1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Calibración de un modelo de análisis estructural para evaluar la acción de cargas laterales en el plano del sistema prefabricado de columnas y mampostería sin refuerzo "Prefablock"(2024) Molinari Ulate, Valeria; Villalobos Ramírez, FranciscoEl sistema constructivo de columnas prefabricadas de concreto y mampostería sin refuerzo ha tenido mucho auge en Costa Rica por su facilidad constructiva, sus ventajas económicas y sus beneficios arquitectónicos. Sin embargo, pese a su uso extensivo en el país, es un sistema nuevo en el mercado (aproximadamente 5 años) del que no se dispone información técnica de investigación asociada a su comportamiento estructural. El presente proyecto aporta los resultados obtenidos en la calibración de un modelo analítico por medio de la ejecución de ensayos de laboratorio de modelos a escala natural construidos con este sistema. El modelo analítico propuesto permite determinar el comportamiento del sistema constructivo ante cargas aplicadas paralelas a su plano. El programa experimental consiste en el ensayo de dos muros a escala natural. Los resultados permiten calibrar un modelo de análisis basado en un sistema de marcos arriostrados con puntales equivalentes desarrollados por la mampostería. En las pruebas se registran los desplazamientos, deformaciones y se determina la rigidez lateral desarrollada por el sistema. Adicionalmente, se evalúa la demanda soportada por una vivienda típica unifamiliar según los requisitos establecidos por el CSCR y se compara con los resultados obtenidos por los muros a escala natural. Se concluye que el sistema es seguro ante la respuesta de cargas aplicadas en su plano. Se establecen recomendaciones para el sector constructivo y para el desarrollo de futuras investigaciones.Item Análisis de deflexiones en losas de concreto armado considerando agrietamiento por contracción en edificios tipo mixto muro losa(2023) Alvarado Quirós, Mónica; Trejos Villalobos, Julián AndrésSe propone ajustar las metodologías de cálculo de deflexiones en losas de concreto reforzado considerando agrietamiento por contracción de entrepisos de edificios tipo mixto muro losa construidos bajo el método constructivo de formaletas auto portantes debido al levantamiento de piso en varios edificios con dicho sistema constructivo, a pesar, de que el diseño de las losas de entrepiso cumplía con los requisitos de deformaciones admisibles del reglamento denominado: "Requisitos de reglamento para concreto estructural (ACI 318-19)". Se analizaron las deflexiones y espesores mínimos de losas modeladas a partir del método del elemento finito incorporado en el software SAP2000 y, utilizando procedimientos descritos en el ACI 318-19, el "Control de Deflexiones en Estructuras de Concreto (ACI 435- 95)" y las "Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto" de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural. Los esfuerzos generados por restricción a la deformación de las losas, debidos al proceso de retracción, tienen un efecto significativo en el agrietamiento, por lo que el método para cálculo de deflexiones que se adapta mejor es del ACI 345R-95 con un 𝑓𝑟 = 1,06 ∙ √𝑓𝑐′ y un factor a largo plazo de 𝜆∆𝑡 = 4. Para las losas de análisis, los espesores mínimos de la de la Tabla 8.3.1.1 del ACI 318-19 devuelven resultados confiables, mientras que los de la del SMIE no. Además, se obtienen dos expresiones que permiten determinar los valores de espesores mínimos para las condiciones de las losas de análisis, que cumplen requisitos de servicio.Item Determinación de la resistencia a la compresión y módulo de ruptura de concretos elaborados con dos tipos de cemento de uso comercial en Costa Rica bajo distintas condiciones de curado(2019) Arias Mejía, César Aarón; Navas Carro, AlejandroSe pretende conocer los valores de la resistencia a la compresión y el módulo de ruptura de concretos elaborados con dos cementos de uso general que se comercializan en Costa Rica, para cuatro tipos de curado: curado por inmersión hasta la fecha de falla, curado por inmersión 7 días, curado riego con manguera 7 días tres veces al día (solo resistencia a la compresión) y sin curado. El concreto se elaboró para que cumpliera con un asentamiento de 100 ± 20 mm y resistencias a los 28 días de: 210 kg/cm2, 280 kg/cm2 y 350 kg/cm2. Para esto, se caracterizaron los agregados y los cementos con el propósito de hacer un diseño de mezcla adecuado. Seguidamente, se elaboraron los especímenes correspondientes para cada una de las pruebas que se le realizaron al concreto. Para obtener el valor de la resistencia a compresión se emplearon 300 probetas de 100 mm x 200 mm que fueron ensayadas según la norma INTE C39 (ASTM C39) y para el caso de módulo de ruptura se fabricaron 108 vigas de 150 mm x 150 mm x 500 mm, sometidas a falla según norma INTE C45 (ASTM C78). Las edades de falla para la resistencia a la compresión y el módulo de ruptura fueron 7 días, 28 días y 56 días. Con el trabajo se conoció el comportamiento del concreto según el tipo de cemento con el que se elaboró, curado recibido y la resistencia esperada. Se obtuvo que el concreto elaborado con un tipo de cemento tiene una resistencia inicial más baja que el otro y conforme pasa el tiempo se invierten. Con respecto al curado queda demostrado la afectación significativa que hay cuando el curado no es continuo, así como la afectación en la resistencia a la compresión y módulo de ruptura debido a las condiciones ambientales. Adicionalmente se obtuvo que conforme aumenta la resistencia esperada del concreto disminuye el porcentaje de ganancia de resistencia con respecto al concreto curado continuo.Item Contracción del concreto hidráulico con aditivo reductor de contracción variando el tamaño máximo del agregado(2019) Mendoza García, Denis; Navas Carro, AlejandroEste trabajo consistió en la evaluación de la contracción en el concreto hidráulico utilizando aditivos reductores de contracción, así como variando el tamaño máximo de agregado para una mezcla con un módulo de ruptura de 40 kg/cm2. Para evaluar la contracción en el concreto se fabricaron ocho diseños de mezcla utilizando tres aditivos reductores de contracción y dos tamaños máximos de agregado (25 mm y 38 mm). El comportamiento de las mezclas se analizó mediante el fallado de cilindros para determinar la resistencia a la compresión, el fallado de vigas para determinar el módulo de ruptura y, además, se realizaron vigas para medir la contracción utilizando el procedimiento establecido en la norma ASTM C157. Al concluir este trabajo se logró identificar cual aditivo reductor de contracción genera un mejor comportamiento de la contracción en el concreto, además se evalúo el impacto que genera el uso de estos aditivos en la resistencia a la compresión y en la resistencia a la flexión (módulo de ruptura). D.M.G.Item Análisis del comportamiento ante carga cíclica de muros de mampostería confinada reforzada con diferentes relaciones de aspecto(2019) Picado Arguedas, Andrés David; Hidalgo Leiva, Diego AntonioEl presente trabajo estudia los cambios ante carga cíclica en la resistencia en cortante, el desplazamiento lateral, la rigidez elástica, la ductilidad, la energía disipada y el modo de falla de paredes de mampostería confinada reforzada con cinco diferentes relaciones de aspecto de: 0,5, 0,75, 1,0, 1,5 y 2,0. La importancia radica en el desconocimiento de la forma de variación de dichas propiedades en la mampostería confinada reforzada, que destaca por ser un sistema propio y de uso generalizado en Costa Rica. La determinación de cambios en dichas propiedades se llevó a cabo por medio de la aplicación de carga cíclica en especímenes a escala natural, lo que permitió obtener las curvas de histéresis de las cinco paredes y observar el modo de falla. Los resultados mostraron que, al aumentar la relación de aspecto se reduce la resistencia lateral, aumenta el desplazamiento lateral y disminuye la rigidez elástica lateral. Además, no se observó una influencia notable en los valores de ductilidad, mientras que los especímenes con la mayor y menor relación de aspecto disiparon la mayor cantidad de energía. Asimismo, el modo de falla por esfuerzos cortantes fue predominante en los muros más chatos, y fue cambiando gradualmente hacia un modo de falla dominado por flexión en los muros más esbeltos.Item Calibración de una ecuación de transferencia a fatiga para capas de mezcla asfáltica reforzadas con geomallas en Costa Rica(2021) Rubio Escobar, Jorshua Eduardo; Aguiar Moya, José PabloBajo la inclusión de conceptos mecanicistas en el diseño de pavimentos de Costa Rica y nuevas técnicas de preservación y mantenimiento de pavimentos, se investigó, desarrollo y propuso una ecuación para aproximar la capacidad a fatiga de una carpeta asfáltica reforzada con geomalla a nivel de laboratorio. Para realizar ello se elaboraron un total de quince especímenes de concreto asfáltico, que constan de una primera capa de mezcla asfáltica convencional de 5 cm que fue envejecida para simular una carpeta existente. A ocho de estas se les colocó una sobrecapa de concreto asfáltico convencional y a seis una sobrecapa de concreto asfáltico modificado con butonal. La sobrecapa colocada fue de 10 cm y todas las probetas fueron reforzadas con geomalla en la interfaz capa existente-sobrecapa. Para la falla de las probetas se siguió el esquema de montaje de ensayo estipulado en la Normativa Europea para vigas a flexotracción en cuatro puntos (4PB-PR). A estos se les aplico pulsos haversianos con una frecuencia de 10 Hz y periodos de descanso de 0,9 s entre cada pulso. El ensayo se realizó a esfuerzo controlado y la carga utilizada varia dentro de tres rangos, siendo estos: 0,45 kN a 13,0 kN, 0,45 kN a 14,0 kN y de 0,45 kN a 15,0 kN. Los resultados del ensayo a flexotracción muestran un mejor desempeño en los especímenes cuya sobrecapa tiene un mayor módulo dinámico, esto para todos los niveles de esfuerzo. Basado en estos datos y el módulo dinámico de la sobrecapa asfáltica, se planteó un modelo predictivo en función de dos variables independientes. Al finalizar y mediante un análisis de sensibilidad, se verifica bajo distintos escenarios que la variable de mayor impacto es el módulo dinámico de la sobrecapa asfáltica.Item Evaluación experimental del sistema prefabricado de columnas y baldosas bajo la aplicación de cargas perpendiculares al plano de la pared(2020) Bogantes Sánchez, Víctor Andrey; Villalobos Ramírez, FranciscoEn esta investigación se estudió el sistema prefabricado de columnas y baldosas con el objetivo de conocer su comportamiento bajo la aplicación de cargas uniformemente distribuidas perpendiculares al plano de la pared. Se construyó una pared a escala natural conformada por dos paños de baldosas, viga solera y una cimentación de concreto. Se aplicó carga al sistema mediante bolsas de aire para generar una presión uniforme en la pared. El principal resultado es la comprobación experimental de que las columnas son el elemento crítico de diseño en el sistema prefabricado de columnas y baldosas. Se logró demostrar también que los requisitos de resistencia establecidos en INTE C131:2019 son adecuados para que el sistema resista cargas de viento y sismo de manera segura.Item Variación de diagramas momento-curvatura en columnas circulares de concreto reforzado debido a cargas fuera del plano(2017) Suárez Salinas, Diego; Villalobos Ramírez, FranciscoSe desarrolla una investigación experimental para determinar la variación de la capacidad de rotación inelástica de columnas circulares de concreto reforzado debido a cargas constantes en un plano perpendicular al plano de la aplicación de la carga de falla de las columnas (plano de análisis). El trabajo experimental consiste en el diseño, construcción, instrumentación y falla de cinco especímenes de concreto reforzado de 20 cm de diámetro y 1,70 m de altura en configuración de voladizo, construidos bajo los criterios de diseño del CSCR-2010 y del ACI 318-14. Se aplica una carga axial constante de 100 kN (con un sistema de pos-tensión desadherido y servo-controlado) y se fallan las columnas aplicando una carga monotónica; con diferentes magnitudes de carga constante fuera del plano (diferentes porcentajes de la capacidad de las columnas). Los porcentajes y número de ensayos realizados son: 1 ensayo con 0%, 2 ensayos con 30% y 2 ensayos con 80%. Los resultados obtenidos sugieren que existe una reducción en la capacidad de rotación de las columnas que afecta su ductilidad y que esta se intensifica conforme aumenta el porcentaje de carga fuera del plano. Se obtiene una relación lineal que describe la reducción observada en el índice de ductilidad conforme se aumenta la proporción de carga aplicada en el plano perpendicular al plano de análisis. Se comparan los resultados con reducciones obtenidas en investigaciones previas para columnas cuadradas con características similares.Item Metodología para la estimación de esfuerzos de empuje en muros anclados en suelos cohesivos(2016) Bogantes Gónzalez, David; Jiménez Jiménez, Marlon AlfonsoSe propone una modificación a la metodología de diseño de muros anclados en suelo cohesivo que permita disminuir el espesor del recubrimiento de concreto al optimizar el cálculo de los esfuerzos de empuje del suelo sobre el recubrimiento, para esto se considera la influencia del efecto arco del suelo, así como el esfuerzo en la cabeza del anclaje sobre el recubrimiento de concreto del muro anclado. El procedimiento sugerido utiliza los principios de la teoría de equilibrio límite para calcular el valor de la magnitud del esfuerzo T0 en la cabeza del anclaje, el cual varía de acuerdo a la intersección de la superficie de falla critica con el anclaje, así como la influencia del efecto arco sobre la magnitud de los empujes del suelo sobre el recubrimiento de concreto. Si existe una fuerza T0 sobre el muro la teoría de la viga elástica de Winkler permite determinar el ancho del bulbo de esfuerzos del talud y mediante el uso del Código de Cimentaciones de Costa Rica es posible predecir si el recubrimiento de concreto se comporta como un elemento rígido o flexible. Se utilizó el programa especializado SAP 2000 para analizar los modelos y calcular el valor del punzonamiento y el momento máximo presentes en el muro según las cargas impuestas y su geometría. El efecto arco es un fenómeno de soporte lateral que se presenta en el suelo contenido entre anclajes y sus características benefician la estabilidad de la cuna de falla critica. La profundidad del arco es proporcional a la magnitud de los parámetros geomecánicos del suelo, como lo son el ángulo de fricción y la cohesión. La magnitud de los empujes de suelo sobre el recubrimiento de concreto del muro son influenciados por el efecto de arco, el cual provoca que estos sean son disminuidos y hasta anulados dependiendo de los parámetros geomecánicos, con gran sensibilidad a la cohesión del suelo. Se comprobó que la modificación ...Item Evaluación comparativa del CSCR 2010/14 con la adaptación de la normativa estadounidense TMS 402/602-16 en el diseño de muros de corte de mampostería reforzada(2019) Carballo Vargas, Angélica; Poveda Vargas, Alvaro E.El objetivo principal del presente proyecto fue analizar de forma comparativa los diseños de muros de corte de mampostería reforzada llevados a cabo con el CSCR 2010/14 y la adaptación del código estadounidense The Masonry Society 2016 (TMS 402/602-16). Para esto se llevó a cabo el diseño de cinco muros, con ambas metodologías, un muro rectangular y cuatro alados. Los muros diseñados forman parte de un edificio de apartamentos de cinco niveles. Los principales parámetros que varían de una normativa a la otra y que fueron evaluados son: los factores de reducción de resistencia nominal (¿); el cálculo del ancho efectivo que se puede tomar en cuenta en la intersección de muros de corte; la forma en que se calcula la resistencia a cortante de la mampostería; la revisión del límite superior de la resistencia nominal a cortante; la revisión de cortante por fricción; y los criterios para revisar el requisito de elementos de borde. Como resultado de esta investigación se concluye lo siguiente: el factor de reducción de resistencia nominal para cortante y flexo-compresión tiene un efecto directo en el aumento de la capacidad de los muros diseñados con la adaptación de la metodología TMS 402/602-16. La modificación del cálculo del ancho efectivo no trae beneficios para los muros diseñados en la presente investigación. El cambio en la ecuación para calcular la resistencia nominal de la mampostería da valores de resistencia mayores. El límite de resistencia nominal es cumplido solamente por uno de los muros diseñados. La cantidad de acero de refuerzo total para flexo- compresión y cortante es inferior en todos los muros diseñados con la adaptación de la normativa TMS 402/602-16.