Ingeniería y Arquitectura
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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 Evaluación de la resistencia nominal de cortante en muros de mampostería en escala reducida mediante la variación del área neta(2021) Prada Sierra, Santiago; Navas Carro, AlejandroEl patrón de relleno en los muros de mampostería es uno de los factores que afecta directamente a la resistencia nominal de cortante. Cuando los muros no se rellenan completamente, el Código Sísmico de Costa Rica en su versión revisada en el 2014 (CFIA, 2014) no toma en cuenta dentro del área neta de cortante las celdas rellenas ni los espesores transversales de los bloques. Por lo tanto, es necesario estudiar nuevas ecuaciones que evalúen el aporte de la totalidad de las áreas de concreto a la resistencia nominal de los muros para obtener diseños más eficientes. Para hacer la evaluación se construyeron tres muros de mampostería integral de clase A en escala reducida de ¼ con porcentajes de relleno distintos y cuyas resistencias nominales de cortante se calcularon según las ecuaciones del código TMS 402/602-16. (TMS, 2016) A los especímenes se les aplicó una carga puntual monotónica creciente hasta llegar a la capacidad máxima. Los resultados de la investigación indican que la variación del área neta de cortante influye directamente sobre la resistencia nominal de cortante y que tomarla en cuenta para el diseño es seguro y eficiente. Las resistencias alcanzadas experimentalmente fueron superiores a las calculadas con ambos códigos, pero en el caso CSCR-14 (CFIA, 2014) la diferencia fue más alta, lo que indica que es aún más conservador en su diseño.Item Utilización del método de capacidad espectral para verificación de las demandas de desplazamiento lateral en edificaciones con losas planas diseñadas de acuerdo con el Código Sísmico de Costa Rica(2017) Artavia Camacho, Ana; Fernández Chaves, Carlos ESe propone determinar las demandas de desplazamiento lateral reales en edificaciones tipo muro con el sistema de losas planas diseñadas de acuerdo con el Código Sísmico de Costa Rica 2010 y presentar recomendaciones para el diseño de este tipo de estructuras. Las demandas de desplazamiento lateral sobre las edificaciones se determinaron utilizando el Método de Capacidad Espectral. Para esto, se diseñaron los elementos tipo muro de las edificaciones de interés y se diseñaron los elementos tipo columna en algunos casos. El diseño se realizó siguiendo las indicaciones del CSCR 2010. Los desplazamientos obtenidos por medio del método de capacidad espectral resultaron ser considerablemente mayores que los obtenidos por medio del análisis espectral tradicional. Lo anterior podría conllevar a una menor capacidad en las conexiones entre la losa y las columnas y al incumplimiento en los límites de deriva del CSCR 2010.Item Comportamiento de tubos cuadrados de acero laminado en frío como conectores de cortante en entrepisos con vigas de acero en sección compuesta(2017) Cambronero Hidalgo, Gary; Poveda Vargas, Alvaro E.En la presente investigación se analizó el comportamiento de cuatro tamaños distintos de tubos cuadrados, 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 tubo cuadrado en función de su área transversal y de la resistencia del concreto en el cual se encuentra embebido. Este proyecto es el cuarto de la línea de investigación acerca del uso de conectores de cortante. En los tres proyectos anteriores se estudió el comportamiento de conectores tipo angular. 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 de los perfiles de acero se basaron en las demandas estimadas para un entrepiso de casa de habitación y a la vez en las demandas esperadas durante los ensayos experimentales. Además, se extrajeron probetas de acero de los tubos utilizados con el fin de determinar sus propiedades de resistencia (esfuerzo de fluencia 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. El factor de seguridad promedio de la expresión obtenida con respecto a la curva de mejor ajuste de los valores alcanzados experimentalmente es 1,18. Finalmente se comparó dicha expresión de capacidad para tubos cuadrados con respecto a la resistencia esperada para conectores tipo espiga lisa y angular.Item Análisis estructural de un sistema de entrepiso de sección compuesta con vigas formadas por secciones de acero laminadas en frío y angulares(2017) Campos Navas, Alberto; Poveda Vargas, Alvaro E.En este estudio se analizó el comportamiento estructural de un sistema de entrepisos de sección compuesta, con vigas formadas por secciones de acero laminadas en frío y angulares, cuando se le colocan conectores de cortante y cuando no se le colocan. Para esto se fabricaron cuatro especímenes experimentales para su posterior falla mediante ensayos de flexión. Los cuatro especímenes fueron fallados aplicándoles dos cargas puntuales en los tercios medios de la luz, de manera que fallaran por flexión. Durante la prueba de laboratorio se extrajeron los gráficos de carga aplicada contra deflexión en el centro del claro. Además se determinaron los valores de carga máxima aplicada para cada espécimen. Con base a los resultados obtenidos se compararon los entrepisos con conectores de cortante y aquellos sin conectores de cortante. Asimismo, se determinó si es necesario o no, la colocación de conectores de cortante en este sistema de entrepisos de sección compuesta.Item Comportamiento de edificios con losas planas y sistemas sismorresistentes de marcos perimetrales(2017) Bogantes Miranda, Iván; Fernández Chaves, Carlos E.En el presente proyecto de Investigación se procedió a analizar el comportamiento de edificios construidos con sistemas de losas planas y marcos perimetrales sometidos a las demandas propuestas por el Código Sísmico de Costa Rica (CSCR-10) y el Código de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE-7). Para la realización de este proyecto, se diseñaron modelos de edificaciones de 4, 6, 8, 10 y 12 niveles, utilizando las recomendaciones de diseño y supuestos correspondientes según lo establecido en el CSCR 2010. Para el análisis de estos modelos se realizó un análisis espectral y luego se procedió a realizar el análisis utilizando el método de capacidad espectral para comparar los resultados obtenidos. El análisis demostró que la metodología del CSCR-10 y su propuesta para losas planas, podría sobrestimar la capacidad de las conexiones losas columna, producto de una subestimación en los desplazamientos de las edificaciones.Item Evaluación del comportamiento a cortante de vigas de concreto externamente reforzadas con fibras de carbono en configuración tipo "U"(2013) Padilla Huete, Javier; Navas Carro, AlejandroEl trabajo realizado se enfoca en evaluar la eficiencia que posee el sistema de polímeros reforzados con fibras de carbono de alta resistencia (CFRP por sus siglas en inglés), con envolvimiento tipo ¿U¿, para mejorar la resistencia en cortante de las vigas de concreto. El trabajo consistió en la fabricación de 6 especímenes (vigas de concreto) idénticos. Cuatro de las vigas fueron reforzadas externamente con el sistema CFRP, con envolvimiento tipo ¿U¿ de la sección transversal. Las vigas se diseñaron y construyeron con aros a una distancia de d/2 y con cuantioso acero longitudinal para evitar la falla por flexión. El refuerzo externo consistió en tiras de fibra de carbono (SikaWrap 300c) de 10 cm de ancho, espaciadas a cada 15 cm, y se adhirieron con el epóxico SikaDur 300. La prueba consistió en cargar la viga con carga puntual, monotónica y creciente, en estado simplemente apoyada. La carga se aumentó constantemente hasta provocar la falla de la viga y con esto obtener información de la carga máxima soportada, modos de falla, curvas de esfuerzo contra deflexión y agrietamiento. Los resultados se analizaron para obtener información de la resistencia aportada por el sistema CFRP, y su contribución al comportamiento de las vigas al ser cargadas.Item Comparación de métodos aproximados y el método de Elementos Finitos en la estimación de fuerzas internas debidas a cargas laterales en muros de mampostería con aberturas(2016) Ramírez Sanabria, Luis Diego; Poveda Vargas, Alvaro E.El método de Modelado por Elementos Finitos (MEF), a través de un programa computacional, permite hallar las cargas internas (cortante, momento flector y carga axial) en muros de mampostería con aberturas sujetos a fuerzas laterales, con una gran exactitud. Sin embargo, su uso para viviendas y edificios de 3 o menos niveles es limitado. Existe una serie de métodos conocidos como La Franja, Analogía del Resorte, Colapso Plástico y el método de Abrams que permiten aproximar estas fuerzas, sin embargo, se desconoce el grado de exactitud. La Asociación de Mampostería de Concreto de California y Nevada (CMACN), en 2009, realiza una comparación entre los resultados obtenidos por los métodos y MEF, sin embargo, las condiciones del muro ensayado y del modelo de Elementos Finitos no son válidas para Costa Rica o no son presentadas del todo. Se genera un espécimen de muro con buques de puertas y ventanas, y por lo tanto, con grupos de pilares dispuestos en serie y paralelo. Este espécimen se adecua a la realidad constructiva del país y se apega en todo momento a los lineamientos y recomendaciones del Código Sísmico de Costa Rica 2010. La revisión de las cargas axiales por el método de Abrams lleva a generar una propuesta para el cálculo del momento de volcamiento, parámetro de entrada del método. Para ello, se calibra un brazo de palanca, en adelante nombrado como brazo de palanca de Abrams (dABRAMS). Finalmente, se generan comparativas entre los resultados de los distintos métodos y se presentan cifras porcentuales de variación. La validez del modelo de Elementos Finitos y, en consecuencia, la validez de las comparaciones se revisa mediante un análisis de convergencia del modelo.Item Evaluación del comportamiento al cortante de vigas de concreto armado sub-reforzadas transversalmente con reforzamiento externo de fibras de carbono por medio de envoltura en "U"(2015) González Hidalgo, Víctor Isaac; Navas Carro, AlejandroSe propone evaluar el aporte del sistema de Polímeros Reforzados con Fibra de Carbono (CFRP por sus siglas en inglés), a la resistencia al cortante de vigas de concreto armado rectangulares, sub reforzadas transversalmente. Para la evaluación del aporte al cortante del sistema CFRP, se elaboraron seis vigas a escala natural, de 3 metros de largo por 35 centímetros de peralte y 20 centímetros de ancho. Los especímenes se construyeron con las mismas características y fueron diseñados para que la falla por esfuerzos de cortante sucediera mucho antes que la falla por esfuerzos de flexión. Posteriormente se le aplicó reforzamientos externo con fibra de carbono a cuatro de los seis especímenes y se llevaron todos a la falla por medio de la misma configuración de carga. Se tomaron los dos especímenes sin reforzar como vigas de control, y los restantes cuatro se utilizaron para evaluar el aporte al cortante de la fibra de carbono o CFRP. Con los ensayos se logró comparar los valores teóricos con los experimentales, analizar el comportamiento al cortante de todos los especímenes, y corroborar que la aplicación del reforzamiento externo con fibras de carbono generó un aporte a la resistencia al cortante para todas las muestrasItem Diseño de máquina universal de pruebas de esfuerzo cortante cíclica para paredes estructurales rectangulares a escala reducida según la norma ASTM E2126-11(2014) Araya Castro, Esteban; Solano Ramírez, Asdrúbal; Zúñiga Murillo, Juan Carlos; Villarreal Castro, MauricioEl presente trabajo de graduación pretende buscar una solución a una necesidad del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (LanammeUCR) relacionada con los ensayos en modelos estructurales. En unos de sus ensayos comunes el LanammeUCR realiza pruebas a muros de concreto a escala real con el objetivo de caracterizar el posible comportamiento de los materiales durante un evento sísmico. Existe actualmente una máquina de pruebas que permite realizar ensayo en muros de concreto a escala real, sin embargo, cada prueba con dicho equipo tiene un valor monetario muy elevado. Igualmente estudiantes de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica realizan la misma prueba a escala reducida en un laboratorio del LanammeUCR. Dichas pruebas son realizadas con equipo hidráulico manual lo que dificulta mucho el proceso y reduce su exactitud. Desde esta perspectiva el presente proyecto se torna importante pues reduce el tiempo de los ensayos y la toma de datos se automatiza. El funcionamiento del equipo según las pruebas de la norma ASTM E2126-11 es sencillo en operación, pero de cuidadosa ejecución. El sujeto de pruebas en este caso es un muro de concreto a escala. El equipo debe contar con un actuador que ejerza fuerza tanto en avance como en retroceso en velocidades y desplazamientos programables en un extremo del muro. Dicha velocidad debe ser constante a pesar de la resistencia ejercida por el muro. Estos muros a escala se prueban hasta la falla por lo que se tratan de ensayos destructivos. El diseño de la máquina universal de pruebas consta de tres partes principales: hidráulica, adquisición de datos y manual de mantenimiento. Primero se diseñó un sistema de potencia hidráulico el cual incluye un sistema de control que permite compensar las fuerzas externas ejercidas por el sujeto de pruebas y control de velocidad de avance y retroceso constante. Se añadieron modelos de referencia...