El presente estudio trata sobre la interpretación y análisis de la Reflectometría Óptica Brillouin de Dominio Temporal (BOTDR) en su aplicación a pernos de anclaje en túneles. Su motivación surge de la búsqueda de perfeccionamiento o mayor eficacia en el monitoreo de sistemas de soporte en túneles, respecto a los métodos existentes en la actualidad. La tecnología BOTDR emplea fibra óptica para monitorear deformaciones con ventajas sobre métodos tradicionales, al permitir incluir extensos tramos con inmunidad a influencias electromagnéticas. La teoría establece que existen cambios en la frecuencia de la luz que pasa a través de la fibra óptica cuando ella se deforma, y que tales cambios están directamente relacionados con las deformaciones axiales que determina automáticamente el sistema analizador BOTDR. Éste sistema permite obtener las curvas de espectro de frecuencia, de donde se deduce la frecuencia característica asociada al máximo nivel de potencia. Para la aplicación en pernos de anclaje, ha sido necesario observar el procedimiento que usa el sistema deteniéndose en la curvas de espectro, y utilizar varias alternativas para la obtención de parámetros correlacionándolos con las mediciones de deformaciones unitarias a través de strain gages. Existe una importante restricción en la resolución espacial, ya que el sistema BOTDR sólo permite obtener las deformaciones unitarias axiales promedio en la fibra óptica en tramos de un metro de longitud. Su aplicación directa en pernos de anclaje es por tanto cuestionada, en particular debido a la gran variación de la deformación tanto en el tiempo, como en la posición a lo largo del perno. La alternativa que este estudio recomienda utilizar, consiste en modificar la curva del espectro de frecuencias aplicando una determinada función potencia, calcular luego su frecuencia promedio obtenida como centro de gravedad del área de esta curva y asociar esta frecuencia promedio con la deformación de la fibra. Las confirmaciones experimentales permiten trabajar con tramos de hasta aproximadamente 50 cm de longitud. Se entregan recomendaciones para la aplicación práctica de la fibra óptica en pernos de anclaje y su instrumentación en túneles utilizando un monitoreo central a través de una misma fibra óptica que permita obtener las deformaciones en un conjunto de pernos. Asimismo, se entregan recomendaciones para la continuidad de esta investigación.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / Los sistemas de fortificación tienen como objetivo resistir las solicitaciones estáticas y dinámicas propias del proceso de extracción minera, las cuales poseen altas dosis de energía involucrada, energía que debe ser absorbida por los elementos de fortificación, permitiendo su deformación y evitando a la vez que ocurran fallas en ellos. Esto corresponde a la capacidad de absorción de energía. Los pernos helicoidales de anclaje, en su estado natural son capaces de almacenar energía, debido a su capacidad de deformación pero al momento de ser instalados en minería, estos pernos son lechados a columna completa quedando un sistema rígido, con menor capacidad de deformación, lo cual los hace fallar frágilmente frente a una solicitación dinámica. De aquí nace la idea de entregarle al perno capacidad de absorber energía, aislando una parte de su longitud de la lechada, mediante una funda de PVC, es decir dejando una longitud libre mayor a la actual. El trabajo de título realizado tuvo como objetivo general estudiar el efecto de la longitud libre en la capacidad de absorción de energía en pernos helicoidales. El estudio constó de dos partes principales, un estudio analítico del efecto de la variación de la longitud libre, lo que posteriormente fue estudiado junto con todas las variables que participan en el balance energético de un sistema de fortificación minero. Teóricamente y a partir de los ensayos y resultados estudiados en la literatura, se deduce que el efecto de aumentar la longitud libre en sistemas de fortificación, genera un aumento en la capacidad de absorción de energía de los elementos, siendo el aumento para el caso estático mayor que el para el caso dinámico. Paralelamente se realizó la segunda parte del trabajo, la cual consistió en generar y realizar una prueba de terreno con su respectiva instalación de instrumentación geomecánica (3 celdas de carga y 3 Rockbolt Stressmeter). El estudio práctico concluyó que los valores de carga para pernos enfundados son bastante constantes en el tiempo, varían entre 0,6 [tonf] y 0,85 [tonf].esta variación se debe al efecto de la precisión de la celda de carga. Por lo tanto, la carga medida en terreno corresponde al apriete dado por el sistema de anclaje externo, en cambio los rockbolt stressmeter entregaron valores esperados de carga bajo las condiciones que estaba midiendo. Los valores de carga máxima fueron 7 [tonf]. Las deformaciones durante el período de monitoreo, fueron crecientes linealmente, lo que implica que los pernos completamente lechados estaban trabajando en el rango lineal de su comportamiento.

Para el análisis de edificaciones es común el uso de modelos matemáticos que representen el comportamiento de estas. Elaborar un modelo que represente exactamente el comportamiento de una edificación en el medio que la rodea ante una solicitación externa es una labor prácticamente imposible. A pesar de las limitaciones actuales, los resultados obtenidos se pueden considerar estimaciones buenas para ser utilizadas en cálculos ingenieriles. Reducir la incertidumbre es importante para el progreso de la ingeniería sismorresistente, para lograrlo es crucial identificar las limitaciones de los modelos convencionales y aumentar los conocimientos sobre estas. En ese sentido, una de las limitaciones que se considerar es el desprecio de los efectos de la interacción suelo-estructura. El propósito principal de la investigación es analizar cómo difiere el estudio del comportamiento de las edificaciones con sótanos ante solicitaciones sísmicas en función a la manera en las que son modeladas. Se considerarán en el estudio 3 tipos de modelos para el mismo edificio de 15 niveles superiores. El primero, considera la estructura empotrada a nivel de la superficie sin considerar la influencia de los sótanos, en este caso se asume que los niveles subterráneos de la estructura se mueven en conjunto con el suelo en que se encuentran. El segundo, considerará la totalidad de la estructura incluidos los sótanos. El tercero, la estructura completa, pero considerando además el efecto que tiene la interacción del suelo con la estructura en los sótanos. Es importante mencionar que para cada tipo de modelo se estudiará la estructura con 2, 5 y 8 sótanos. Al analizar estructuras como la del primer caso mencionado se asume que el momento generado por acción de fuerzas y/o aceleraciones en la base (nivel de superficie) es de gran tamaño, y la distribución de momentos en los sótanos tiene valores menores y poco significativos. Sin embargo, queda en duda si este tipo de modelo representa correctamente el comportamiento que el edificio tendrá. En los modelos que consideran sótanos en el análisis se puede suponer que el momento aumenta considerablemente en función a la profundidad o también que, al considerar la interacción con el suelo, debido a las propiedades mecánicas de estos, el momento disminuye proporcionalmente con la misma. El análisis se efectuará para distintos niveles de sótanos, en donde la estructura será sometida a una perturbación dada por el espectro de la norma E.030; además se utilizarán distintas propiedades al modelar el suelo, con el fin de obtener respuestas para diferentes tipos de estos. La profundidad del suelo en el modelo será considerada hasta una profundidad de 1.5B por debajo de la cimentación. Con los resultados obtenidos se busca lograr una mejor comprensión de las respuestas del análisis dinámico de un edificio, para esto se pretende encontrar una relación entre el comportamiento de cada tipo de modelo estructural en los tipos de suelos analizados; enfocada en acercar los resultados, independientemente del tipo de modelo que se escoja, a valores que representen con mayor fidelidad el comportamiento real que tendrá la estructura estudiada.

Actualmente, en la construcción de los edificios de vivienda en Lima se utiliza en gran cantidad tabiquería construida con la placa P-7, el cual es un bloque sílico calcáreo de 7cm de espesor, 50cm de longitud y 25cm de altura. Estos bloques se asientan usando mortero y sus alveolos se rellenan con grout, para de este modo formar el tabique, cuyo refuerzo vertical y horizontal (varillas de 6 mm de diámetro) es especificado por el fabricante de la Placa P-7 (sistema no reglamentado). En adición, el refuerzo vertical consta de dos partes. Cada pórtico se ancla químicamente en perforaciones hechas en las vigas y se rellenan con epóxico y se traslapan las partes en la zona central del tabique. Por otro lado, en obra se usan dos tipos de aparejo: traslapado en medio bloque entre hiladas (amarre de soga tradicional) y aparejo con juntas verticales continuas (pilares). Este sistema aún no ha sido sometido a terremotos severos, por lo que no se tiene conocimiento de su comportamiento ante solicitaciones sísmicas perpendiculares a su plano. De esta manera, el presente trabajo tiene como objetivo principal analizar experimentalmente el comportamiento sísmico perpendicular al plano de un tabique de placa P-7 asentadas en aparejo en soga y en pilares, así como también estudiar la efectividad del anclaje químico y el traslape de las barras verticales. Para desarrollar esta investigación se utilizó un pórtico de concreto armado en el que se construyeron en simultáneo dos tabiques de placa P-7, ambos con las mismas dimensiones, pero con diferentes tipos de aparejo propuestos.

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.

En el presente informe se desarrolla el análisis y diseño estructural de un edificio multifamiliar de 5 pisos, azotea y un sótano. Este edificio se encontrará ubicado en la ciudad de Lima. El terreno sobre el cual se edificará el edificio tiene un área de 600m², el suelo tiene un capacidad portante de 4kg/cm² (factor de suelo S1). El sótano tiene un área de 564m², el primer piso tiene un área de 465m², los pisos típicos (2ndo al 5to piso) tienen 388.7m² y la azotea un área de 388.7m². El área total construida viene a ser 2972.5m². En el sótano se tienen 16 estacionamientos, la cisterna (que se encuentra debajo de la rampa de acceso vehicular), el cuarto de bombas, la escalera principal y ascensor. Desde el primer piso, la arquitectura contempla dos departamentos por piso, se tiene el ingreso principal y la rampa vehicular de ingreso al sótano. Del segundo al quinto piso la arquitectura contempla también dos departamentos por piso y en la azotea se encuentra el cuarto de maquinas del ascensor y los aires comunes para los dos últimos departamentos. Las alturas de piso a piso son 3.20m (en el sótano y primer piso) y 3.00m (en el resto de pisos) y la arquitectura exige puertas y ventanas a 2.20m. El edificio en la dirección perpendicular a la fachada (dirección Y) cuenta con muros de corte o placas de concreto armado en los límites de propiedad, columnas peraltadas (en la dirección perpendicular a la fachada) y vigas de 25x75cm, con lo cual se satisface el requerimiento de altura libre de piso a fondo de viga de 2.20m de acuerdo a la arquitectura. En la dirección paralela a la fachada (dirección X) el edificio cuenta con la placa del ascensor, con la placa de la escalera principal, con una placa e el eje central de la planta formando un pórtico importante con dos columna de 50x50cm y vigas de 25x75cm. El análisis y diseño de la estructura del edificio se realizó conforme a las normas del reglamento nacional de edificaciones. El análisis sísmico se realizó mediante un modelo computarizado donde se consideraron un conjunto de pórticos de concreto armado unidos mediante un diafragma rígido. El sistema de techado fue losa aligerada en una dirección con espesores de 20 y 30cm, teniéndose también losas macizas con espesores de 20cm para lo zona de escaleras y hall de ascensores.

La presente tesis pretende realizar una comparación entre tres técnicas de anclaje: anclajes temporales pos tensados, anclajes auto-perforantes y suelos enclavados, para ejecutarse en suelos arenosos en el Perú. Para ello se definirá los conceptos teóricos de cada técnica de anclaje para conocer los detalles particulares que implican cada una de estas técnicas. Se empieza describiendo la técnica más aplicada en el Perú, que son los anclajes temporales pos tensados y realizando la presentación de otras dos técnicas muy usadas a nivel mundial, pero que aún no se aplican en el Perú por falta de conocimiento de las mismas. Se efectúa el diseño de un anclaje general, que es independiente del tipo de técnica que se elija, con las características propias de un suelo arenoso. Dichas características se obtienen con un estudio de mecánica de suelos, donde se conocerá los esfuerzos ejercidos por el suelo para una profundidad del terreno de 12 m. Así se puede definir la profundidad de falla del terreno y asimismo determinar la longitud del anclaje a utilizar. Con el propósito de tener una comparación objetiva, se describe los procesos Constructivos, la maquinaria y los equipos utilizados en cada técnica de anclaje y así, de esta manera, se realiza un análisis independiente de costos (por punto de anclaje o por metro lineal), tiempos de ejecución (rendimiento) y la seguridad en la realización de los trabajos de cada técnica de anclaje. Finalmente, se realiza un cuadro comparativo entre cada técnica de anclaje el cual tendrá los datos de costos, tiempos y seguridad (medido como el nivel de riesgos) obtenidos en el desarrollo de esta tesis y se concluye analizando las ventajas y desventajas de cada técnica en particular.

El objetivo de la presente tesis es dar a conocer una propuesta de mejora referente al procedimiento de construcción de muros anclados en el Perú, de manera que se integre la interacción del subcontratista especializado y las cuadrillas del contratista principal. Para lograrlo se analizó la mano de obra, el uso de las herramientas, equipos y materiales de las cuadrillas utilizando la siguiente metodología de investigación: (1) Uso del método de First Run Study analizando a todos los involucrados,(2) Propuesta de un procedimiento constructivo que integre a todos los participantes, (3) Implementación del método propuesto y análisis de mano de obra, materiales, herramientas y equipos usando el método de carta balance, y (4)Obtención de lecciones aprendidas y retroalimentación en el siguiente ciclo de construcción del muro anclado. Se desarrollaron dos estudios de caso, los proyectos Panorama Plaza negocios de la empresa Graña y Montero, y Real Plaza Salaverry de la empresa COINSA, proyectos diseñados con una gran cantidad de muros anclados, lo que unido a la gran experiencia de ambas empresas, hicieron que estos proyectos sean ideales para el presente trabajo. Finalmente, los resultados demuestran que se puede optimizar el procedimiento de construcción de muros anclados logrando mejores tiempos de producción, mejor calidad en los productos, menor cantidad de re-trabajos, reducción de trabajos no contributorios, en consecuencia, menores costos.

La presente tesis consiste en la preparación del comparativo técnico-económico para una nave industrial entre dos sistemas estructurales, el de pórticos de acero y tijerales sobre columnas de concreto armado. La nave industrial a diseñar estará situada en la zona industrial del Cercado de Lima y se utilizará para el almacén de materiales de construcción. El proyecto de ingeniería consta del predimensionamiento, estructuración, análisis y diseño de dos modelos (uno por cada sistema estructural). Los diseños respectivos se realizarán de acuerdo a los lineamientos estipulados en las normas vigentes descritas a continuación: Norma E020: Cargas; Norma E030: Diseño Sismorresistente; Norma E050: Suelos y Cimentaciones; Norma E060: Concreto Armado; Norma E070: Albañilería; Norma E090: Estructuras Metálicas. La estructura de la tesis está dividida en 6 sub-ítems que cubren la metodología y entregables del proyecto; el primer subtema relata la situación actual, la aspiración, estrategia y el alcance del proyecto. El segundo subtema expone el marco teórico que envuelve a los dos sistemas estructurales, el cual será necesario dominar para realizar el diseño de las configuraciones estructurales. El tercer subtema detalla el predimensionamiento y la estructuración de los elementos estructurales de cada sistema. El cuarto subtema comprende el análisis de los dos tipos de estructuras bajo cargas de gravedad que contiene el análisis de coberturas de techo, vigas y columnas para el caso de pórticos como también de los perfiles de acero existente en el sistema de tijerales, además del análisis por cargas de viento que afecta a ambos sistemas constructivos. El quinto subtema trata del análisis de desplazamientos para ambos sistemas estructurales dónde se considerará la ubicación del emplazamiento para obtener los desplazamientos, derivas y cortantes basales debido a solicitaciones sísmicas y de viento. En el sexto subtema se presenta el diseño del sistema de tijerales y pórticos. Posteriormente, en el séptimo subtema se realizan los metrados de casco estructural para ambos sistemas para luego realizar el presupuesto de los mismos y obtener las proporciones de costo para ambas estructuras para luego realizar la comparación técnica y económica entre los mismos. Finalmente, se detallan las conclusiones para el proyecto de tesis, dónde se discutirá qué sistema convendría utilizar para la construcción de la nave industrial contrastando conceptos económicos y técnicos que evidencien la mejor elección de la estructura a ejecutar.

En este trabajo se presenta una propuesta para mejorar la enseñanza de estructuras de los alumnos de las facultades de arquitectura del país. El título abarca un tema muy amplio que no será tratado en toda su extensión en esta tesis, por razones de tiempo y dedicación. Sin embargo, será un punto de partida para seguir trabajando en la implementación de todos los cursos de estructuras, necesarios en la formación de los alumnos de arquitectura, a través de una metodología adecuada al perfil del arquitecto egresado. / Tesis