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En los últimos años ha habido un empuje significativo para reducir emisiones de CO2 en la industria de la construcción mediante el uso de materiales eco-amigables, verdes y sostenibles con el enfoque de reemplazar al cemento y polímeros basados en petróleo. Asimismo, han surgido varios materiales provenientes de la naturaleza de mucho interés, como lignina, almidones, quitosana, gomas y proteínas, y la literatura reporta que varios de ellos han sido exitosamente utilizados en la industria de la construcción. En esta propuesta se evaluarán cuatro (04) biopolímeros: quitosana, goma gellan, goma xantana y goma guar. La literatura existente muestra a estos biopolímeros como alternativas prometedoras para diferentes aplicaciones que involucran suelos. Los biopolímeros pueden interactuar con suelos mejorando distintos tipos de propiedades ingenieriles según el tipo de aplicación de interés. Las aplicaciones de interés en esta propuesta son: 1) como aditivo para la mejora de la resistencia y rigidez de suelos de subrasante de carreteras, 2) como aditivo para mejorar la resistencia y durabilidad de materiales de construcción térreos (p.ej., adobe o bloques de suelo comprimido), 3) como aditivo para mejorar la resistencia a la erosión hidráulica de suelos expuestos a la acción de ríos, oleaje, y lluvias fuertes, 4) como aditivo para controlar generación de nubes de polvo de carreteras destapadas que no solo dañan la misma sino afectan a la salud pública de comunidades cercanas, y 5) mejoramiento a la resistencia para soportar cargas cíclicas durante terremotos. Para evaluar las propiedades ingenieriles mencionadas anteriormente, esta propuesta se divide en 4 objetivos específicos que se concentran inicialmente en la caracterización física, química, hidráulica y mecánica de los materiales de partida (suelos y biopolímeros).
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Este proyecto busca encontrar la influencia de la rugosidad, angularidad y mineralogía de los granos de arena en su resistencia a la licuación dinámica. Para ello, se seleccionará 3 arenas de diferentes regiones del Perú, buscando que dichas arenas tengan distintas características físicas y mineralógicas. Se realizará ensayos triaxiales dinámicos utilizando señales sinusoidales (uniformes) y sísmicas (no uniformes), y variando las condiciones iniciales de ensayo, para obtener su resistencia a la licuación. Por último, se comparará la resistencia obtenida en las distintas arenas para evaluar la influencia de las propiedades del cada tipo de arena en dicha resistencia a la licuación. Se espera generar una formulación general que permita predecir la resistencia a licuación en función a las características de las arenas que se estudien.
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El proyecto consiste en la elaboración de una propuesta interdisciplinaria para analizar la problemática de conservación de la Fortaleza de Kuélap. Las componentes propuestas en esta Hoja de Ruta responden a un análisis y evaluación minuciosa que se hizo a lo largo de cuatro meses de trabajo. En este tiempo se realizó una revisión preliminar de la documentación alcanzada por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura, UNESCO-Perú, así como una visita de campo de 10 días que se hizo con el objetivo de evaluar in-situ las condiciones de la fortaleza.
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El proyecto propone la aplicación combinada de técnicas de monitoreo estructural continuo con herramientas modernas de procesamiento de señales para la detección y localización de daño en construcciones patrimoniales de tierra. Se propone desarrollar una metodología que interprete automáticamente el registro de la respuesta dinámica de sistemas estructurales (se utilizará las frecuencias naturales y los modos de vibración) de tal manera que se la aísle de posibles influencias por cambios en los parámetros medio ambientales (humedad relativa y temperatura) de manera que se pueda obtener información acertada acerca de la existencia y ubicación del daño en edificaciones con sistemas estructurales de tierra. El proyecto propone la elaboración de una red neuronal especializada en detectar y localizar daño estructural en construcciones de tierra, para luego ser evaluada y validada con ensayos realizados en laboratorio para arcos y muros de tierra. Finalmente, se implementará como procesamiento de apoyo en el monitoreo estructural de las iglesias de Andahuaylillas y Huaro, las cuales forman parte de la ruta del barroco andino en Cusco. El conocimiento adquirido y herramientas generadas se integran perfectamente en el trabajo que viene desarrollando el grupo de investigación que presenta esta propuesta (Engineering and Heritage) en relación al desarrollo de herramientas modernas de ingeniería para entender el comportamiento de edificios existentes. Además, el conocimiento generado, podrá ser extrapolado para el estudio de edificaciones patrimoniales, modernas e infraestructura civil esencial (ej. puentes, hospitales, etc.) que requieren de técnicas experimentales que permitan controlar su desempeño sísmico, optimizar procesos de mantenimiento y anticipar problemas relacionados a la degradación estructural.
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Patrimonio virtual es un proyecto seleccionado en el Concurso Anual de Proyectos de Investigación de la PUCP (2018-2020). El proyecto se compone de un grupo interdisciplinario que propone desarrollar un piloto que une la realidad virtual y aumentada con técnicas de educación que potencian la experiencia del usuario al visitar virtualmente locaciones de importancia histórica y artística. El desarrollo se hará en base a dos iglesias consideradas como obras maestras de la ruta del Barroco Andino en Cusco: la Iglesia de Andahuaylillas y la Iglesia de Huaro. En estos monumentos se desarrollarán experiencias educativas y de turismo virtual utilizando técnicas avanzadas para procesamiento de imágenes y construcción de modelos sólidos, así como para el desarrollo de experiencias inmersivas. La experiencia de educación se enfocará en crear herramientas para potenciar la formación de alumnos universitarios de historia del arte, arquitectura, mundos virtuales 3D en la educación y de ingeniería ligados a la conservación del patrimonio. Se implementará para ello experiencias con herramientas de realidad virtual que permitan movilidad dentro de los espacios virtuales. La experiencia de turismo virtual se desarrollará a partir de la implementación de modelos que permitan la interacción de los usuarios con algunos sectores claves en ambas iglesias. Estos modelos serán incorporados en una aplicación modular con terminales de tablets donde se recrearán experiencias de realidad aumentada. El área directamente beneficiada con esta investigación es la de educación, conocimiento y aprendizaje humano debido a la introducción y creación de plataformas didácticas innovadoras que permitirán a los alumnos y educadores contar con nuevas herramientas de aprendizaje. El impacto trasciende incluso esta área y abarca aspectos sociales e históricos porque se generan herramientas de difusión que son claves para el sostenimiento de un país con gran riqueza cultural.
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Patrimonio virtual es un proyecto interdisciplinario piloto que une la realidad virtual y aumentada con técnicas de educación que potencian la experiencia del usuario al visitar virtualmente locaciones de importancia histórica y artística. El desarrollo se hará en base a dos iglesias consideradas como obras maestras de la ruta del Barroco Andino en Cusco: la Iglesia de Andahuaylillas y la Iglesia de Huaro. En estos monumentos se desarrollarán experiencias educativas y de turismo virtual utilizando técnicas avanzadas para procesamiento de imágenes y construcción de modelos sólidos, así como para el desarrollo de experiencias inmersivas. La experiencia de educación se enfocará en crear herramientas para potenciar la formación de alumnos universitarios de historia del arte, arquitectura, mundos virtuales 3D en la educación y de ingeniería ligados a la conservación del patrimonio. Se implementará para ello experiencias con herramientas de realidad virtual que permitan movilidad dentro de los espacios virtuales. Estas experiencias se crearán a partir de información geométrica ya disponible en el equipo de investigación la cual se incorporará en la plataforma HTC VIVE. La experiencia de turismo virtual se desarrollará a partir de la implementación de modelos que permitan la interacción de los usuarios con algunos sectores claves en ambas iglesias. Estos modelos serán incorporados en una aplicación modular con terminales de tablets donde se recrearán experiencias de realidad aumentada. El área directamente beneficiada con esta investigación es la de educación, conocimiento y aprendizaje humano debido a la introducción y creación de plataformas didácticas innovadoras que permitirán a los alumnos y educadores contar con nuevas herramientas de aprendizaje. El impacto trasciende incluso esta área y abarca aspectos sociales e históricos porque se generan herramientas de difusión que son claves para el sostenimiento de un país con gran riqueza cultural.
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Los rápidos avances en los métodos numéricos hicieron de la simulación computacional una herramienta práctica para el diseño en ingeniería. Hoy en día, existen una gran cantidad de programas, sin embargo, sea por falta de tiempo, interés y/o habilidad del manejo de programas no se llevan cursos de simulación computacional, dejando estos para el posgrado. El propósito de este proyecto de innovación es proporcionar a los estudiantes los primeros pasos en la simulación computacional en el curso de Mecánica de Suelos. Se propone realizar la misma aplicación a través de un programa computacional, para luego comparar las soluciones. Con esta metodología se proporcionará los medios para obtener una mayor compresión de los conceptos de una manera profunda, sin tener los conocimientos avanzados de cursos como métodos numéricos, métodos de elementos finitos y modelos constitutivos que son estudiados en el postgrado y que son la base de estos programas. El proyecto realizara un estudio de los ejercicios del curso de Mecánica de Suelos, que se puedan modelar, simular y posprocesar en clase. Se extraerán problemas tipos para evaluarlos con un programa computacional gratuito o con licencia educacional. Se simulará en varios escenarios, cuyos resultados serán comparadas con las soluciones analíticas y/o empíricas que son realizados de la forma tradicional. El proyecto elabora una guía de problemas prácticos y propuestos. Además se elaboró tutoriales en vídeos con los pasos a modelar en el programa seleccionado. Finalmente, elabora un sistema de evaluación implementado con la ayuda de algún aplicativo en línea como en el Socrative. Esta experiencia de innovación en la docencia universitaria será efectuada primero en el curso de Mecánica de Suelos, y en el futuro se podrá extender en los cursos relacionados a ingeniería geotecnia.
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En Perú existen innumerables construcciones históricas de adobe de alto valor patrimonial que, por razones geográficas propias del país y de la región donde se ubican, están expuestas a acciones naturales que condicionan su supervivencia. La evaluación estructural de estas edificaciones es compleja debido a la variabilidad de los materiales, incertidumbre en las condiciones de frontera, el daño acumulado y la escasez de herramientas analíticas y experimentales adecuadas para su análisis. El presente proyecto propone desarrollar una herramienta de evaluación estructural para este tipo de edificaciones que combine técnicas de monitoreo remoto de parámetros ambientales y estructurales con información de las condiciones geofísicas y de sismicidad local. Se pretende desarrollar un sistema de monitoreo dinámico que permita evaluar la respuesta estructural de estos sistemas de forma continua y que se integre con la información de estudios de peligro sísmico que se desarrollen con técnicas de exploración geofísica. Este novedoso sistema de monitoreo remoto permite detectar peligros estructurales de manera inmediata y a distancia lo que permitiría una rápida acción para prevenir el colapso de monumentos históricos. Este tipo de sistemas existen en otro tipo de edificaciones en el mundo, pero nunca se han desarrollado para estructuras de adobe y en particular en el Perú. La validación del desarrollo se hará en dos monumentos emblemáticos de la zona sur del país: La iglesia de San Pedro Apóstol de Andahuaylillas y la de San Juan Bautista de Huaro en el Cusco, que son obras maestras de la religiosidad andina y que tienen un elevado significado histórico y artístico. El proyecto calza perfectamente en la línea de trabajo que viene desarrollando el grupo de investigación en el sentido de complementar el trabajo desarrollado y ser un paso adicional para la conservación adecuada de edificaciones patrimoniales de tierra en todo el país.
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