Debido al constante crecimiento en la construcción de estructuras, los sistemas de monitoreo estructural han tomado bastante importancia. Estos sistemas permiten obtener información de parámetros varios que acompañada de su respectivo análisis, se puede determinar los daños en una estructura y aplicar las medidas que crean convenientes. El presente trabajo de tesis se basa en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo inalámbrico de parámetros de estructuras civiles, los cuales podrán ser visualizados en una interfaz de usuario en tiempo real. Este sistema contará con tres módulos de medición, un módulo coordinador y una computadora, con los que se probará el principio de funcionamiento para la adquisición, procesamiento y visualización de los parámetros de interés. Para el análisis de las estructuras, es necesario conocer tres parámetros importantes: la magnitud de las vibraciones a las que están sometidas y la humedad y la temperatura a las que se hacen estas mediciones. Para esto, se seleccionó un acelerómetro digital que estará presente en cada uno de los módulos de medición y un sensor ambiental digital que es necesario solo en uno de estos, ya que los parámetros ambientales no presentan grandes cambios en una misma estructura. Una vez realizado el montaje de los módulos de medición en distintos puntos de la estructura, estos inician la adquisición de los parámetros estructurales y los envían hacia el módulo coordinador cada vez que este último hace la petición. Para este fin, se utiliza una red de sensores en configuración punto-multipunto conformada por módulos Xbee. Luego, el módulo coordinador se comunica con la computadora utilizando una tarjeta para el acondicionamiento de nivel de voltaje mediante un puerto USB de la misma. Toda la información recibida es procesada para asignar las mediciones a los módulos de medición correspondiente y obtener las magnitudes reales. Los parámetros de interés podrán ser visualizados en tiempo real en la interfaz implementada, con la cual el usuario también podrá controlar el inicio y fin del proceso de monitoreo. En el capítulo 1, se explican conceptos generales sobre el monitoreo estructural y cómo fue su evolución tecnológica; asimismo, se describen algunos equipos comerciales. En el capítulo 2, se aborda el marco problemático y los objetivos del presente trabajo de tesis. En el capítulo 3, se desarrolla el diseño e implementación del sistema de monitoreo estructural. Finalmente, en el capítulo 4, se describen los ensayos realizados y se muestran los resultados del sistema implementado. / Tesis

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. / Tesis

Las construcciones históricas representan parte de la identidad de los pueblos y son fuente importante de ingresos por el turismo, por lo que son de gran relevancia para el desarrollo de un país. En el Perú, existe un gran número de edificios patrimoniales de adobe siendo la iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, una de las construcciones más representativas de los Andes peruanos. Este templo, el cual está ubicado en la Plaza de Armas del pueblo de Andahuaylillas en Cusco, está conformado principalmente por una la nave alargada, el presbiterio, la torre de campanario y varias capillas laterales. Su conservación y preservación son labores complicadas por la fragilidad del material que la compone y la debilidad de sus conexiones estructurales, siendo necesaria la ejecución de diagnósticos estructurales y evaluaciones sísmicas. En esta tesis se presenta la aplicación de termografía infrarroja pasiva como procedimiento de diagnóstico para la detección general de daño estructural y el estudio de la influencia de ciertos elementos estructurales en la capacidad sísmica del arco triunfal de la iglesia. La termografía infrarroja pasiva es un ensayo no destructivo que permite medir y visualizar temperaturas en una superficie mediante la captación de la radiación infrarroja sin aplicar alguna estimulación externa. Esta técnica es recomendable para el diagnóstico de monumentos ya que no generar daño ni contacto directo con la superficie de estudio, encajando dentro de las filosofías modernas de conservación. En la presente evaluación, la aplicación de la termografía infrarroja pasiva permitió la identificación de elementos estructurales embebidos, cambio de material y grietas ocultas por intervenciones anteriores. La evaluación sísmica de una estructura puede ser realizada aplicando diferentes tipos de análisis. En esta tesis se evalúa el comportamiento sísmico del arco triunfal de la iglesia de Andahuaylillas considerando la aplicación del análisis estático no lineal. La evaluación se ejecutó con la finalidad de determinar la influencia de los muros adyacentes de las capillas laterales y ventanas en la capacidad lateral y patrón de agrietamiento del arco triunfal, para lo cual construyeron modelos de elementos finitos bidimensionales. Los resultados indicaron que la inclusión de muros laterales al arco triunfal incrementa su capacidad lateral en 44% , mientras que la omisión de ventanas en estos muros contribuye positivamente a la capacidad del arco en 13% respecto al modelo computacional que no las considera. / Tesis

El hall de San Jerónimo (HSJ) se ubica dentro del monasterio armenio que pertenece a la Iglesia de la Natividad en Belén, Palestina. Este complejo, compuesto principalmente por albañilería de piedra fue construido alrededor del siglo IV sobre la gruta de la natividad, lugar donde se cree que nació Jesús. Recientemente, un proyecto arqueológico dejó sin confinamiento la cimentación de algunos elementos estructurales en el interior del HSJ. En esta investigación, se evaluó la condición estructural actual del HSJ (con las excavaciones parciales) y el posible efecto de excavaciones adicionales. La evaluación estructural inició con visita a campo, en donde se realizó una inspección visual de daños y se utilizaron las técnicas de fotogrametría y escáner laser para la adquisición detallada de la geometría. Además, se aplicaron técnicas no destructivas para la caracterización mecánica de los materiales (ensayos sónicos) y del sistema estructural del hall (ensayos de vibración ambiental). Con todos los datos recolectados sobre la información estructural del HSJ, se implementó y calibró un Modelo de Elementos Finitos (MEF) en tres dimensiones. Este modelo sirvió para estimar el nivel actual de carga existente (análisis de cargas de servicio) en la base de columnas y muros. El MEF también se utilizó para evaluar dos escenarios de colapso en donde las excavaciones adicionales fueron modeladas como asentamientos en la base de las columnas expuestas. Finalmente, mediante un análisis paramétrico, el MEF permitió definir estados de daño y márgenes de seguridad para cada escenario de colapso. / Tesis

The present thesis reviews different models that describe the fundamental absorption of amorphous semiconductors. These models make use of the electronic density of states to shape the absorption coefficient in the fundamental absorption region. The study focuses on the optical absorption of hydrogenated amorphous Silicon (a-Si:H), hydrogenated and non-hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:Hx), and silicon nitride (a-SiN) thin films. On the one hand, parameters like the Tauc-gap and Urbach energy are obtained from the absorption coefficient using the traditional models. On the other hand, a recently proposed model based on band thermal fluctuations was assessed [1]. This model allows a determination of the mobility gap and the Urbach energy from a single fit of the absorption coefficient without the need of identifying the Tauc region beforehand. Furthermore, it is able to discriminate the variation of the Urbach energy from the bandgap. The results allow the evaluation of the aforementioned parameters with annealing treatments at different temperatures. The mobility edges are insensitive to the structural disorder by at least one degree lower than the Urbach energy. This work demonstrates that it is possible to obtain the mobility edge through this model. In addition, the measured Tauc-gap and Urbach energy exhibit a strong linear correlation following the Cody model for all three materials. Finally, the Urbach focus concept is evaluated and estimated under different analysis. / En la presente tesis se revisan los diferentes modelos que describen la absorción fundamental de los semiconductores amorfos. Estos modelos hacen uso de la densidad de estados electrónicos para la forma del coeficiente de absorción en la región fundamental de absorción. El estudio se centra en la absorción óptica de películas delgadas de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H), carburo de silicio hidrogenado y sin hidrogeno amorfo a- SiC:Hx y nitruro de silicio amorfo a-SiN. Se obtuvieron parámetros como el Tauc-gap y la energía Urbach. Luego, se probó un modelo propuesto recientemente que considera las fluctuaciones térmicas de la banda. Este modelo permite determinar la brecha de los bordes de movilidad y la energía Urbach aplicando un solo ajuste del coeficiente de absorción sin la necesidad de la identificación de la región Tauc y Urbach de antemano. Además, es capaz de discriminar la variación de la energía de Urbach en banda prohibida. Los resultados permiten la evaluación de los parámetros antes mencionados, con el recocido de los tratamientos a diferentes temperaturas. Tomando ventaja que los bordes de movilidad deben permanecer insensible al desorden estructural (al menos en un grado menor que la energía Urbach) este trabajo demuestra que es posible obtener el borde movilidad a través de este modelo. Además, la medida Tauc-gap y la energía Urbach mostraron una fuerte conexión reproduciendo la relación lineal de Cody para los tres materiales. Por último, el concepto del foco Urbach se evalúa y se estima por diferentes análisis como son: ajuste global, relación lineal de Cody, análisis de Orapunt y nuestra aproximación. / Tesis

Los hospitales son estructuras que están permanentemente expuestas a situaciones de riesgo cuando se afrontan eventos naturales o antrópicos adversos. Una de las principales preocupaciones es que se interrumpa su funcionamiento debido a daños ocasionados por un sismo. Por esta razón, existe una gran necesidad de contar con hospitales que permanezcan operativos y funcionando a su máxima capacidad instalada y en su misma infraestructura inmediatamente después de un sismo (MINSA). De acuerdo con el código de diseño sísmico del Perú, los hospitales deben ser diseñados con aislamiento sísmico en la base. El objetivo de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de una estructura hospitalaria de concreto armado con aislamiento sísmico. Para obtener la respuesta de la estructura se utilizó el método de análisis dinámico incremental (IDA), cuyos resultados se presentan para los parámetros de derivas y aceleraciones mediante curvas IDA. La evaluación del desempeño quedó definida por límites de deriva de entrepiso y giros de rótulas para los elementos estructurales y aceleraciones de piso para los elementos no estructurales sensibles a aceleraciones. Los resultados obtenidos muestran derivas menores a 0.0031 y aceleraciones de piso menores a 0.22g para el sismo máximo. Se estima un estado de daño leve en los elementos estructurales y elementos no estructurales sensibles a aceleraciones. Finalmente, se estima que todos los elementos de la estructura hospitalaria con aislamiento sísmico satisfacen los requerimientos de rendimiento del nivel de Ocupación Inmediata cuando es sometida al sismo máximo de PGA 0.675g (Tr=2475 años) y se garantiza el objetivo de funcionalidad continua. / Tesis

El presente trabajo tuvo como fin, obtener los planos completos de estructuras, iniciándose en la modificación del plano (vista en planta) de arquitectura, luego se realizó una estructuración y predimensionamiento, para así dar inicio al modelo computacional realizado en el programa ETABS. Se realizó un análisis por cargas de gravedad, obteniéndose que el metrado de cargas del modelo fue muy similar con el calculado manualmente, dando lugar a un porcentaje mínimo de error. Luego se realizó un análisis sismorresistente, comparándose el análisis dinámico y estático obtenido, siguiendo las especificaciones de la Norma E.030 (2016). Luego de cumplir con las exigencias sísmicas de la norma, se procedió al diseño estructural de cada elemento por medio de hojas de cálculo de Excel y cotejos con los programas ETABS y SAP 2000. Todo esto se realizó en el caso de las vigas, columnas, muros de corte, losas, escalera y muros no portantes. Asimismo se analizaron y diseñaron las cimentaciones superficiales con hojas de cálculo y verificadas con el apoyo del programa SAFE. Asimismo, se usó el software Corel Draw para la elaboración de imágenes que ilustren mejor algunos capítulos en la presente Tesis. Finalmente, con los diseños completos de los elementos estructurales y no estructurales obtenidos, se procedió al dibujo en AutoCAD de los planos finales de estructuras. / Tesis

En el presente trabajo se realizó el análisis y diseño estructural en concreto armado de un edificio multifamiliar de cinco pisos ubicado en el distrito de Chorrillos. El edificio se construirá sobre un relleno controlado de ingeniería con una capacidad portante de 10 ton/m2. Como tema complementario se estudió la respuesta del edificio ante dos acelerogramas peruanos. El sistema estructural consiste en muros de ductilidad limitada de 10 cm de espesor. El sistema de techos utilizado es de losas macizas de 10 cm de espesor en todos los ambientes, con excepción de los baños y del hall de la escalera, en donde se utilizó espesores de 20 cm y 15 cm respectivamente. Para realizar el análisis estructural por cargas de gravedad y de sismo se desarrolló un modelo tridimensional que toma en cuenta la interacción entre muros perpendiculares. Las solicitaciones se obtuvieron de las normas técnicas E.020 (cargas) y E.030 (diseño sismorresistente). El diseño estructural de todos los elementos se realizó cumpliendo las especificaciones de la norma E.060. Para lograr una mejor distribución de las solicitaciones sísmicas se recurrió al uso de vigas de acoplamiento en la fachada anterior y posterior del edificio. Del presente trabajo se puede concluir que estructurar un edificio de pocos pisos con el sistema estructural de muros de ductilidad limitada resulta ventajoso desde el punto de vista de desplazamientos laterales y de cuantías de refuerzo. El edificio tuvo derivas del orden de 0.6/1000 en la dirección X y 0.5/1000 en la dirección Y. Las cuantías de refuerzo fueron moderadas, lo que llevó a confirmar que los criterios de predimensionamiento fueron adecuados. Los acelerogramas empleados en el estudio complementario fueron los de La Molina del 9 de noviembre de 1974 y de Pisco del 15 de agosto del 2007. Las señales fueron escaladas a 0.24 g para estudiar la respuesta del edificio ante un sismo con periodo de retorno de 43 años. Las derivas máximas obtenidas del análisis tiempo historia fueron 0.30/1000 en la dirección X y 0.17/1000 en la dirección Y. Para dicho análisis los muros se mantendrían dentro del rango elástico. / Tesis

Es ampliamente conocido el problema de la corrosión que afecta a las varillas de acero usadas en concreto armado, el cual es como un cáncer que causa un impacto negativo. Por ejemplo, en el 2012 la India gastó en estructuras que sufrieron corrosión 70.3 billones de dólares con un PBI 1670 billones, en otras palabras 4.2% del PBI (Gerhardus et al 2016); el costo de corrosión en Estados Unidos en el 2016 fue de 2.5 billones de dólares (nace.org/publications/Cost-of- Corrosion-Study/G2MT). Según Boyle y Karbhari (1994), el costo de la corrosión en puentes se puede estimar como dos veces el costo original del puente. Por esta razón, es necesario seguir haciendo estudios relacionados a la mitigación de la corrosión. Recientemente las varillas de basalto se han empezado a usar como refuerzo alternativo a las varillas de acero en el concreto. La ventaja de las varillas basalto sobre las barras de acero radica en que no sufren corrosión. Dichas varillas de basalto son la fusión de fibras de basalto provenientes de la roca y resina. En la presente investigación se muestra los estudios a flexión y cortante de las vigas reforzadas con varillas de basalto, además de las buenas propiedades de las varillas para resistir fuerzas de tracción superiores al acero convencional. Adicionalmente se desea estudiar las propiedades estructurales de este material, para mostrar su diseño y uso como refuerzo alternativo en estructuras de concreto armado. Se revisa las experiencias publicadas en ensayos de laboratorios. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica / El último gran terremoto y tsunami de Tohoku de 2011 reveló que los edificios con estructuras de pórticos de acero resistentes a momento, empleando columnas tubulares y conexiones rígidas con vigas de sección I, no sufrieron daños graves y muchos fueron reconstruidos sobre la estructura original de manera muy rápida. La experiencia japonesa ha mostrado que este sistema estructural posee un adecuado comportamiento sísmico para las dos direcciones horizontales, constituyendo una ventajosa solución para ser importada y adaptada en varios países de América Latina, donde los eventos naturales extremos como los terremotos se presentan con alta periodicidad. La normativa americana AISC, adoptada por muchos países de la región, precalifica solamente dos conexiones rígidas con columnas tubulares para su uso en pórticos especiales e intermedios. Pero que, al estar protegidas por patentes comerciales pueden incrementar los costos finales del edificio. Una innovadora solución propone una conexión, de tipo plancha extrema, que trata de adaptar su uso a la práctica constructiva habitual en nuestros países. La conexión fue estudiada numérica y experimentalmente ante cargas cíclicas, mostrando una distribución de tensiones que favorece la manifestación de mecanismos de falla dúctiles, siendo la viga la responsable de disipar energía. En tal virtud, la presente investigación continua con el desarrollo de la nueva conexión, al estudiar el desempeño sísmico de configuraciones típicas de nudos en pórticos a momento, abordando dos aspectos no considerados previamente: 1) el efecto bidireccional que confieren las vigas que se conectan a la columna por ambos ejes horizontales ortogonales y 2) la influencia del nivel de carga axial sobre la columna. Para alcanzar los objetivos, modelos no-lineales tridimensionales en elementos finitos de los nudos se simularon numéricamente usando el software ANSYS. Cinco configuraciones de nudos, que incluyen: 2D-exterior (1B), 2D-interior (2BI), 3D-esquina (2BC), 3D-exterior (3B) y 3D-interior (4B), fueron sometidas a cargas cíclicas unidireccionales y bidireccionales según el protocolo AISC. Las modelos incluyeron cuatro niveles de carga axial sobre la columna para cada configuración estudiada. Las simulaciones muestran que, para todas las configuraciones de nudos las conexiones fueron capaces de sostener un ángulo de deriva de piso de 0.04 radianes y de alcanzar una resistencia superior al 80% del momento plástico nominal de la viga para el nivel de deformación indicado, cumpliendo los requerimientos de resistencia para pórticos a momento especiales (SMF) según las disposiciones AISC vigentes. Se logró integrar las respuestas individuales de las vigas y expresarlas en términos de la respuesta global del sistema, según el principio de equivalencia de energía. El análisis de los ciclos histeréticos de los sistemas equivalentes llevan a concluir que la capacidad de disipación de energía de los nudos con mayor número de vigas (3B y 4B) es menor en comparación a aquella de los nudos con menor número de vigas (1B y 2B), y que el incremento del nivel de carga axial sobre la columna tiene un impacto directo en la reducción de la capacidad de disipación de energía de los sistemas, en especial para los nudos con mayor número de vigas (3B y 4B). De ello resulta necesario admitir que la acción sísmica bidireccional es un factor importante que puede ocasionar la manifestación del mecanismo de falla por rotulación de las columnas.