La presente tesis trata sobre la novedosa aplicación de materiales funcionalmente graduados (-FGM- Functionally Graded Materials) en el diseño de estructuras tipo viga. Como es sabido, los estudios de rigidización dinámica, se llevan a cabo para evitar resonancias y/o reducir tensiones dinámicas. La forma tradicional que se emplea para optimizar la rigidez de la viga, es variando su sección transversal; ya sea reduciéndola de forma discontinua (multi-steps beams tal como se las conoce en inglés), ahusada (tapered beams tal como se las denomina en inglés) o bien empleando combinaciones de ambas. Surge la originalidad, desde el punto vista de la optimización dinámica, de adicionar una nueva solución al problema de la rigidización. La misma consiste en hacer variar las propiedades de estos modernos materiales en la dirección axial de las vigas (-AFGM-Axially Funtionally Graded Materials). El problema de vibraciones libres para las vigas AFG, se estudia implementando las teorías clásicas de Bernoulli-Euler y de Timoshenko, mediante tres enfoques aproximados; el método energético de Rayleigh-Ritz, el método de cuadratura diferencial generalizada (GDQM, por sus siglas en inglés) y el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés). Los resultados obtenidos se comparan con valores disponibles en la literatura. La muy buena correlación de los mismos, permite dar certezas de que el método de Rayleigh-Ritz, GDQM y FEM, son herramientas de gran precisión y eficiencia para la resolución de esta clase de problemas. Los casos de vigas propuestos se modelan con condiciones de bordes clásicas y con extremos elásticamente restringidos. Para la modelación numérica de los problemas, se implementa el software Wolfram Mathematica 9.0. En el estudio se tratan leyes de distribución del tipo axial asimétrica y axial simétrica; para varias composiciones y distintos materiales AFG. En particular, se da especial énfasis al material compuesto por alúmina (Alum) y acero (Ac), ya que desde el punto de vista ingenieril presenta propiedades atractivas para la rigidización dinámica de vigas. Se analiza el efecto dinámico que tiene adosar una o varias masas a la viga. Evidenciando que su presencia disminuye, en todos los casos, a los coeficientes de frecuencias naturales de la viga sin masa adosada. Y además, constituye un factor importante, desde el punto de vista del diseño, en la elección de la composición del material AFG a implementar. Para las vigas AFG cantiléver con características asimétricas del material, la composición a) Ac-Alum rigidiza más que la composición b) Alum-Ac, cuando el exponente n (de las leyes de variación) es menor a 1, exista o no masa adosada en el extremo libre. En cambio, para 1n> la composición b) es quien optimiza la solución. El caso 1n= es particular, ya que la composición a) rigidiza levemente más que b) cuando la viga no tiene masa adosada. Pero, cuando se adosa la masa, se aprecia que el coeficiente de frecuencia fundamental aumenta más para la composición b). Para vigas AFG con características simétricas, se evidencia que la composición c) Ac-Alum- Ac optimiza la rigidización haya o no masa adosada, frente a la composición d) Alum-Ac- Alum. / This thesis deals with the novel application of functionally graduated materials (FGM) in the design of beams. It is known that dynamic stiffening studies are carried out to avoid resonances and/or reduce dynamic stresses. The traditional method to optimize the rigidity of the beam consists in variations of its cross section; either by reducing it in a discontinuous way (multi-steps beams), in a tapered way (tapered beams) or by using a combination of both. In this Thesis, from the point of view of dynamic optimization, an original solution of the problem of stiffening is proposed. This novel solution consists in varying the properties of these modern materials in the axial direction of the beams (AFGM). With this aim, the problem of free vibrations for the AFG beams is studied through the classical theories of Bernoulli-Euler and Timoshenko, using three approximation approaches: the Rayleigh-Ritz energy method, the generalized differential quadrature method (GDQM) and the finite element method (FEM). The obtained results are compared with those available in the related literature. The very good correlation of these, allows to give certainty that the Rayleigh-Ritz method, GDQM and FEM, are tools of great precision and efficiency for the resolution of this class of problems. The cases of proposed beams are modeled with classic edge conditions and with elastically restrained edge supports. For the numerical modeling of the problems, Wolfram Mathematica 9.0 software is implemented. The used distribution laws are the axial asymmetric and axial symmetric and were applied for various compositions and different AFG materials; with a particular emphasis on the material composed of alumina (Alum) and steel (St), since it has attractive properties for the dynamic stiffening of beams from the engineering point of view. The dynamic effect of attaching one or several masses to the beam is analyzed. It is shown that their presence decreases, in all cases, the natural frequency coefficients of the beam that do not have attached mass. In addition, it constitutes an important factor, from the point of view of the design, in the choice of the composition of the AFG material to be implemented. In cantilever AFG beams with asymmetric characteristics of the material, the composition a) St-Alum stiffens more than the composition b) Alum-St, when the exponent n (of the laws of variation) is less than 1, whether or not there is an attached mass at the free end. On the other hand, for the composition b) it is the one that optimizes the solution. The case 1n= is particular, since the composition a) stiffens slightly more than b) when the beam has not attached mass. But, when the mass is attached, the fundamental frequency coefficient increases more for the composition b). In AFG beams with symmetrical characteristics, it is evident that the composition c) St- Alum-St optimizes the stiffening whether or not there is an attached mass, compared to the composition d) Alum-St-Alum.

El abordaje experimental se presenta como la primera mejor opción para el estudio de fenómenos físicos complejos. Este es el caso de las vibraciones generadas por flujo bifásico gas-líquido en tubo, donde una mezcla inmiscible de dos fluidos fluye en diversas configuraciones espaciales a través de un tubo induciéndole vibraciones. En la práctica, ese fenómeno es parte intrínseca de muchos procesos en industrias como la nuclear, petróleo y gas, refrigeración y generación de potencia. Instalaciones experimentales debidamente diseñadas para el estudio de este fenómeno son necesarias. Así, se presenta el diseño de un banco experimental para la generación de flujo bifásico gas-líquido orientado al estudio de vibraciones inducidas por flujo. Se discuten aspectos hidráulicos y estructurales. Se propone una novedosa metodología para la estimación de la presión de diseño, basada en un análisis fenomenológico. También se presentan criterios provenientes del código ASME B31 y de la práctica industrial para la evaluación de la integridad del tubo como elemento estructural. La metodología y los criterios citados fueron aplicados al caso de un tubo PVC Ø1” Sch.40 con agua y aire simulando las fases líquida y gaseosa, respectivamente. Con los resultados obtenidos, los parámetros de selección de los equipos de bombeo y de aire comprimido fueron discutidos y un dimensionamiento fue realizado. La evaluación de costos arrojó un monto de S/. 120 371.2 para el valor total del proyecto, donde 12.8% representó la mano de obra para las etapas de diseño y construcción. El presente diseño garantiza la experimentación de flujo bifásico gaslíquido con confiabilidad y seguridad. Sus directrices podrían auxiliar en la concepción, diseño y construcción de bancos experimentales para el estudio de flujo bifásico en diversas condiciones.

El presente trabajo del curso “Proyecto Fin de Carrera II” tiene como objetivo principal implementar el control y seguimiento de los procesos constructivos aplicados a losas flotantes y losas postensadas para un Edificio Empresarial destinado a oficinas, dicho proyecto se realizó en el distrito de Miraflores y cuenta con 6 pisos de oficinas, 1 piso destinado a zona comercial y 6 sótanos destinados a estacionamientos. El proyecto se llevó a cabo tanto para la etapa de estructuras y acabados (áreas comunes) cuyo plazo fue de 14 meses, teniendo como inicio el 06.10.14 y como finalización el 15.12.15. En este se realiza una evaluación de los procesos constructivos para los sistemas de losas de entrepisos para los niveles superiores (losas postensadas), además del sustento técnico y económico por la cual se llegó a optar por este sistema. Adicionalmente se evalúan los procesos constructivos aplicados a losas flotantes ubicados en la azotea del Edificio. Este sistema contempló un sistema Acústico-Vibracional donde se tuvo aislantes como dispositivos y una losa flotante que trabaja en conjunto para reducir niveles acústicos y vibracionales emitidos por los equipos de chillers, sistemas de bombeos primarios, secundarios y condensados. Para el desarrollo de estos temas, se dividió el trabajo en seis capítulos, en el primer capítulo se desarrolla la descripción general del proyecto, en el cual se hace mención de las memorias descriptivas de las diferentes especialidades y además de las características generales principales. En el segundo capítulo se presentan los metrados correspondientes a obra, en el tercer capítulo se describe el proceso de elaboración de los análisis de precios unitarios para la etapa de estructuras, en el cuarto capítulo se detalla el proceso de elaboración del presupuesto de obra a nivel de costo directo, presupuesto contractual y presupuesto meta. Los capítulos 05 y 06, son los puntos principales que desarrolla la tesis, donde se describe el control y seguimiento de los procesos constructivos tanto para las losas de entrepisos superiores (postensadas) y losas flotantes con sistema antivibratorio – acústico.

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.

Actualmente se fabrican máquinas rotativas que pueden alcanzar hasta 20’000 rpm durante su operación. Estas se usan en diferentes campos de aplicación y en diferentes tipos de industria. Según estadísticas, las causas de falla que más afectan a estos equipos son el desbalance, el desalineamiento y la soltura estructural, lo cual se puede produce elevados niveles de vibración y afecta el normal desempeño de estos equipos, produciendo grandes costos para las empresas. En ese sentido, en este trabajo se busca describir los métodos y procedimientos más usados actualmente para corregir tales condiciones. Para tal fin, se realizará una recopilación de literatura técnica relacionada a estos tópicos, estándares internacionales, manuales y casos de estudio publicados. Se concluye que los métodos de balanceo actuales están enfocados en técnicas de control activas y, en el caso del desalineamiento, se recomienda el uso de sistemas láser.

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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