Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / En este trabajo se realiza una implementación de la metodología IET (Técnica de excitación a un impulso) para una muestra dentro de un horno, con la finalidad de medir sus propiedades elásticas en un rango amplio temperaturas. Determinar las propiedades elásticas de un material, como el módulo Young y el coeficiente de Poisson, es importante por muchos motivos. Es esencial para el diseño estructural, pero también permite establecer el desempeño de nuevos materiales, comprobar la calidad de un proceso de manufactura y puede servir en el monitoreo de salud estructural. En este trabajo se comienza estableciendo los antecedentes necesarios para comprender la teoría detrás de esta propuesta, incluyendo otros métodos utilizados para medir propiedades elásticas. Para la implementación del método se desarrolla una estructura para excitar la muestra mediante un golpe, de esta forma obtener mediante el uso de un micrófono tipo sonda de alta sensibilidad el registro del sonido el cual serán utilizadas para el cálculo del módulo de elasticidad. Para la validación del diseño se realiza la medición de dos materiales con propiedades elásticas ya conocidas con el método IET, estos son cobre y acero inoxidable 316. Finalmente se obtiene el resultado del módulo elástico del acero inoxidable 316 para un rango amplio de temperatura, obteniendo de esta forma la curva del módulo de elasticidad en función de la temperatura, de esta forma validando el sistema excitador.

En esta investigación se estudió el comportamiento de muros de concreto armado de 8 cm de espesor para su posible empleo a escala natural en la construcción de muros portantes para edificaciones de hasta cinco pisos. Se efectuaron ensayos de carga lateral cíclica en dos muros para lo cual se usó el actuador dinámico con dos diferentes intensidades de carga vertical: el muro M-1 recibió una carga vertical que simuló el peso existente en un muro central y el muro M-2, la carga existente en un muro esquinero, de una edificación real de cinco pisos de altura. Ambos muros poseían el mismo refuerzo vertical y horizontal. Con los resultados de los ensayos se investigó las principales propiedades mecánicas de los muros. Para ello, se calculó el módulo de elasticidad, módulo de corte, rigidez, la resistencia y capacidad de deformación lateral. De igual modo, se investigó la determinación de la forma de falla, distorsión angular máxima y factor de reducción de fuerza sísmica. Se evaluó también el aporte del concreto y el acero de refuerzo frente a solicitaciones simultáneas de corte, deslizamiento y flexión y se comparó con los resultados experimentales. Finalmente, se analizó si este sistema estructural con muros de 8 cm de espesor, cumplió con las condiciones exigidas por la Norma Sismorresistente E.030 y la Norma de Concreto Armado E.060. Además, se formularon recomendaciones, conclusiones y línea futura de investigación. / Tesis

En el Perú existen numerosas viviendas construidas con ladrillos pandereta, el más económico del mercado, éstos son utilizados para la construcción de muros portantes. El uso del ladrillo pandereta está prohibido para muros estructurales, excepto en la zona 1 según la Norma Técnica de Albañilería E.070. Esta tendencia de uso masivo de ladrillos pandereta, se evidencia especialmente en distritos emergentes en donde, en su mayoría de casos, son viviendas típicas autoconstruidas sin asesoría técnica. Evidentemente ante el problema señalado, se debe tomar medidas preventivas para tener un nivel de desempeño óptimo en las estructuras, en el supuesto que ocurra un sismo de magnitudes considerables. Por tanto, a través de esta investigación, se busca comparar la resistencia, comportamiento mecánico y costo asociado de muros sin reforzamiento (sólo tarrajeados) con muros reforzados con malla para tarrajeo y malla electrosoldada. Para este proyecto se construyó nueve muretes a escala reducida con ladrillos pandereta, tres de ellos construidos de manera tradicional, otros tres reforzados con mallas para tarrajeo y finalmente tres muretes reforzados con mallas electrosoldadas. Estos muretes fueron construidos y sometidos a ensayos de compresión diagonal en el laboratorio de estructuras de la PUCP determinando su resistencia al corte, comportamiento y propiedades mecánicas de los muretes reforzados. / Tesis

En este trabajo se estudió el factor de reducción de fuerza sísmica R y la manera como algunos códigos presentan una metodología simple para fines prácticos de diseño. Algunas Normas de Diseño Sismorresistente en el mundo modifican el factor R de acuerdo al tipo de irregularidad de la estructura y a la existencia de irregularidades múltiples. La Norma Peruana considera el valor de 0.75 para modificar el factor de reducción de fuerza sísmica R para todo tipo y nivel de irregularidad estructural (severa o moderada). En el presente trabajo se desarrolló una propuesta de cálculo para la reducción del factor R considerando diferentes tipos y niveles de irregularidad. Se estudiaron 20 edificios irregulares peruanos bajo esta propuesta. Los valores de reducción del factor R propuestos varían entre 0.6 y 0.9 de acuerdo a si las estructuras presentan irregularidad severa o moderada. El trabajo desarrollado se propone para su inclusión en la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente, actualmente en revisión. / Tesis

Objetivo: Comparar in vitro la radiopacidad de un cemento experimental con el Ketac™ Molar, Óxido de zinc-eugenol y Coltosol®F. Metodología: El diseño del estudio fue de tipo experimental in vitro. Los materiales de restauración temporal fueron colocados en 44 tubos de polietileno correspondientes a los 4 grupos (n=11) propuestos para este estudio. Las captaciones de imágenes radiográficas fueron adquiridas por el equipo radiográfico Kodak Dental X-ray y el revelado de la película de fosforo PSP fue procesado por un equipo digital con el software Digora. El análisis de los valores de grises en pixeles se realizó con el software Adobe Photoshop CS6 y la radiopacidad en milímetros de aluminio se determinó mediante una ecuación propuesta por una investigación previa por Húngaro y col. Los datos fueron analizados usando la prueba de Kruskal-Wallis para la comparación de la radiopacidad seguida por una prueba de post hoc. Resultados: El cemento experimental mostró un valor de 7.15±0.3mmAl. En la prueba de post hoc se encontró que existe diferencia significativa entre el cemento experimental y el Coltosol®F (p=0.0004). Sin embargo, no se experimentó diferencias significativas entre el Cemento experimental, Ketac™ Molar y Óxido de zinc-eugenol. Conclusiones: El cemento experimental a base de óxido de zinc, cemento portland y arcilla dolomita, mostró radiopacidad óptima con respecto a los materiales existentes, por lo que podría ser usado como material de restauración temporal en endodoncia. Sin embargo, es necesario ampliar los estudios sobre las demás características y comportamientos de este cemento experimental. / Objective: To compare in vitro the radiopacity of an experimental with the temporary restoration Ketac™ Molar, Zinc oxide-eugenol and Coltosol®F. Material and methods: The design of the study was of experimental type in vitro. The temporary restoration materials were placed in 44 polyethylene tubes corresponding to the 4 groups (n = 11) proposed for this study. The radiographic image captures were acquired by the Kodak Dental X-ray radiographic equipment and the development of the PSP phosphor film was processed by a digital equipment with the Digora software. The analysis of the gray values in pixels was done with Adobe Photoshop CS6 software and the radiopacity in millimeters of aluminum was determined by an equation proposed by a previous investigation by Húngaro et al. The data were analyzed using the Kruskal-Wallis test for the comparison of radiopacity followed by a post hoc test. Results: The experimental cement showed a value of 7.15 ± 0.3mmAl in millimeters of aluminum. In the post hoc test, it was found that there is a significant difference between experimental cement and Coltosol® F. (p = 0.0004). Conclusions: On zinc oxide, portland cement and dolomite clay, showed optimal radiopacity with respect to existing materials, so it could be used as a temporary restoration material in endodontics. However, it is necessary to expand the studies on the other characteristics and behaviors of this experimental cement. / Tesis

Ingeniero Civil / El hormigón proyectado ha demostrado ser una excelente herramienta en la estabilización de excavaciones que requieren de sostenimiento inmediato. Tal desempeño se debe al aporte de las resistencias a compresión en edades tempranas, las que se consideran desde los primeros minutos hasta las 12 primeras horas. Actualmente en Chile, se utilizan 2 tipos de ensayos estandarizados para medir las resistencias tempranas a compresión, conocidos como ensayo del Penetrómetro y ensayo de la Pistola Hilti. Ambos son ensayos indirectos, es decir, miden una propiedad distinta del hormigón, pero mediante curvas de calibración, dan cuenta de la resistencia efectiva a compresión. Sin embargo, éstas curvas de calibración tienen limitaciones asociadas a las condiciones bajo las cuales fueron proyectadas, las que no necesariamente son representativas para los hormigones proyectados nacionales (cemento, áridos, equipos, etc.). En este contexto, el presente estudio busca implementar y evaluar un equipo de ensayo que permita determinar la resistencia a compresión del hormigón proyectado en edades tempranas de manera directa, para lo que se adapta un diseño basado en estudios realizados en Europa, Norteamérica y Australia, ya que no existe un equipo de ensayo estandarizado. El nuevo método consiste en ensayar, por secciones, una viga prismática a compresión. Para la evaluación de los resultados se realiza una campaña de ensayos comparativa que junto con considerar los ensayos con el equipo en estudio, considera ensayos con Penetrómetro, Pistola Hilti y Testigos. Con ello, se busca generar una curva característica del desarrollo de la resistencia a compresión para una dosificación de hormigón proyectado en particular, a objeto de analizar cómo se relacionan las resistencias del equipo en estudio con las de los ensayos estandarizados. El trabajo concluye que el método en estudio es adecuado para obtener estimaciones de la resistencia a compresión del hormigón proyectado en edades tempranas en un rango de resistencia entre los 10 y los 100 [kgf/cm²]. Ello implica que el nuevo método cubre por completo el rango de aplicabilidad de la Pistola Hilti, y además, que se complementa adecuadamente con la tendencia de resultados del Penetrómetro y los Testigos, cuyos rangos de aplicación, son respectivamente, inferior y superior respecto del rango de resistencia del nuevo método.

Trabajos sobre las propiedades del cemento y otros materiales frágiles reforzados con distintos tipos de fibras, han sido y están siendo desarrollados en los últimos años en diversas partes del mundo, enfocados particularmente sobre el tipo de fibra usada, tipo de material, edad, contenido de fibra y sus efectos sobre las propiedades mecánicas de los materiales compuestos fabricados. El presente trabajo describe un estudio experimental sobre las propiedad mecánica de resistencia a la fractura de un material compuesto de cemento Portland y fibras de celulosa, de manera de ver cuál es el porcentaje óptimo de fibra celulosa que se le debe agregar a este material compuesto con el fin de obtener la mayor resistencia a la fractura. También se efectúa un análisis de los valores obtenidos aplicando la distribución de Weibull, estableciendo comparaciones entre pastas de cemento y el fibrocompuesto con distintos porcentajes de celulosa. Para corroborar que el modelo teórico que impusimos, representa a la población del conjunto de todas las muestras, se hizo uso de la distribución de chi-cuadrado. Esto consiste en comparar la distribución de frecuencia observada en la muestra con la distribución de frecuencia esperada basada en el modelo teórico encontrado. Lo que permite ver si el modelo teórico de Weibull se puede o no ajustar a nuestros datos. Se concluye que el refuerzo óptimo de la matriz de cemento corresponde a un porcentaje en peso de fibra de celulosa de 12% y además que el modelo teórico de Weibull usado en este trabajo se ajusta a los valores obtenidos experimentalmente en el ensayo de flexión.

Existe una familia de aleaciones que presentan un comportamiento llamado Memoria de Forma, las cuales después de una deformación plástica, recuperan su forma original. La recuperación se da tras un tratamiento térmico calentando el material produciéndose el Efecto de memoria de forma o EMF o al retirar la carga que produce la deformación al material dentro de un rango de temperatura, fenómeno llamado generalmente súper elasticidad o SE. Ambos tipos de recuperación de la forma tienen origen en la Transformación Martensítica, un cambio de fase que ocurre por efectos de la temperatura o la deformación. La aleación Cu-11,8 %p. Al-0,5 %p. Be presenta el comportamiento de memoria de forma mencionado anteriormente, es por esto que el estudio de esta aleación es interesante debido al amplio campo probable de aplicaciones. El objetivo de esta memoria es estu- diar el efecto de distintos niveles de deformación impuesta por compresión a distintas temperaturas, en el rango superelástico y post-superelástico, y de tratamiento térmicos postdeformación, sobre la microestructura de una aleación superelástica Cu-11,8 %p.Al-0,5 %p.Be. Así, se realizaron ensayos de compresión hasta diferentes valores de deformación (10 valores diferentes) a distintas temper- aturas (5, 20, y 50◦C) y aplicaron tratamientos térmicos a algunas de las probetas deformadas, para evaluar la recuperación en longitud por estos tratamientos. Se analizó por DSC probetas altamente deformadas (15 %), para avanzar en el estudio e interpretación de peaks de transformación encon- trados fuera de las zonas típicas en recientes ensayos de tracción de alta deformación. Además se analizó por microscopia óptica probetas altamente deformadas (12 %), y se determinó la fracción y comportamiento de fases en función de la temperatura del ensayo de compresión. Finalmente se re- alizó un análisis fractográfico utilizando un microscopio óptico estereoscópico. Una vez realizados los ensayos y análisis, se logró concluir una dependencia de la temperatura del ensayo de compre- sión en el comportamiento mecánico y microestructural. Se determinó que el nivel de deformación post-descarga es mayor en los casos que la temperatura del ensayo es menor. Asimismo la concentración de martensita retenida, tiende a aumentar con el aumento de la temperatura del ensayo, debido al aumento de la concentración de dislocaciones a menores temperaturas de deformación. Se determinó que para grandes deformaciones la acumulación de dislocaciones produce que la energía necesaria para lograr la transformación de martensita a austenita aumente considerablemente, además de impedir la transformación de ambas fases a las temperaturas típicas de transformación.

Ingeniero Civil Mecánico / El aluminio y sus aleaciones son materiales con una elevada demanda en los campos industrial, aeroespacial y automotriz, debido a su amplia variedad de propiedades mecánicas y sobre todo por su elevada proporción de resistencia-peso, y gran resistencia a la corrosión. Para mejorar aún más las propiedades de estos materiales, se han creado los materiales compuestos de matriz metálica, los cuales tienen excelentes propiedades mecánicas y por lo tanto motiva su investigación. El objetivo general de este trabajo es estudiar el efecto de la cantidad de refuerzo de 〖Al〗_2 O_(3 ) sobre el creep y módulo elástico, en una matriz de aluminio 6061. También, se busca medir los términos del exponente del esfuerzo (n) y la energía de activación (Q) de la ecuación fundamental del creep. Para llevar esto acabo, se tienen muestras del compuesto con distintos porcentajes de 〖Al〗_2 O_3 como refuerzo. Luego, se implementa la técnica de creep por impresión con el fin de aprovechar las ventajas de este en comparación al creep por compresión. Las ventajas radican principalmente en la optimización del uso del material y en la disminución de error en los resultados. Se realizan análisis de vibraciones mediante excitación por impulso. A continuación, se realizan tratamientos térmicos de endurecimiento por solución y envejecimiento, y en paralelo se hacen mediciones de dureza Vickers después de cada uno de estos tratamientos. Se realizan ensayos de creep a temperaturas entre los 220°C y 280°C a diferentes esfuerzos constantes, para obtener varias curvas características de estas y mejorar el análisis de las mismas. Los resultados muestran que el refuerzo de alúmina aumenta el módulo de elasticidad de estas, obteniéndose valores cercanos a los 63 [GPa]. No se comprueba una relación lineal directa entre la cantidad de refuerzo con la deformación en creep y módulo elástico. Se incorpora el término de umbral de tensión que ayuda a explicar los mecanismos de creep existentes en los MMC de forma análoga a las aleaciones sólidas. Finalmente en los ensayos de creep, las muestras se comportan como si fuesen aleaciones de solución sólida. No se encuentra un valor certero para n ni Q debido a errores en mediciones, pero se logra ver una leve tendencia del mecanismo de creep por deslizamiento viscoso de dislocaciones.

Ingeniera Civil / El comportamiento de los cables ha sido estudiado por décadas dado su amplio uso en diferentes estructuras y como parte de sistemas de alzamiento. A partir de los estudios realizados sobre el daño de éstos como consecuencia del desgaste natural que sufren por el uso se ha querido ahondar en este tema. El objetivo de la memoria es analizar los efectos de daños ocasionados superficialmente en cables de acero y aluminio de modo de determinar cómo afecta en la distribución de deformaciones y la relación del daño del cable con el diámetro de éste. La metodología empleada se basa en la confección e instrumentación con strain gauges, extensómetros y LVDT de cables de acero y aluminio de diferentes diámetros y la posterior evaluación de la deformación y capacidad de éstos, sometidos a ensayos de tracción. Los resultados obtenidos de esta investigación tienen que ver con el comportamiento de los cables ante los daños realizados, es así como se logró determinar el desempeño de los cables estudiados, como consecuencia su módulo de elasticidad. Además se determinó cualitativa y cuantitativamente un gradiente de deformaciones en donde los alambres más próximos a los daños poseen mayores deformaciones que los que se encuentran opuestos a éste; y una disminución de las deformaciones del cable de manera global en función del aumento de los daños realizados. Conjuntamente, se encontró una relación de no linealidad entre el porcentaje de pérdida de área y de la capacidad en función de los daños realizados a los cables, siendo ésta última menor a la esperada según el modelo biela. Con respecto a la instrumentación utilizada, el uso de strain gauges es acertado como instrumento para medir las deformaciones locales de los cables en cada hebra analizada ya que es bastante sensible, de tamaño suficientemente pequeño para ser colocado en alambres finos y de alta confiabilidad, pero que al mismo tiempo no logra medir las deformaciones hasta el momento de la rotura debido a que antes se despega por falta de adherencia o se corta. El extensómetro no se recomienda como instrumento para el caso de los cables en los cuales fue utilizado, por el mal agarre que éste posee dada la disposición helicoidal de los cables y por consecuencia del gradiente de deformaciones que presentaba. Con respecto al uso de LVDT, este es confiable al momento de determinar los valores de las cargas máximas y niveles de deformación globales, además de ser el único instrumento capaz de resistir las deformaciones propias del acomodamiento de los cables debido a los daños a lo largo de todo el ensayo. La evaluación de los daños en cables al momento de realizar criterios de descarte es relevante para analizar la posibilidad de reforzar o reemplazar una pieza, en este punto la investigación realizada establece una averiguación necesaria del comportamiento de los cables con respecto a la variación de las deformaciones y en la capacidad que sufren por causa del uso.