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7.62. Taller de Competencia Profesional - Estructuras (Obligatorio)

7.62.1. Justificación ↑ Volver arriba

El Taller de Competencias Profesionales - Estructuras es un curso de revisión integrador que consolida y aplica las competencias de ingeniería estructural desarrolladas a lo largo de la línea de especialización en Estructuras. Revisita la mecánica de materiales y el comportamiento estructural, los ensayos normalizados y el control de calidad, la dinámica estructural y la ingeniería sismorresistente, el diseño de concreto armado y presforzado, las tecnologías de monitoreo de salud estructural, el diseño resiliente frente a riesgos naturales y cambio climático, y la ética ingenieril y la responsabilidad profesional, preparando a los estudiantes para enfrentar la práctica profesional de la ingeniería estructural en su conjunto.

7.62.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Revisar y aplicar los principios de mecánica de materiales y comportamiento estructural a elementos estructurales reales.
2. Aplicar métodos de ensayos normalizados, control de calidad y análisis de fallas a materiales y sistemas estructurales.
3. Analizar la respuesta sísmica de estructuras y aplicar criterios de diseño sismorresistente.
4. Diseñar elementos estructurales de concreto armado y concreto presforzado.
5. Aplicar tecnologías de monitoreo de salud estructural (SHM) y sensores para evaluar la condición de la infraestructura civil.
6. Formular soluciones de diseño resiliente frente a riesgos naturales y cambio climático.
7. Aplicar principios de ética ingenieril y responsabilidad profesional a la práctica de la ingeniería estructural.

7.62.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

ABET-6) Habilidad para desarrollar y conducir experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y utilizar el criterio de ingeniería para obtener conclusiones. (Usage)

7.62.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.62.4.1. Mecánica de Materiales y Comportamiento Estructural (10 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Gere and Goodno, 2017; Hibbeler, 2017a)

Temas

1. Conceptos de esfuerzo y deformación, incluyendo esfuerzos normal, cortante y principales
2. Carga axial y deformación de elementos
3. Torsión de secciones circulares y no circulares
4. Esfuerzo por flexión y deflexión en vigas
5. Distribución del esfuerzo cortante en vigas
6. Carga combinada y transformación de esfuerzos
7. Pandeo de columnas y análisis de estabilidad
8. Mecánica de fatiga y fractura
9. Comportamiento elástico y plástico de los materiales
10. Métodos energéticos para análisis estructural

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Definir esfuerzo, deformación y sus relaciones a través de leyes constitutivas [Familiarizarse]
2. Calcular esfuerzos y deformaciones en elementos bajo carga axial [Usar]
3. Determinar esfuerzos torsionales y ángulos de giro en ejes [Usar]
4. Analizar la distribución de esfuerzos por flexión y la deflexión en vigas [Evaluar]
5. Calcular la distribución del esfuerzo cortante en secciones transversales de vigas [Usar]
6. Aplicar ecuaciones de transformación de esfuerzos para condiciones de carga combinada [Evaluar]
7. Evaluar la estabilidad de columnas y calcular cargas críticas de pandeo [Evaluar]
8. Explicar los mecanismos de falla por fatiga y predecir la vida a fatiga [Familiarizarse]
9. Distinguir entre el comportamiento elástico y plástico de los materiales bajo carga [Usar]
10. Utilizar métodos energéticos para resolver problemas de deflexión y estructuras indeterminadas [Usar]

7.62.4.2. Ensayos Normalizados, Control de Calidad y Análisis de Fallas (6 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Métodos de ensayo estándar para caracterización de materiales y ensayos de aceptación
2. Procedimientos de muestreo y selección de muestras representativas
3. Protocolos de control de calidad y aseguramiento de la calidad en la construcción
4. Análisis estadístico de datos de ensayos y criterios de aceptación
5. Métodos de ensayos no destructivos para materiales y estructuras
6. Técnicas avanzadas de caracterización de materiales, incluyendo microscopía y espectroscopia
7. Metodología de análisis de fallas e investigación de causa raíz
8. Ingeniería forense y evaluación de daños
9. Ensayos y enfoques de especificación basados en el desempeño
10. Requisitos de certificación, cumplimiento y ensayos de tercera parte

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Realizar ensayos estándar de materiales de acuerdo con las especificaciones ASTM o equivalentes [Usar]
2. Desarrollar planes de muestreo apropiados para la aceptación de materiales de construcción [Evaluar]
3. Implementar procedimientos de control de calidad para materiales y procesos de construcción [Usar]
4. Analizar datos de ensayos utilizando métodos estadísticos y establecer criterios de aceptación [Evaluar]
5. Aplicar técnicas de ensayos no destructivos para la evaluación in situ de materiales [Familiarizarse]
6. Utilizar técnicas de caracterización avanzada para investigar la microestructura de los materiales [Usar]
7. Conducir un análisis sistemático de fallas para determinar las causas raíz del deterioro de materiales [Evaluar]
8. Investigar fallas estructurales utilizando metodologías de ingeniería forense [Evaluar]
9. Diseñar protocolos de ensayo basados en el desempeño para materiales innovadores [Usar]
10. Interpretar requisitos de certificación y coordinar programas de ensayos de tercera parte [Familiarizarse]

7.62.4.3. Dinámica Estructural e Ingeniería Sismorresistente (10 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chopra, 2017)

Temas

1. Sistemas de un grado de libertad y vibración libre
2. Vibración forzada y excitación armónica
3. Modelos de amortiguamiento y mecanismos de disipación de energía
4. Análisis del espectro de respuesta
5. Características del movimiento sísmico del terreno y sismicidad
6. Sistemas de múltiples grados de libertad y análisis modal
7. Análisis de historia de tiempos y métodos de integración numérica
8. Filosofía del diseño sísmico y principios de diseño por capacidad
9. Aislamiento sísmico y dispositivos de disipación de energía
10. Metodología de diseño sísmico basado en desempeño

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Analizar vibración libre de sistemas de un grado de libertad y determinar frecuencias naturales [Evaluar]
2. Calcular la respuesta estructural a cargas armónicas y periódicas [Usar]
3. Explicar el rol del amortiguamiento en la reducción de la respuesta dinámica [Familiarizarse]
4. Aplicar el método del espectro de respuesta para análisis sísmico [Usar]
5. Interpretar parámetros del movimiento sísmico del terreno y mapas de amenaza sísmica [Familiarizarse]
6. Realizar análisis modal para sistemas de múltiples grados de libertad [Evaluar]
7. Conducir análisis de historia de tiempos usando técnicas de integración numérica [Usar]
8. Diseñar estructuras siguiendo principios de diseño por capacidad y detalles dúctiles [Evaluar]
9. Evaluar la efectividad de sistemas de aislamiento sísmico y amortiguamiento [Familiarizarse]
10. Implementar procedimientos de diseño sísmico basado en desempeño [Evaluar]

7.62.4.4. Norma de Diseño Sismorresistente y Criterios de Estructuración (10 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción (SENCICO) / Ministerio de Vivienda, 2018a; Bazán and Meli, 2002)

Temas

1. Alcance y estructura de la norma peruana de diseño sismorresistente E.030
2. Parámetros de peligro sísmico: zonificación (Z), factor de uso (U) y perfil de suelo (S)
3. Sistemas estructurales y coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R)
4. Irregularidades estructurales en planta: torsional, esquinas entrantes y discontinuidad de diafragma
5. Irregularidades estructurales en altura: piso blando, piso débil e irregularidad de masa
6. Principios de estructuración: simetría, redundancia, hiperestaticidad y continuidad
7. Fuerza cortante mínima en la base y límites de distorsión de entrepiso

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar el alcance y la estructura de la norma peruana de diseño sismorresistente E.030 [Familiarizarse]
2. Determinar los parámetros de peligro sísmico (Z, U, S) aplicables a un sitio dado [Usar]
3. Seleccionar el sistema estructural y el coeficiente de reducción R correspondiente [Usar]
4. Clasificar las irregularidades estructurales en planta y en altura de una edificación [Evaluar]
5. Aplicar los principios de estructuración para proponer una configuración estructural regular [Usar]
6. Verificar el cortante mínimo en la base y los límites de distorsión de entrepiso [Evaluar]

7.62.4.5. Diseño de Concreto Armado (10 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; McCormac and Brown, 2021)

Temas

1. Filosofía de diseño y metodología de estados límite para estructuras de concreto
2. Diseño a flexión de vigas rectangulares y en T
3. Diseño a cortante y torsión de elementos de concreto
4. Elementos a compresión y diseño de columnas
5. Diseño de losas, incluyendo sistemas unidireccionales y bidireccionales
6. Longitud de anclaje y empalmes del refuerzo
7. Control de deflexiones y requisitos de serviciabilidad para vigas y losas de concreto

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar la filosofía de diseño por estados límite y las combinaciones de cargas mayoradas [Familiarizarse]
2. Diseñar vigas de concreto armado para flexión y verificar serviciabilidad [Evaluar]
3. Calcular los requisitos de refuerzo por cortante y torsión [Usar]
4. Dimensionar columnas para carga axial y flexión biaxial [Evaluar]
5. Diseñar sistemas de losas unidireccionales y bidireccionales con el refuerzo apropiado [Usar]
6. Determinar longitudes de desarrollo y diseñar empalmes por traslapo de barras de refuerzo [Evaluar]
7. Controlar deflexiones y verificar requisitos de serviciabilidad mediante un dimensionamiento adecuado de elementos y refuerzo [Usar]

7.62.4.6. Detalles Sísmicos de Concreto Armado (3 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; Moehle, 2015)

Temas

1. Uniones viga-columna y conexiones en pórticos resistentes a momento
2. Detalles sísmicos y diseño dúctil de estructuras de concreto
3. Diseño de muros estructurales especiales de concreto armado (placas) para resistencia sísmica lateral
4. Disposiciones especiales de detallado sísmico para pórticos de concreto armado resistentes a momento

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Detallar uniones viga-columna para transferencia de momento y resistencia a cortante [Evaluar]
2. Implementar requisitos de detalles sísmicos para pórticos dúctiles de concreto [Evaluar]
3. Diseñar muros estructurales especiales de concreto armado para solicitaciones combinadas de carga axial, flexión y cortante bajo carga sísmica [Evaluar]
4. Aplicar disposiciones especiales de detallado sísmico a elementos de pórticos de concreto armado y nudos viga-columna [Usar]

7.62.4.7. Análisis de Concreto Presforzado (3 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; Moehle, 2015)

Temas

1. Principios del concreto pretensado y métodos de pretensado previo
2. Análisis elástico de esfuerzos en secciones de concreto presforzado bajo cargas de servicio
3. Secciones compuestas de concreto presforzado: elementos prefabricados con losa vaciada in situ
4. Pérdidas de presfuerzo instantáneas y diferidas en el tiempo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Aplicar principios de pretensado para diseñar elementos pretensados [Usar]
2. Analizar los esfuerzos en secciones de concreto presforzado bajo cargas de servicio mediante teoría elástica [Usar]
3. Diseñar secciones compuestas de concreto presforzado que combinan elementos prefabricados y concreto vaciado in situ [Evaluar]
4. Calcular las pérdidas instantáneas y diferidas de presfuerzo [Usar]

7.62.4.8. Diseño de Concreto Presforzado (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; Moehle, 2015)

Temas

1. Sistemas de concreto postensado y diseño de tendones
2. Control de deflexiones y requisitos de serviciabilidad
3. Resistencia a flexión de elementos de concreto presforzado en estado límite último
4. Diseño a corte y torsión de elementos de concreto presforzado
5. Estructuras hiperestáticas de concreto presforzado, incluyendo momentos secundarios

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Diseñar losas y vigas postensadas, incluyendo el trazado de tendones [Evaluar]
2. Controlar deflexiones mediante dimensionamiento adecuado de elementos y refuerzo [Usar]
3. Diseñar elementos de concreto presforzado para resistencia a flexión en estado límite último [Evaluar]
4. Diseñar elementos de concreto presforzado para resistencia a corte y torsión [Evaluar]
5. Analizar estructuras hiperestáticas de concreto presforzado, incluyendo momentos secundarios [Evaluar]

7.62.4.9. Monitoreo de Salud Estructural (SHM) y Tecnologías de Sensores (2 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Farrar and Worden, 2013)

Temas

1. Objetivos de SHM, paradigmas y análisis costo-beneficio del ciclo de vida
2. Tipos de sensores: galgas extensiométricas, acelerómetros, inclinómetros, fibra óptica, piezoeléctricos
3. Sistemas de adquisición de datos, acondicionamiento de señales y teoría de muestreo
4. Redes inalámbricas de sensores (WSN) y protocolos de comunicación IoT
5. Detección de daños basada en vibraciones y análisis modal
6. Sensores avanzados: fibra óptica distribuida, visión por computador y interferometría radar
7. Gestión de datos, almacenamiento en la nube y ciberseguridad para sistemas SHM
8. Reconocimiento de patrones estadísticos y algoritmos de detección de anomalías
9. Sistemas de soporte de decisiones para planificación de mantenimiento basados en datos SHM

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Enumerar los objetivos primarios y los beneficios potenciales de un sistema de Monitoreo de Salud Estructural (SHM) [Familiarizarse]
2. Seleccionar tipos de sensores apropiados para monitorear respuestas estructurales específicas (deformación, vibración, deflexión) [Evaluar]
3. Diseñar la distribución de una red de sensores básica para una viga simplemente apoyada o un pilar de puente [Usar]
4. Explicar las ventajas y desafíos de las redes inalámbricas de sensores frente a los sistemas cableados [Familiarizarse]
5. Realizar un análisis modal básico en un conjunto de datos de aceleración para identificar frecuencias naturales [Usar]
6. Comparar tecnologías avanzadas de sensado para detectar propagación de grietas o asentamiento [Evaluar]
7. Desarrollar un plan de gestión de datos para un proyecto SHM a largo plazo, considerando almacenamiento en la nube [Usar]
8. Aplicar una carta de control estadística simple para identificar anomalías en datos de sensores en serie temporal [Evaluar]
9. Proponer una acción de mantenimiento basada en la salida de un sistema de soporte de decisiones basado en SHM [Usar]

7.62.4.10. Diseño Resiliente para Riesgos Naturales y Cambio Climático (8 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (of Civil Engineers (ASCE), 2018)

Temas

1. Conceptos de resiliencia: robustez, redundancia, ingenio, recuperación rápida
2. Identificación de peligros y evaluación probabilística de riesgos
3. Enfoques de diseño multi-peligro y compensaciones
4. Proyecciones de cambio climático y su traducción a parámetros de diseño
5. Resiliencia estructural: diseño basado en desempeño y tecnologías de control de daños
6. Resiliencia de sistemas de sistemas para redes de infraestructura interconectadas
7. Capacidad adaptativa y diseño flexible para futuros inciertos
8. Resiliencia comunitaria y dimensiones sociales de la recuperación de infraestructura
9. Financiamiento de resiliencia: análisis costo-beneficio y mecanismos innovadores de financiamiento

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las cuatro propiedades clave (4Rs) de un sistema resiliente [Familiarizarse]
2. Realizar una evaluación de riesgo cualitativa para un sitio expuesto a múltiples peligros naturales [Evaluar]
3. Incorporar la proyección de elevación del nivel del mar o aumento de precipitación en la base de diseño de una estructura costera o de drenaje [Usar]
4. Explicar cómo el aislamiento de base o dispositivos de amortiguamiento mejoran la resiliencia estructural [Familiarizarse]
5. Analizar las fallas en cascada en redes interconectadas de agua y energía después de un terremoto [Evaluar]
6. Diseñar un sistema de cimentación flexible que pueda adaptarse para cargas futuras aumentadas [Usar]
7. Evaluar el papel del capital social y la preparación comunitaria en la recuperación post-desastre [Evaluar]
8. Realizar un análisis costo-beneficio para una mejora propuesta de resiliencia de infraestructura [Usar]

7.62.4.11. ética en Ingeniería y Responsabilidad Profesional (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Harris et al., 2019)

Temas

1. Teorías éticas: utilitarismo, ética del deber, ética de la virtud
2. Códigos de conducta profesional (p. ej., ASCE, NSPE) y sus cánones fundamentales
3. Responsabilidad primordial del ingeniero con la seguridad, salud y bienestar públicos
4. Dilemas éticos en la práctica: conflictos de interés, denuncia de irregularidades, obsequios
5. Marcos de toma de decisiones éticas y análisis de casos de estudio
6. ética global en ingeniería y desafíos interculturales
7. Obligaciones éticas para el desarrollo sostenible y la gestión ambiental
8. Implicaciones éticas de tecnologías emergentes (IA, automatización, privacidad de datos)
9. Conducta ética en resolución de disputas y litigios

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar los principios fundamentales del código de ética del ingeniero [Familiarizarse]
2. Aplicar un marco de toma de decisiones éticas a un escenario hipotético de ingeniería [Evaluar]
3. Identificar conflictos de interés y otras trampas éticas comunes en el trabajo de proyectos [Familiarizarse]
4. Analizar un caso histórico de falla de ingeniería desde una perspectiva ética [Evaluar]
5. Evaluar las dimensiones éticas de un proyecto con impactos sociales o ambientales significativos en un contexto cultural diferente [Evaluar]
6. Articular el argumento ético para incorporar la sostenibilidad en todo el trabajo de ingeniería [Familiarizarse]
7. Discutir las responsabilidades éticas relacionadas con la recolección y uso de datos en proyectos de infraestructura inteligente [Evaluar]
8. Describir el papel de la ética en los procesos de resolución alternativa de disputas [Familiarizarse]

7.62.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Gere, J. and Goodno, B. (2017). Mechanics of Materials. Cengage Learning, 9th edition.

Hibbeler, R. (2017a). Mechanics of Materials. Pearson, 10th edition.

Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson, 5th edition.

Chopra, A. K. (2017). Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. Pearson, 5th edition.

Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción (SENCICO) / Ministerio de Vivienda, C. y. S. d. P. (2018a). Norma técnica e.030: Diseño sismorresistente. Technical report, Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.

Bazán, E. and Meli, R. (2002). Diseño Sísmico de Edificios. Editorial Limusa.

Wight, J. K. and MacGregor, J. G. (2016). Reinforced Concrete: Mechanics and Design. Pearson, 7th edition.

ACI Committee 318 (2019). Building code requirements for structural concrete (aci 318-19) and commentary. Technical report, American Concrete Institute.

McCormac, J. C. and Brown, R. H. (2021). Design of Reinforced Concrete. Wiley, 10th edition.

Moehle, J. P. (2015). Seismic Design of Reinforced Concrete Buildings. McGraw-Hill Education.

Farrar, C. R. and Worden, K. (2013). Structural Health Monitoring: A Machine Learning Perspective. Wiley.

of Civil Engineers (ASCE), A. S. (2018). Adapting infrastructure to climate change: A guide for engineers. Technical report, ASCE.

Harris, C. E., Pritchard, M. S., Rabins, M. J., James, R., and Englehardt, E. (2019). Engineering Ethics: Concepts and Cases. Cengage Learning, 6th edition.