibles de análisis, en donde luego del diseño de elementos y cumplir todos los requisitos de resistencia y servicio estipulados en las normas de AISC 360, AISC 341 y NCh433 se seleccionan 55 modelos que son sujetos a análisis no lineal. Para el desarrollo de los modelos no lineales se usa la plataforma OPENSEES tanto para el análisis no lineal estático (pushover) y dinámico incremental (IDA), asimismo, se hace especial énfasis en el comportamiento del enlace, para ello se usa el modelo de Radaman y Ghoborah que es calibrado a través de ensayos experimentales para el caso de enlaces cortos y materiales ASTM A36. De los resultados del análisis pushover se obtienen factores de sobreresistencia relativamente constantes en altura de Ω=3.5, excepto para arquetipos de 1,2 y 3 niveles donde los valores son: 5<Ω<15. Esto a su vez se evidenció en la variación del factor de modificación de respuesta, R, pues para arquetipos de hasta 8 niveles las estructuras poseen mayor capacidad de incursionar en el rango inelástico, presentando que lo expuesto en la NCh433 genera análisis conservadores (i.e., R*<R)); contrario a lo evidenciado en edificios superiores a esta altura, donde se observa que existe una sobrestimación de su capacidad (i.e., R*>R). Este comportamiento de los EBF fue corroborado en el análisis dinámico incremental, donde las razones de margen de colapso, CMR, alcanzadas también son ingentes (4<CMR<7) para modelos entre 1 y 3 pisos, contrario a modelos de 12 y 16 niveles en el cual los valores son cercanos a la unidad (CMR≅1). Estos resultados evidenciaron que los edificios altos diseñados con la NCh433 producen bajos CMR´s (i.e., probable riesgo de colapso) que aquellos de menor altura donde prevalece la sobresistencia; no obstante, se considera que el factor de modificación de respuesta estructural actual de la NCh433 es el adecuado pues cumple el criterio de aceptación definido por el FEMA P695. Por tanto, es posible que los EBF puedan ser restringidos hasta 10 niveles donde su desempeño está asegurado, sin embargo, para asegurar aquello se deben estudiar más casos en cuanto a configuración, cargas y materiales usados principalmente para EBF superiores a 10 niveles.

En este trabajo, se presenta el estudio del efecto de los modos altos de vibración de estructuras de concreto armado en la amplificación de los momentos flexionantes en las columnas, durante una respuesta sísmica. Se buscará cuantificar este efecto para estructuras aporticadas mediante análisis dinámico inelástico, y proponer valores para su aplicación en el diseño de pórticos de concreto armado. / Tesis

La presente investigación se realiza con la finalidad de ejecutar un estudio comparativo del comportamiento sísmico entre un edificio de viviendas multifamiliares construido principalmente con concreto armado y otro que mezcla elementos de albañilería confinada con concreto armado. Lo que se busca es evaluar los parámetros sísmicos y las respuestas inelásticas de ambas estructuras, así como descubrir cuál de los modelos de edificios sufriría menos deterioro ante cargas sísmicas. La motivación principal para realizar esta investigación se basa en encontrar las principales diferencias sísmicas entre los tipos de construcción según los sectores económicos de la población. Mientras que la población de recursos económicos altos puede costearse una vivienda de concreto armado, la población restante solo se puede permitir construir viviendas de albañilería. Debido a construcciones y/o análisis sísmicos ineficientes, se ha visto a lo largo de los años que las viviendas de albañilería son las primeras en colapsar ante cargas sísmicas. La hipótesis de este trabajo de investigación plantea que, de diseñarse apropiadamente, los edificios de albañilería confinada pueden llegar a ser tan resistentes ante cargas sísmicas como los edificios de concreto armado. Para poner a prueba lo planteado se ha realizado un modelo tridimensional de ambas estructuras en el software estructural ETABS 2016, teniendo como principales datos de salida los periodos, los desplazamientos y las derivas máximas. Los resultados indican que si bien es cierto que el sistema estructural de concreto armado tiene menor periodo y se encuentra más lejos de los límites exigidos por la Norma sismorresistente E.030, el sistema estructural de albañilería confinada no se encuentra tan alejado de su contrincante, hasta incluso tiene derivas mucho menores a la máxima permitida. Por este motivo se llega a la conclusión principal que los edificios de albañilería confinada pueden ser tan resistentes a cargas sísmicas como lo son los edificios de concreto armado. / Tesis

El objetivo del presente trabajo es desarrollar cuatro hojas de cálculo para el análisis y/o diseño estructural de los siguientes elementos de concreto armado: vigas continuas, muros de corte, muros de contención y losas macizas. A través de estas hojas de cálculo se acelera la parte numérica del procedimiento de diseño y permite que el ingeniero se ocupe de otras partes del procedimiento tales como la evaluación de opciones y la compatibilización con arquitectura. El resultado final es un aumento de la calidad del diseño estructural. La principal ventaja en el uso de estas hojas de cálculo en comparación con los programas convencionales de cálculo y diseño radica en que estos últimos, al ser extranjeros, no están adaptados totalmente a las normas peruanas actuales, especialmente en los aspectos sísmicos que son únicos de cada región. Se utilizaron funciones avanzadas y macros para mejorar la presentación y los cálculos de cada hoja de cálculo. Se desarrolla tanto los temas teóricos como los algoritmos que se utilizaron en cada hoja. Asimismo se realiza verificaciones con otros programas comerciales o cálculos manuales para demostrar su validez. Por último se presenta en el anexo ejemplos de aplicación de cada una de las hojas de cálculo y además un CD con los archivos en digital. / Tesis

La presente tesis fue realizada con el fin de poder comparar, en aspectos técnicos y económicos, el rendimiento y eficiencia de dos posibles soluciones de estructuración para un mismo hospital de siete pisos construido en concreto armado y en acero estructural. Se ha realizado el análisis modal espectral y el diseño de las componentes estructurales para los dos modelos. De acuerdo a los diseños se elaboraron metrados y presupuestos referenciales para cada caso. Ambas estructuras contarán con la protección sísmica de aisladores de núcleo de plomo en la base. Se comparará las estructuras en los ámbitos de rigidez, resistencia, costo y tiempo de realización; cada una de estas áreas tendrá un porcentaje de incidencia mediante el cual se asignará una calificación final a cada estructura. De esta manera, se presenta la discusión para cada criterio y la elección de la mejor opción para el caso de estudio. / Tesis

Ingeniero Civil / La normativa chilena que regula el diseño sísmico de estructuras industriales de acero es la norma NCh2369.Of2003 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales . Esta norma refleja el estado del arte del diseño sísmico en Chile, basada en la experiencia obtenida del comportamiento de estructuras y equipos industriales durante los terremotos de 1960 en Concepción y 1985 en Valparaíso. Tras el terremoto de Maule el año 2010, se han puesto a revisión algunas disposiciones de la normativa. En el caso de estructuras industriales de acero, las disposiciones a modificar se centran en el diseño de arriostramientos y columnas. En el caso de arriostramientos, se evalúa eliminar la limitación del esfuerzo sísmico en diagonales comprimidas al 80% de su capacidad, además de cambios en el cálculo de vigas y riostras en marcos arriostrados de tipo V o V-invertida. En el caso de las columnas, se propone amplificar el esfuerzo sísmico en el factor 0.7R>2.0 con el fin de asegurar la estabilidad del sistema gravitacional posterior al pandeo y fluencia de arriostramientos y la plastificación de los pernos de anclaje. Para evaluar el efecto de estas modificaciones en el diseño y el desempeño, en este trabajo se modelan tres estructuras industriales de acero, basadas en marcos arriostrados concéntricamente, diseñándolas paralelamente con la normativa vigente e incluyendo las modificaciones propuestas. La evaluación del desempeño se lleva a cabo de acuerdo a la metodología indicada en el estándar FEMA P695, incluyendo la no linealidad de arriostramientos, rótulas plásticas y pernos de anclaje. En el caso del diseño, los tamaños relativos de los arriostramientos se ven mínimamente afectados por las modificaciones propuestas, ya que para las estructuras analizadas, el dimensionamiento está controlado por los límites de esbeltez global y local, por sobre los requerimientos de resistencia. En el caso de las columnas, las modificaciones propuestas imponen un aumento de su sección, lo que se traduce en un incremento de la masa sísmica y de las fuerzas de diseño, con variaciones del orden del 3% para ambas variables, además de un aumento de rigidez del sistema. La aplicación de la metodología del estándar FEMA P695 entrega mejoras en el desempeño, dadas principalmente por la ductilidad del sistema, con incrementos del 45%, 7% y 85% para cada una de las estructuras. La sobrerresistencia, por su parte, presenta variaciones del 3%, 5% y 18%, respectivamente. Si bien ninguna de las estructuras fue capaz de alcanzar el margen de seguridad mínimo establecido por la metodología, se aprecia que otorgando una mayor sobrerresistencia o una mayor ductilidad a la estructura y al anclaje estructura - fundación es posible mejorar el desempeño del sistema.

El objetivo de la presente investigación es plantear el diseño de un muro de mampostería, un muro de mampostería con sistema terramesh y un muro de mampostería con gaviones, con la finalidad de seleccionar la alternativa más viable para proteger el talud más crítico que existe entre los puentes Talavera y Libertadores en la zona de El Agustino. Como primer paso se realizó un levantamiento topográfico en la zona en estudio. Luego se realizaron los estudios geológicos y geotécnicos para obtener los parámetros de resistencia del suelo. Seguidamente, se recopilaron los caudales máximos instantáneos anuales para diferentes periodos de retorno, emitidos por la Autoridad Nacional del Agua en un estudio hidrológico de la cuenca del río Rímac. Asimismo, el Manual de Carreteras, Hidrología, Hidráulica y Drenaje del Ministerio de Transporte y Comunicaciones sirvió para obtener los caudales de diseño, estos fueron necesarios para calcular la profundidad de socavación, mediante la teoría de Lischtvan-Lebediev. Para obtener la alternativa de diseño más viable se hizo un análisis comparativo, donde se evaluaron tres aspectos relevantes: la evaluación técnica, la evaluación económica y la gestión-construcción. Para evaluar la estabilidad de talud y muro se utilizó el programa SLIDE y GEO5. Luego se realizó un presupuesto para cada propuesta. Por último, se entrevistó a ingenieros especialistas en este tipo de proyectos para definir, mediante una comparación y evaluación de cada alternativa, que el muro de mampostería con sistema terramesh es la alternativa más viable para que en un futuro se pueda llevar a cabo. / The objective of the present investigation is to propose the design of a masonry wall, a masonry wall with a terramesh system and a masonry wall with gabions, in order to select the most viable alternative to protect the most critical slope that exists between the Talavera and Libertadores bridges in the area of El Agustino. As a first step, a topographic survey was carried out in the study area. Then the geological and geotechnical studies were carried out to obtain the parameters of soil resistance. Then, the annual maximum instantaneous flows were collected for different return periods, issued by the National Water Authority in a hydrological study of the Rímac river basin. Likewise, the Road, Hydrology, Hydraulics and Drainage Manual of the Ministry of Transport and Communications served to obtain the design flows, these were necessary to calculate the depth of scour, by means of the theory of Lischtvan-Lebediev. To obtain the most viable design alternative, a comparative analysis was carried out, where three relevant aspects were evaluated: technical evaluation, economic evaluation and management-construction. To evaluate the slope and wall stability, the SLIDE and GEO5 program was used. Then a budget was made for each proposal. Finally, engineers specialized in this type of project were interviewed to define, by means of a comparison and evaluation of each alternative, that the masonry wall with the terramesh system is the most viable alternative so that in the future it can be carried out. / Tesis