Magíster en Ciencias, Mención Física / El objetivo de esta tesis fue estudiar y caracterizar los efectos del acomplamiento traslacional y del ruido, sobre estados localizados y soluciones periódicas (o patrones) en sistemas macroscópicos. En el contexto de un sistema extendido, el acoplamiento traslacional consiste en una auto-interacción que involucra un desplazamiento espacial. La distancia L asociada a este desplazamiento, se denomina parámetro de desplazamiento. Este tipo de acoplamiento ocurre de forma natural en sistemas ópticos auto-acoplados. Para abordar el objetivo, se consideró una variante de la ecuación de Swift-Hohenberg -un modelo minimal para estructuras localizadas y patrones-, añadiendo un acoplamiento traslacional. Ante parámetros de desplazamiento moderados, las estructuras localizadas se deforman y se propagan a lo largo de la dirección del acoplamiento. Ellas sufren tres clases de inestabilidades: la formación de un patrón propagativo, desaparición por nodo-silla (saddle-node) y radiación de frentes. Estos resultados teóricos fueron parcialmente confirmados por experimentos realizados por el grupo de óptica no-lineal y cristales líquidos del INLN de la Université Nice Sophia-Antipolis, en Francia. El acomplamiento traslacional, para un rango de valores de L, induce propagación y aumento en la amplitud de los patrones. Para valores más grandes de L, ocurre una inestabilidad de fase que desemboca en un transiente espacio-temporal complejo (metacaos). Cuando se aumenta L en una cantidad determinada, se llega a una transición brusca en que el caos aparece. Se trata de una ruta al caso tipo crisis. El caos corresponde a intermitencia espacio-temporal, puesto que hay una alternancia en el espacio y en el tiempo entre zonas laminares y zonas turbulentas en un rango amplio de escalas. Dentro del estudio de los patrones, se desarrolló un formalismo para definir una velocidad local asociada a la propagación de un campo espacio-temporal. Dicha metodología tiene potencialmente una aplicabilidad considerablemente más amplia respecto al uso que se le dió. Si bien la velocidad de fase se asemeja al campo de velocidad local en muchos casos, esta no necesita de una noción de fase y es robusta ante singularidades de fase. El acoplamiento traslacional induce una deriva, lo cual permite situar el sistema en el régimen convectivo. En ese caso y en la presencia de ruido, se establece un frente fluctuante entre un estado homogéneo y un patrón, el patrón sostenido por ruido. Mediante simulaciones numéricas de la ecuación de Ginzburg-Landau con deriva se estableció que aparecen singularidades de fase en la región de pequeñas amplitudes, donde la dinámica está dominada por el ruido. Esta fenomenología ha sido verificada en un experimento de óptica por el grupo Nonlinear Dynamics of Optical Systems de la Université des Sciences et Technologies de Lille, en Francia. Se conluyó que se trata de un fenómeno de ocurrencia genérica en una y dos dimensiones espaciales.

Ingeniero Civil / Este trabajo se enmarca en la incorporación de los costos asociados al déficit de agua de riego, correspondientes a los embalses Maule y Laja, en la operación de largo plazo del Sistema Eléctrico Nacional, SEN, a través del software AMEBA, desarrollado por la compañía Spec Energy Consulting. El software constituye un conjunto de metodologías, algoritmos computacionales y modelos matemáticos para abordar íntegramente la toma de decisiones en los mercados eléctricos, que se utilizan para asignar la operación de todas las centrales de generación, con la lógica de satisfacer la demanda eléctrica a mínimo costo esperado en el largo plazo, tal como opera el sistema eléctrico chileno. En el marco de lo anterior, se desarrolla una representación de la función de costo de déficit de agua de riego, que sea compatible con la estructura de AMEBA, recurriendo a modelos agroeconómicos como, Positive Mathematical Programming, obteniendo los beneficios marginales de temporada y, por ende, las funciones de beneficio, a partir de las cuales se construye la función de costo asociado al déficit. Luego, se introduce dicha función en AMEBA como una penalización económica al riego no servido. Finalmente, se evalúa el impacto sobre los indicadores de operación del sistema, como la variación de los volúmenes en los embalses Maule y Laja con respecto a la operación puramente eléctrica, el impacto en el precio de la energía, la generación en dichas cuencas y el porcentaje de riego abastecido en relación al otorgado por cada convenio. En conclusión, se propone una nueva política de asignación de agua, la cual otorga mayor flexibilidad al sistema eléctrico al reemplazar los convenios de riego por penalizaciones económicas, considerando su valor tanto en hidroelectricidad como en riego, dándole así un sentido más amplio al agua como recurso.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / A partir de los años 40 en Chile comenzaron a desarrollarse estructuras industriales de acero, hoy comúnmente relacionadas con las industrias de la minería y la celulosa. Desde sus inicios, la forma de diseñar estas estructuras ha tenido ciertas características influenciadas por la carencia de grandes herramientas de cálculo, como son la sencillez estructural, la prudencia y el pensar mucho, de manera de reducir tanto como se pudiese el uso de herramientas analíticas. Estos diseños fueron validándose con el pasar de los años y de los frecuentes terremotos que ponían a prueba este tipo de estructuras, dando origen a la norma chilena Nch2369. Una forma de caracterizar numéricamente estas estructuras es a través de las esbelteces de sus miembros en compresión. Para esto se observaron las columnas, diagonales en elevación y diagonales en planta de 17 estructuras de 11 proyectos reales a partir de 2008 y hasta 2016, es decir, después de la fecha de oficialización de la norma. Los resultados de las esbelteces tanto globales como locales fueron separados por tipo de miembro en capítulos distintos. Dentro de cada capítulo se muestran gráficos de distribución general, separados por tipo de estructura a la cual pertenecen y por tipo de perfil utilizado; además de valores promedio y porcentajes de participación. La estadística mostró una tendencia en torno al promedio de esbeltez global, el cual para columnas, diagonales y diagonales en planta es de 40, 70 y 76, respectivamente. Mientras que los rangos entre los cuales se mueve dicha esbeltez son de 10-80, 30-120 y 50-100, respectivamente. Por otro lado, para el caso de la esbeltez local de los elementos que forman los perfiles se optó por expresarla en forma del valor de la razón entre la relación ancho-espesor con respecto a su esbeltez límite según la norma, obteniéndose una tendencia al límite 1, llegando a 0.83 para columnas 0.73 para diagonales en elevación y 0.81 para diagonales en planta. En cuanto a las diferencias por tipo de estructura o tipo de perfil, se encontraron diferencias principalmente cuando se cambia el tipo de marco utilizado, reflejado en el caso del tipo de estructura en las diferencias entre naves y estructuras de soporte de silos. Se ha encontrado que, en el diseño de elementos comprimidos, a pesar de hacerse para el miembro más solicitado, hay una clara tendencia a ubicarse intuitivamente cerca del óptimo. Vale la pena mencionar que, dada la simplificación de utilizar perfiles típicos, son pocos los elementos que realmente quedan cerca de los límites establecidos en la norma. De esta forma, dichos límites no están siendo utilizados en la práctica, encontrando rara vez elementos con esbeltez global mayor a 120.

Ante un incremento de solicitaciones sísmicas en una estructura, el cual puede ser generado por incremento de la sobrecarga, o por una debilitación de la estructura por deterioro, las estructuras podrían requerir un reforzamiento. Entre los distintos tipos de reforzamiento empleados actualmente, se tiene, dentro de los casos de intervención externa, el uso de fibra de carbono. Este material se instala exteriormente, de forma no invasiva, al concreto armado empleando resinas epóxicas para aumentar la resistencia. Sin embargo, disminuye la ductilidad de la sección debido a que el CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) es un material frágil. Comúnmente se diseña el refuerzo con CFRP de las vigas en la zona de mayores momentos negativos y positivos debido al incremento de las cargas de gravedad o por deficiencia en estos elementos. Pero, por otro lado, restringe la capacidad de la estructura para desplazarse inelásticamente antes de la rotura. El propósito del presente trabajo de tesis es introducir una nueva configuración de instalación de CFRP; es decir, colocándola solo en la zona de momentos positivos de las vigas. De esta forma, la estructura podrá rotularse en los momentos negativos permitiendo un mayor desplazamiento a la estructura que se traducirá en una mejora de su ductilidad. Para ello en este trabajo se diseñarán cuatro pórticos distintos que cumplirán con la Norma E.030 y la Norma E.060. Se idealizarán los pórticos en el programa SAP2000 con ciertas dimensiones que cumplan una deriva de entrepiso de 6‰. Luego, a los pórticos se colocarán todos los casos de cargas, así como las combinaciones de cargas pertinentes y el espectro de respuesta según los parámetros de sitio correspondientes, con lo que se podrá determinar el diseño de cada sección de concreto armado. Por lo tanto, si aumentamos la sobrecarga, las secciones de concreto armado de las vigas necesitarán un reforzamiento. Se reforzarán de dos maneras: a) la primera consiste en reforzar la zona de momentos positivos y negativos, y b) la segunda consiste solo en reforzar la zona de momentos positivos. Se diseñan las secciones de concreto armado para ambas maneras de reforzamiento, se calcula los diagramas de momento-curvatura de todas las secciones y dichos datos se cargan al programa para asignar las rótulas plásticas de cada elemento. Finalmente, con un análisis estático no lineal, o también llamado pushover, que consiste en aplicar a la estructura con fuerzas horizontales incrementales, se obtendrá la curva de capacidad de la estructura. Esta curva se convertirá en espectro de capacidad para poder ser comparado con registros sísmicos de tres localidades distintas y determinar su desempeño en cada uno. Con dichos resultados, se procederá a comparar el desempeño de una estructura sin reforzar, reforzada en la zona de momentos positivos y negativos, y reforzada solo en la zona de momentos positivos. / Tesis

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. / Tesis

El presente trabajo consiste en el diseño estructural de un edificio multifamiliar con un semisótano y cinco pisos, que se ubica en el distrito de Cayma, en la ciudad de Arequipa. El terreno tiene un área de 400 m2 aproximadamente. El área total construida es de 2000 m2, el semisótano y los dos primeros niveles tienen áreas similares que bordean los 300 m2; mientras que del tercer al quinto piso las áreas son de 320 m2 aproximadamente. El sistema estructural del edificio está conformado por muros de corte, columnas y vigas de concreto armado. Los techos constan de losas aligeradas en una y dos direcciones y losas macizas armadas en dos direcciones, las que conforman el diafragma rígido de cada nivel. La cimentación está conformada por zapatas aisladas, zapatas combinadas, zapatas conectadas mediante vigas de cimentación y cimientos corridos. El análisis sísmico se realizó de acuerdo a los parámetros de la Norma E 0.30 verificando que la estructura cumpla con los mismos. El modelo sísmico se realizó con el programa ETABS, obteniéndose mediante este análisis, la respuesta de la estructura ante el espectro de pseudo-aceleraciones proporcionado por la Norma, de donde se obtuvieron las solicitaciones sísmicas bajo las que se encuentra cada elemento. En cuanto a las cargas de gravedad se realizó el metrado de cada elemento para luego realizar el modelo correspondiente con la asistencia del programa SAP2000. / Tesis

Una gran cantidad de monumentos históricos de tierra en el Perú, y en el mundo, han sido dañados por los sismos. El daño principal es la fisuración de sus muros estructurales que degrada su resistencia y rigidez e incrementa la posibilidad de colapso durante un nuevo sismo. Con el fin de reparar y restaurar al muro sus propiedades iniciales se ha estudiado la inyección de morteros líquidos (grouts) de barro en las fisuras. El suelo utilizado en el grout necesita de la presencia de arcilla porque es el material aglomerante del suelo. Sin embargo, cuando el barro se seca la arcilla se contrae y se generan fisuras que reducen la capacidad de adherencia del grout. Con el fin de que la reparación sea eficiente, se debe reducir la fisuración por contracción de secado. Este trabajo presenta los resultados de un estudio realizado sobre la incorporación de aditivos en grouts de barro para controlar el proceso de fisuración durante el secado. Los aditivos estudiados fueron: microfibras de papel, goma de tuna, clara de huevo y vaselina. Con estos aditivos se buscó 2 efectos. El primero fue el efecto de costura de las microfibras, similar al que produce la paja en el mortero de barro de la mampostería de adobe. El segundo fue el retardo de la velocidad de secado. En algunos ensayos simples se observó que la disminución de la velocidad de secado reduce la fisuración debida a la contracción de la arcilla. Para determinar la eficiencia de los aditivos en disminuir la fisuración y mejorar la adherencia del grout, se ejecutaron 2 tipos de ensayos: el ensayo de agrietamiento en films y el ensayo de tracción indirecta. El primero fue utilizado para analizar y comparar el proceso de fisuración en capas delgadas (films) de barro y escoger las dosificaciones de grout con menor ancho de fisura. El segundo fue realizado en emparedados de adobe, con las dosificaciones escogidas previamente, para determinar si el grout estudiado proporciona una buena adherencia. Se comprobó que las microfibras logran disminuir significativamente la fisuración y como consecuencia mejoran la adherencia o resistencia del grout. La goma de tuna mejoró la adherencia de grouts finos y fluidos y la clara de huevo también fue capaz de aumentar la resistencia del grout. Finalmente la vaselina no fue útil debido a que su adición en el grout incrementa la fisuración y deja manchas en el barro seco. / Tesis

Se desarrolla la estructuración, predimensionamiento, análisis y diseño en concreto armado del edificio “Del Pinar”. Además, se evalúa la respuesta estructural ante los acelerogramas escalados de los sismos de Pisco 2007 y Ancash 1970. El edificio está destinado a departamentos y se ha proyectado sobre un terreno ubicado en la avenida Del Pinar, distrito de San Borja, en la ciudad de Lima. Cuenta con un semisótano y cinco niveles superiores y un área total construida de 3073.5 m². De la estructuración definitiva: Losas aligeradas y macizas de 0.20 m de peralte. Las columnas tienen secciones de 0.25x0.65m y 0.25x0.60. Las vigas principales tienen secciones de 0.25x0.50m, 0.25x0.55m y 0.30x0.50. Por limitaciones en la arquitectura, existe mayor densidad de placas en la dirección YY que en la dirección XX. El edificio cuenta con un sistema resistente basado en placas de corte (R=6). Además, resulta ser irregular por esquinas entrantes y por torsión (R=4.5). Del análisis y diseño: Se realiza un análisis dinámico por combinación modal espectral:  Los periodos fundamentales del edificio son 0.53 y 0.20 segundos, para la dirección XX y la YY, respectivamente.  Los valores de la deriva del edificio están dentro del nivel máximo permitido por la norma (0.7%).  En la dirección XX, el desplazamiento máximo del CM es 8.10 cm y el de la azotea es 9.63 cm. En la dirección YY, el desplazamiento máximo del CM es 1.62 cm y el de la azotea es 1.87 cm.  Los factores de amplificación dinámica para el diseño son Fxx=1.45 y Fyy=1.49. 3 El comportamiento es el esperado debido a que el edificio es de pequeña altura y cuenta con un diseño arquitectónico convencional. Finalmente, el refuerzo colocado en los elementos estructurales satisface los esfuerzos últimos; sin embargo, es importante señalar que un diseño más eficiente para el edificio, implica tener mayor densidad de placas de corte en la dirección XX. De la cimentación: La cimentación está conformada por zapatas combinadas de lindero, zapatas aisladas centrales y cimientos corridos. Las zapatas excéntricas se conectan, mediante las vigas de cimentación, a las zapatas centrales más cercanas. En la parte central del edificio se diseña una gran zapata combinada por la cercanía de 5 elementos verticales (3 placas y 2 columnas). De la respuesta a las señales de PISCO 2007 y ANCASH 1970: Para las señales escaladas a 0.2g, se evalúa la respuesta global del edificio y la respuesta local de la placa PL06 en la dirección XX y la placa PL04 en la dirección YY. En el análisis global, se verifica que la señal de PISCO 2007 impone mayores fuerzas basales en el edificio que la señal de ANCASH 1970; particularmente en la dirección XX de menor rigidez. En el análisis local, el diseño por resistencia de la placa PL04 satisface los esfuerzos máximos de ambas señales. La placa PL06 satisface los esfuerzos de ANCASH 1970, pero no cumple para la señal de PISCO 2007. / Tesis

En el presente trabajo se realizó el análisis y diseño estructural de un edificio multifamiliar de siete pisos con muros de concreto armado de ductilidad limitada en el distrito de San Martín de Porres. La capacidad portante del suelo es 3.5 kg/cm2. De manera adicional, se efectuó un cuadro comparativo del análisis sísmico con la norma sismorresistente 2016 para definir los parámetros y consideraciones generales. El análisis estructural se efectuó mediante un modelo tridimensional, el cual se sometió a cargas de gravedad y sismo, con la finalidad de obtener los valores de fuerza última requeridos en el diseño según las especificaciones de la norma. Se empleó superposición espectral en el análisis sísmico con la norma E.030 (2003) y con la nueva norma E.030 (2016). Se obtuvo valores de las derivas dentro de los parámetros permisibles establecidos en la norma E.030 (2003), correspondientes a 2 ‰ y 1.13 ‰ en la dirección X-X e Y-Y respectivamente. Para la nueva norma E.030 (2016) se obtuvo 3.04 ‰ en X-X y 1.69 ‰ en Y-Y. Se efectuó el diseño considerando que la cimentación es una platea de 40cm de espesor, los muros tienen un espesor de 10 y 15 cm y las losas tienen un espesor de 10cm en toda su superficie a excepción de las zonas de baños, donde se utilizó 20cm de espesor. Para el desarrollo de este proyecto se emplearon las siguientes normas del Reglamento Nacional de Edificaciones 1. - Norma E.020 Cargas. - Norma E.030 Diseño sismorresistente 2003. - Norma E.030 Diseño sismorresistente 2016. - Norma E.060 Concreto armado. / Tesis

El presente trabajo consiste en el desarrollo del diseño y el análisis estructural de un edificio de concreto armado de siete pisos, destinado a oficinas. El edificio se encuentra ubicado en el distrito de San Isidro en Lima, sobre un terreno con suelo de capacidad portante de 4.0 Kg/ . El edificio tiene un área rectangular de 737 , su área techada se distribuye de la siguiente forma: el primer piso está destinado a los estacionamientos y a un lobby de ingreso, los demás pisos son pisos típicos con dos oficinas por piso, siendo un total de 12 oficinas, para acceder a dichas oficinas se colocaron tres ascensores. La estructura del edificio está conformado por dos muros en forma de “C” (la caja de ascensores y la caja de escaleras), columnas y vigas. El sistema de techado utilizado es de losas aligeradas en una dirección y una losa maciza en ambas direcciones que se encuentra uniendo las placas en forma de “C”. La cimentación está conformada por zapatas aisladas, zapatas combinadas y cimientos corridos. La estructuración y predimensionamiento se realizaron siguiendo los criterios adquiridos en los cursos de Concreto Armado y de acuerdo a la arquitectura del edificio. Una vez predimensionados los elementos se realizó el metrado de cargas verticales y posteriormente el análisis sísmico del edificio, comprobando que todos los resultados obtenidos se encuentren dentro de los parámetros permitidos por la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente E.030. El análisis sísmico se realizó con la ayuda del programa ETABS. Para el análisis dinámico se realizó un análisis con 3 grados de libertad por nivel y otro análisis de traslación pura en cada una de las direcciones consideradas, ambos resultados se compararon entre sí. Con los esfuerzos hallados en el análisis por cargas de gravedad y sismo, se procedió a diseñar todos los elementos estructurales, buscando cumplir con las exigencias de la Norma Peruana de Concreto Armado E.060. Finalmente se realizó un metrado del concreto y del acero de refuerzo, para así hallar la incidencia del acero en los distintos elementos estructurales y los ratios de acero y concreto por metro cuadrado de área techada. / Tesis