1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Desarrollo de una metodología para evaluar la integridad del sello de empaques polimétricos flexibles utilizados en una compañía de galletas mediante pruebas de hermeticidad por emisión de burbujas y fuerza de sello(2022) Quesada Murillo, Diana María; Da Luz Castro, JulianaItem Calibración de ecuaciones de transferencia por fatiga de pavimentos asfálticos a partir de ensayos a escala natural(2020) Quirós Cascante, Maureen Fabiana; Aguiar Moya, José PabloSe calibran modelos o ecuaciones de transferencia para el mecanismo de falla por fatiga en pavimentos asfálticos mediante el análisis de ensayos acelerados de pavimentos a escala natural. Mediante esta investigación se desarrollaron ecuaciones de predicción de deformación unitaria a tensión, la cual es causante del daño por fatiga. Se evaluaron las condiciones de dos pistas de ensayo, la 004AC3 (seco) y 010AC3 (húmedo), en el LanammeUCR, como parte del proyecto de Ensayos Acelerados de Pavimentos o APT, por sus siglas en inglés. Se plantearon cuatro casos para cada una de las tres condiciones planteadas, que son la condición seca, condición húmeda y condición unificada (que contempla ambos tramos de ensayo). Mediante el desarrollo de regresiones lineales múltiples de modo natural y transformadas, se obtuvieron propuestas que se analizaron según las estadísticas de regresión, así como sus residuales. Las propuestas se evaluaron mediante una base de datos artificial, generada con el software PitraPave, el cual se basa en la Teoría de Multicapa Elástica. Una vez desarrolladas las predicciones, se procedió a seleccionar las ecuaciones finales. Se seleccionaron tres modelos, uno para cada propuesta, estos modelos fueron elegidos debido a que presentaron coeficientes de determinación mayores a 0.9, además, sus variables son significativas, las estadísticas generales de los residuos indicaron buen comportamiento en distribución y variabilidad. Los modelos seleccionados tienen como regresores deflexiones, ejes equivalentes y relación de AREA normalizada.Item Obtención de módulos de elasticidad actuales para concretos de alto desempeño en Costa Rica(2022) Rojas Vieto, Mariela; Meseguer Quesada, Luis CarlosA lo largo de la historia se han desarrollado ecuaciones con la finalidad de calcular el módulo de elasticidad. Dado que esta propiedad del concreto resulta de mucha utilidad para diseñar las estructuras. Tales ecuaciones son determinadas a través de ensayos de laboratorio. Los materiales pueden variar mucho dependiendo de su formación y proceso empleado, lo que hace que las propiedades del concreto varíen. Las variaciones van de acuerdo a la zona territorial o debido a las innovaciones, que al transcurrir el tiempo, se incorporan en el proceso. En consecuencia, la importancia de mantener el módulo de elasticidad actualizado en el país. Con el objeto de brindar una ecuación actualizada para Costa Rica, esta investigación se enfoca determinar módulos de elasticidad de concretos de altas resistencias a partir de materiales nacionales. Entonces se realizaron mezclas de concreto de 40 MPa, 50 MPa y a 70 MPa con dos tamaños de agregado grueso distintos. Se caracterizaron los materiales y posteriormente, se determinaron los módulos de elasticidad para generar curvas de mejor ajuste. Dichas curvas fueron comparadas contra ecuaciones de códigos y otras investigaciones realizadas. Al finalizar esta investigación, se identifica la curva de mejor ajuste que es representativa para concretos de altas resistencias en Costa Rica; además, se concluye que las ecuaciones de los códigos sobreestiman en gran parte los datos de módulos de elasticidad en el país.Item Efecto de la relación polvo/asfalto en el comportamiento mecánico de las mezclas asfálticas(2020) Oviedo Campos, Alexander; Aguiar Moya, José PabloEl diseño de pavimentos en Costa Rica se ha hecho bajo metodologías empíricas como el método Marshall. Con el fin de empezar a implementar otros tecnologías de diseño que contemplen características mecanicistas se ha venido buscando implementar la metodología Superpave. Sin embargo, muchos de los nuevos parámetros de diseño se han desarrollado mediante condiciones que no necesariamente corresponde a lo que se tiene en nuestro país. De ahí que surge la necesidad de adaptar o determinar si los parámetros de las nuevas metodologías se pueden aplicar o no en Costa Rica. Por lo tanto en la presente investigación se procedió a contrastar los cambios derivados del parámetro de la relación polvo/asfalto en el desempeño por fatiga, deformación permanente y daño por humedad en mezclas asfálticas de pavimentos flexibles nacionales. Se procedió a evaluar seis puntos distintos de la relación polvo/asfalto, haciendo uso de la metodología Superpave. Este procedimiento se realizó para dos tamaños máximos nominales de 9,5 mm y 12,5 mm. Adicionalmente con el fin de contemplar las características de los pavimentos de Costa Rica, se utilizó agregado proveniente de la zona de Guápiles y ligante asfáltico AC-30, dado que es el único que se comercializa en el país. Se logró validar primeramente que los límites recomendados por las normativas en cuanto a la relación polvo/asfalto permiten obtener comportamientos de desempeño óptimos. También se determinó que el uso de relaciones polvo/asfalto mínimas o máximas, y bajo ciertas condiciones de diseño, como por ejemplo la temperatura y la velocidad de diseño, permiten obtener desempeños adecuados para su uso en carreteras.Item Verificación de la longitud de desarrollo en traslapos de varilla vertical para paredes de mampostería(2021) Blanco Jiménez, Sebastián; Navas Carro, AlejandroEn esta investigación se verifica experimentalmente, en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica, el comportamiento a tracción pura de los empalmes por traslapo de acero de refuerzo vertical en mampostería, calculados con la ecuación propuesta por el Comisión Permanente del Código Sísmico de Costa Rica, para su publicación en la próxima versión del Código Sísmico de Costa Rica. El objetivo principal es garantizar que los empalmes logren desarrollar una capacidad segura para su uso en edificaciones. Lo anterior se logró mediante ensayos de tracción pura en 21 paneles de mampostería con traslapos de varilla vertical. Se construyeron y probaron tres réplicas por cada una de las siete combinaciones de espesor de bloque de concreto (12 cm y 15 cm) y diámetros de varilla (No.3 Grado 40, No.4 Grado 40, No.5 Grado 60 y No.6 Grado 60). Como resultado de esta investigación, se concluye que los traslapos estudiados son capaces de soportar esfuerzos mayores a 1.25 veces el esfuerzo de fluencia, por lo que tienen un comportamiento satisfactorio a tracción, incluso en condiciones críticas sin la carga de compresión típica en la mampostería provocada por las cargas permanentes y temporales. En la mayoría de los paneles, se da un modo de falla con roturas del acero de refuerzo, sin embargo, en los casos donde se utiliza un diámetro de varilla vertical cercano a un octavo del espesor del bloque de concreto, se da un modo de falla de deslizamiento de la varilla de refuerzo, provocado por el agrietamiento longitudinal por falta de recubrimiento en el empalme.Item Determinación de un parámetro mínimo de resistencia al corte en la interfaz de una sobrecapa asfáltica sobre una superficie perfilada(2021) Trujillo Rivera, Laura Jimena; Guerrero Aguilera, Sergio AndrésEn la presente investigación se busca analizar la resistencia al corte en la interfaz de una sobrecapa asfáltica sobre una superficie perfilada, mediante la adaptación del procedimiento de ensayo ALDOT – 430 del Departamento de Transportes de Alabama. Para llevar a cabo dicho análisis se extrajeron núcleos de 4 pulgadas de diámetro, tres muestras de tres especímenes cada una, de dos proyectos distintos, el primero es la Ruta 110 que se encuentra en Barrio Cuba, San José, con una tasa de dosificación de riego de liga de 0,6 l/m2 y el segundo es la Ruta 717, en Tacares, Grecia, con una tasa de dosificación de 0,33 l/m2. Los proyectos debían tener una capa existente haya sido perfilada antes de colocar la sobrecapa y que sean recientes. Dichos especímenes fueron ensayados mediante la adaptación del procedimiento ALDOT – 430, aplicando un desplazamiento continuo de la carga a una velocidad de deformación constante de 50,8 mm por minuto (dos pulgadas por minuto) hasta que se produzca un fallo en la interfaz entre la sobrecapa asfáltica y la superficie perfilada. Posteriormente, se determinó que la resistencia al corte promedio de ambos proyectos y se compararon con los estándares mínimos de resistencia al corte de Agencias de Transporte Internacionales. En el caso de la Ruta 110 se obtuvo un valor de resistencia al corte de 889,9 kPa y 1135,7 kPa para la Ruta 717, cumpliendo así, con los parámetros mínimos establecidos en varios departamentos de transportes de Estados Unidos (689 kPa) y en Suiza (850 kPa). Se determinó que entre más baja sea la tasa de dosificación, mayor será la resistencia al corte en la interfaz entre una sobrecapa asfáltica y una superficie perfilada. Asimismo, se propone parámetro mínimo de resistencia al corte de 689 kPa (100 psi), ya que se ha demostrado a nivel internacional, ser un parámetro eficiente para determinar la resistencia al corte óptimo según las tasas de dosificación empleadas.Item Implementación de protocolo de análisis en laboratorio de materiales antioxidantes para el asfalto(2020) Rojas Rojas, Gabriel Antonio; Aguiar Moya, José PabloEn este proyecto se busca implementar un protocolo para el análisis de materiales antioxidantes para el asfalto. La oxidación y el envejecimiento del asfalto provocan que los pavimentos se vuelvan más frágiles, lo que puede derivar en agrietamiento prematuro, baches, pérdida de soporte de los materiales, entre otros. Para lograr este objetivo se modificó el asfalto con orujo de uva roja y se envejeció a la intemperie y en un horno con lámparas ultravioleta. Ambos envejecimientos se realizaron en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR). Las modificaciones del asfalto fueron de 1%, 2% y 3%, y se colocaron en placas de 1 mm de espesor para los procesos de envejecimiento. Al finalizar los procesos de envejecimiento se utilizó un espectrómetro infrarrojo de Transformada de Fourier para la caracterización de los grupos funcionales. También se realizó una revisión bibliográfica de lámparas ultravioleta utilizadas que aceleran el proceso de envejecimiento y simulan lo que sufren los materiales a la intemperie. Los resultados obtenidos muestran que las muestras de asfalto modificadas con 3% de orujo presentan índices menores en el grupo funcional carbonilo en comparación con el asfalto original y las muestras modificadas con 2% y 1% de orujo. También se estableció el protocolo para la escogencia y utilización de materiales como agentes antioxidantes en el asfalto.Item Evaluación del desempeño del concreto lanzado ya colocado en taludes, mediante ensayos destructivos y no destructivos(2021) Vargas Vargas, Laura; Cordero Sandí, MarciaEl objetivo de la presente investigación fue el evaluar, mediante ensayos destructivos y no destructivos, el desempeño del concreto lanzado en varios taludes ya construidos en Costa Rica. Este permite conocer la condición actual, junto con posibles patologías, de la pantalla de concreto lanzado; y con ello determinar que tanto han cambiado sus características con respecto a las condiciones de diseño originales o a las pautas que rigen la normativa nacional e internacional en cuento a concreto lanzado. Como parte del trabajo se realizó un estudio de artículos, tesis y normativas nacionales e internaciones que se enfocan en el concreto lanzado; posteriormente, se ejecutaron ensayos destructivos y no destructivos en cada talud tales como: extracción de núcleos, número de rebote de concreto endurecido, profundidad de carbonatación, evaluación visual de fisuras, falla a compresión uniaxial, ensayo petrográfico y el ensayo de determinación de densidad, absorción y vacíos en el concreto. Al obtener los resultados, se eligieron las variables más significativas y con ellas se realizó un análisis multicriterio haciendo uso de los porcentajes de error provenientes de comparar los datos obtenidos con las normativas. Este análisis arrojó que tanto el talud de Tarbaca como el de Heredia presentan porcentajes de error relativamente bajos, menores a 40%, excepto en el caso de la carbonatación, siendo esta una patología ya avanzada en ambas cubiertas de concreto; para el caso del talud de LANAMME, de igual forma presenta bajos porcentajes de error, menores a 40%, pero en este caso es el espesor de capa la variable que afecta su evaluación final. Con la información recopilada se presenta una propuesta de metodología para aplicar en otros taludes de Costa Ricca, junto con conclusiones y recomendaciones aplicables a los tres taludes en estudio.Item Compendio de ensayos de caracterización de materiales para diseño de pavimentos(2016) Valenzuela Amores, Carlos José; Loría Salazar, Luis GuillermoEn Costa Rica se está implementando una guía de diseño de pavimentos mecanístico-empírica, y dentro de este proceso se debe definir la forma adecuada de caracterizar los materiales conformadores de las capas de un pavimento, tradicionalmente se ha evitado realizar la caracterización adecuada utilizando valores típicos para los materiales y por esta razón es necesario definir lineamientos a seguir en la caracterización para diseño mecanístico-empírico. Se compilaron los ensayos fundamentales para los grupos de materiales definidos como agregados pétreos, mezcla asfáltica, material para sub-base, base, sub-rasante (incluyendo materiales estabilizados químicamente), y concreto para pavimentos rígidos. Para cada ensayo se realiza una descripción de las normas, procedimiento, cálculos a realizar y especificación técnica existente para Costa Rica. Se adjuntan anexos con ejemplos de ensayos resueltos como una herramienta adicional para la comprensión y resolución de procesos de caracterización de materiales comunes. La importancia de este proyecto radica en la correcta implementación del proceso de caracterización para profesionales en el campo del diseño de pavimentos, como parte de las conclusiones y recomendaciones se sugieren los pasos a seguir para caracterización dentro de un sistema de diseño mecanicista.Item Determinación de la energía de fractura en mortero asfáltico(2019) Rivera Alvarado, Flory Stefanie; Loría Salazar, Luis GuillermoLa energía de fractura es una propiedad de los materiales que permite detallar el desempeño de una mezcla. Por esta razón, esta investigación tiene como objetivo analizar el efecto de variables como el envejecimiento y la fatiga sobre la energía de fractura, especificamente en el mortero asfáltico, para poder caracterizar el desempeño de la mezcla asfáltica completa en estudios posteriores. Se realizó el diseño del mortero utilizando el principio de espesor de película de asfalto promedio, para obtener el contenido de asfalto de la parte fina de un diseño de mezcla usado como base. Se ejecutó el ensayo de flexión semicircular en especímenes de mezcla asfáltica y mortero, para observar el efecto del envejecimiento (sin envejecer, 3 días, 5 días y 7 días) y los ciclos de carga aplicados previos al ensayo (0 ciclos, 50 ciclos, 150 ciclos, 275 ciclos y 400 ciclos) en la energía de fractura. Se estudiaron 20 casos para mortero asfáltico y 16 casos para mezcla asfáltica. Asimismo se realizó el ensayo Overlay para diferentes grados de envejecimiento: sin envejecer, 3 días y 7 días. En el ensayo de flexión semicircular se demostró que para el mortero asfáltico, el envejecimiento, la fatiga del material y su interacción afectan la energía de fractura, mientras que en la mezcla asfáltica no influyen. Además, en el ensayo Overlay no se alcanzó la fuerza crítica del especímen, por lo que no se determinó la energía de fractura crítica en estos especímenes. Finalmente, fue posible obtener dos modelos para describir la energía de fractura, una para mortero y otra para mezcla. Estas ecuaciones no consideran casos sin envejecer y sin fatiga previa.