Ingeniería y Arquitectura
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Item Diseño de un prototipo de mezclador estático de alto esfuerzo cortante para la fibrilación de la pulpa de celulosa obtenida a partir de raquis de palma africana como fuente de biomasa(2021) Muñoz Hernández, Yader Ernesto; Chaves Di Luca, FedericoItem Análisis y diseño de máquinas biosaludables(2022) Buitrago Méndez, Ana Lucía; España Tapia, Sebastián Martín; Pugliese Gallardo, Valeria; Scaglioni Solano, PietroEn el presente trabajo se analizaron tres máquinas de ejercicio al aire libre existentes, con el fin de evaluar su construcción y funcionamiento desde un punto de vista biomecánico. Para ello se generaron modelos mecánicos y antropométricos que permitieron analizar la cinética y cinemática de las máquinas. Basado en las dimensiones corporales, se generó un diseño nuevo para cada máquina. A partir de este diseño se llevó a cabo el análisis cinético para posteriormente realizar una comparación de la mejora propuesta, cuyo objetivo es permitir una modificación de la resistencia que ofrece la máquina biosaludable. Además, se realizó una análisis estructural de cada diseño propuesto para determinar el esfuerzo cortante máximo y la deformación total máxima.Item Evaluación comparativa del diseño de muros de corte de mampostería del Código Sísmico de Costa Rica 2010 revisión 2014 y propuesta de cambio(2020) Rodríguez Arce, Diego; Poveda Vargas, Alvaro E.El trabajo de investigación se basa en la necesidad de cuantificar y analizar los cambios realizados en el capítulo de mampostería del Código Sísmico de Costa Rica versión 2010 revisión 2014 (CSCR-10/14), incluidos en la nueva propuesta del Código Sísmico de Costa Rica. Se analiza los efectos de las modificaciones en el diseño de edificaciones de vivienda de uno o dos niveles sometidos a esfuerzos de flexocompresión y cortante. Se realiza el análisis de dos muros representativos de vivienda por medio del diseño con cargas paralelas al muro; así como una variación de la carga gravitacional de la vivienda con el objetivo de revisar un rango de posibles casos de carga. La revisión de muros con cargas perpendiculares se realiza mediante el diseño de un muro de 2.5m de altura, con separación de acero vertical y horizontal variable. El análisis incluye el efecto de las variaciones de los anchos efectivos del muro en la resistencia de diseño. Este trabajo analiza los cambios realizados en el capítulo de diseño de mampostería en la sección de distribución de cargas concentradas en casos representativos de vivienda con viguetas y cargas aisladas transmitidas a través de cerchas. Se revisan la diferencia en anchos efectivos de la distribución cargas para bloques colocados en estiba y traslapados. A partir del análisis se encuentra que, la propuesta del código genera diseños más económicos con resistencias nominales a flexocompresión y cortante mayores que las obtenidas con el CSCR-10/14 en el diseño con cargas paralelas al plano, y en la consideración de distribución de cargas concentradas. En el caso del muro bajo cargas perpendiculares, la propuesta del CSCR genera un diseño con una resistencia ligeramente mayores, aún cuando es más restrictiva con los anchos tomados como efectivos.Item Verificación de la capacidad de muros de mampostería confinada reforzada al variar la relación de aspecto(2019) Sánchez Vargas, Tara Natalia; Hidalgo Leiva, Diego AntonioEste proyecto busca verificar la capacidad nominal a cortante de muros de mampostería confinada reforzada para relaciones de aspecto de la pared de aproximadamente: 0.5, 0.75, 1.0, 1.5 y 2, al aplicar tres diferentes normativas: el Código Sísmico de Costa Rica 2010, Revisión 2014 (CSCR 10/14), el Código de Construcción, Requerimientos y Especificaciones para Estructuras de Mampostería de la Sociedad de Mampostería (TMS 402/602-16) y el Borrador al futuro Código Sísmico de Costa Rica. El objetivo es determinar si existe alguna relación entre el cálculo de capacidad nominal de la mampostería confinada reforzada y la relación de aspecto del muro. Para esto, se diseñan y construyen cinco muros de mampostería confinada reforzada a escala natural con cinco relaciones de aspecto diferentes. Se procede a determinar su capacidad máxima experimental por medio de la aplicación de una carga cíclica, para luego comparar estos valores con los calculados teóricamente por medio de las tres normas mencionadas. Como resultado se pudo demostrar que al utilizar las tres normas de diseño estudiadas, se obtienen capacidades nominales más conservadoras al aumentar la relación de aspecto del muro, por otro lado, las propuestas planteadas en el Borrador del Código Sísmico de Costa Rica se probaron como adecuadas ya que produjeron capacidades nominales conservadoras en todas las relaciones de aspecto estudiadas.Item Valoración de la transferencia de cortante en el sistema sismorresistente en la zona de cambio entre la plataforma y el sótano de edificios altos(2021) Cordero Arias, Daniela María; Fernández Chaves, Carlos EduardoEn el presente proyecto se realiza una valoración de la transferencia del cortante en la plataforma de cambio entre la torre y el sótano de edificios altos. Lo anterior para verificar el comportamiento a cortante de los muros de corte provenientes de la torre al ser sometidos al cambio de rigidez provocado por los muros perimetrales de los sótanos. Para llevar a cabo el proyecto se modelaron 16 estructuras en el programa SAP2000, las cuales se dividen en dos grupos de acuerdo con la rigidez del diafragma en la zona de cambio: modelos que utilizan la rigidez real de la losa modelada (SDR) y modelos a los cuales se les asigna la propiedad de diafragma infinitamente rígido en su plano (DR). Ambos grupos tienen las mismas dimensiones en cuanto a la torre y a la plataforma de los sótanos, es decir, la variación del tamaño de los sótanos es la misma para ambos casos y las dimensiones de la torre se mantienen para todos los 16 modelos. Los resultados obtenidos corresponden al cortante en los muros de corte de la torre, sus desplazamientos y rotaciones en el plano del muro. Se realiza una comparación de estos resultados para todos los modelos. Finalmente, se realiza una simplificación del problema inicial para aplicar los conceptos básicos de la ingeniería estructural y verificar los resultados obtenidos con la teoría. Se concluye de este análisis que desde el punto de vista de la resistencia se recomienda utilizar la asignación de diafragma infinitamente rígido, sin embargo, se subestiman los desplazamientos, por lo que si lo que se busca es realizar un análisis de este tipo se debe considerar la rigidez real del diafragma.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 Implementación de micro controladores electrónicos de bajo costo en la adquisición de deformaciones unitarias en estructuras(2021) Berrocal Flores, Josué; Liu Kuan, Yi ChengEl proyecto consistió, en el establecimiento de un sistema de adquisición de datos con tecnología de internet de las cosas, que implementa microcontroladores electrónicos de bajo costo, orientado a la adquisición de deformaciones unitarias en estructuras. Al configurar e implementar diferentes componentes electrónicos y paquetes informáticos, se estableció el sistema de adquisición de deformaciones unitarias. Una vez puesta en marcha la adquisición, visualización y documentación de las deformaciones unitarias con el sistema, se validaron las mediciones del conjunto electrónico, mediante el monitoreo de las deformaciones unitarias en dos puntos de un espécimen estructural en voladizo, ante un incremento escalonado de cargas en su extremo libre y realizando la comparación de los resultados contra los valores analíticos determinados con la teoría de mecánica del sólido. Se logró establecer un DAQ de bajo costo, que implementa tecnología IoT para la adquisición, visualización y documentación de deformaciones unitarias, con un porcentaje de error en sus mediciones de máximo cinco puntos porcentuales en comparación con las predicciones teóricas.Item Comportamiento de angulares como conectores de cortante en vigas de acero de sección compuesta(2012) Chacón Vega, Ricardo José; Poveda Vargas, Alvaro E.En la presente investigación se analizó el comportamiento de cuatro tamaños distintos de angulares, utilizados como conectores de cortante embebidos en concreto en vigas rectangulares de acero laminado en frío de sección compuesta. A partir de los resultados obtenidos experimentalmente se generó una ecuación que permite predecir la capacidad máxima de un angular en función de su área transversal y de la resistencia del concreto en el cual se encuentra embebido. Asimismo, cabe mencionar que este proyecto marca el inicio de una línea de investigación acerca del uso de angulares como conectores de cortante. Se realizaron doce ensayos experimentales de tipo corte directo, a partir de los cuales se generaron gráficos carga ¿ desplazamiento del perfil de acero con respecto a las secciones de concreto. Las dimensiones del perfil de acero y de los angulares se basaron en las demandas estimadas para un entrepiso de oficinas y a la vez en las demandas esperadas durante los ensayos experimentales. Además, se extrajeron probetas de acero de los angulares utilizados con el fin de determinar sus propiedades de resistencia (esfuerzo de cedencia y esfuerzo último). A partir de los datos promedio de carga máxima obtenidos experimentalmente se generó una curva potencial de mejor ajuste, la cual se calibró para alcanzar una expresión segura y similar a la expuesta en la especificación ANSI/AISC 360-05 del American Institute of Steel Construction (AISC) para espigas lisas con cabeza redonda. El factor de seguridad promedio de la expresión obtenida con respecto a la curva de mejor ajuste de los valores alcanzados experimentalmente es 1,17. Finalmente se comparó dicha expresión de capacidad para angulares con respecto a la resistencia esperada para conectores tipo espiga lisa.Item Comportamiento de angulares como conectores de cortante en sistemas de entrepiso de sección compuesta con vigas de acero HSS(2013) Barrantes Chaves, Alejandro; Poveda Vargas, Alvaro E.Este estudio es el tercero de una línea de investigación, en la se analizó el comportamiento de angulares como conectores de cortante en entrepisos de sección compuesta, mediante ensayos de laboratorio. Al igual que en los dos estudios anteriores, se fabricaron12 especímenes experimentales para su posterior falla, en ensayos de corte directo. En la construcciónde los modelos se utilizaron secciones de acero HSS, encuyos patines se soldaron segmentos de angular a un ángulo de 70°, los cuales quedaron embebidos en una sección de concreto, funcionando como conectores. Los 12 especímenes fueron llevados a la falla mediante la aplicación de una fuerzacortante, tal y como sucede en los entrepisos compuestos.En la prueba de laboratorio se registraron curvas de esfuerzo-deformación, y se generaron los datos correspondientes a la carga máxima soportada por cada espécimen. De acuerdo a la cantidad de angulares por espécimen, se obtuvo la carga máxima promedio soportada por cada tamaño de angular. Una vez obtenidos los datos promedio de carga máxima, se crearon curvas de mejor ajuste, que permitien predecir la capacidad a cortante de los angulares, con base ensus características de tamaño y resistencia, así como la capacidad a la compresión del concreto en el cualfueron embebidos. Se utilizaron para el análisis, los datos recopilados en los estudios previos de esta línea de investigación, que consideraban vigas de sección IPN y tubos rectangulares de fabricación nacional. Este análisis permitió recomendar una ecuación de diseño para calcular la capacidad a cortante de los angulares, mientras se conserven las características probadas en el laboratorio.Item Análisis de la capacidad al cortante en vigas con secciones rectangulares compuestas de concretos de diferente resistencia(2011) Mora Castrillo, Carlos Andrés; Salas Pereira, Rubén Mario, 1968-En esta investigación se realiza un análisis experimental de la capacidad al cortante en vigas con secciones rectangulares compuestas de concretos de diferente resistencia. Se propone buscar la relación entre los espesores de concretos y la capacidad al cortante de la viga, así como la relación entre la resistencia del concreto vertido en obra y la capacidad al cortante de la viga. Se analizará un caso común que se da en el diseño y construcción de vigas, el cual sucede cuando una viga se construye en dos fases. Una primera fase en la que se construye una parte de la viga prefabricada pretensada y una segunda fase cuando en sitio se vierte el resto del concreto de la viga para completar la sección. Se tienen 7 especímenes de 2,10 m de longitud, 0,35 m de peralte y misma geometría de sección transversal. Se varía los espesores de concreto en el peralte constante de la viga, y la resistencia del concreto vertido en obra. Se mantiene constante la longitud, ancho y peralte de viga, así como el patrón de carga y la condición de apoyo. El diseño de las vigas se realiza de tal manera que se produzca una falla de cortante para obtener datos como la resistencia al cortante máxima para el concreto y el acero de refuerzo. Se determina que cuando la pastilla de concreto pretensado tiene mayor altura se tiene una mayor resistencia al cortante. También, se comprueba que a mayor resistencia del concreto vertido en obra, la capacidad al cortante aumenta. Con base en las pruebas, se propone una expresión analítica que funcione como un factor de reducción en las ecuaciones propuestas por el ACI para estimar la capacidad al cortante del concreto pretensado.