Ingeniería y Arquitectura
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Item Desarrollo de un marco de trabajo para la implementación del diseño balanceado de mezclas en Costa Rica(2023) Barrantes Matamoros, Oscar Felipe; Sequeira Rojas, WendyEl objetivo de esta investigación fue desarrollar un marco de trabajo para la implementación del diseño balanceado de mezclas en Costa Rica a través de un marco de trabajo, analizar el estado de la práctica referente al diseño balanceado de mezclas a nivel internacional y nivel nacional, evaluar de forma documental y experimental las ventajas y desventajas del diseño de mezcla balanceada en comparación con las metodologías de diseño Marshall, Superpave, utilizadas actualmente en Costa Rica, elaborar una propuesta de guía para la práctica del diseño balanceado de mezclas para su implementación a nivel nacional y elaborar una guía que contenga los principales pasos que se deben seguir para que se realice una adecuada implementación del diseño balanceado de mezclas en Costa Rica. Para llevar a cabo esta investigación se llevó a cabo un diseño de mezcla asfáltica, al cual se le aplicaron ensayos como Tensión diametral, Viga a fatiga y Rueda de Hamburgo como algunas de los ensayos utilizados en el Diseño Balanceado de Mezcla que tiene como finalidad optimizar el contenido de asfalto para encontrar el punto de intersección entre el diseño enfocado en prevenir el agrietamiento por fatiga y la deformación permanente. Esta nueva metodología no deja de lado la importancia de la volumetría, sin embargo, hacer uso de ésta como guía, no es determinante en el diseño balanceado. Fue necesario conocer las condiciones actuales de los laboratorios encargados de controlar y verificar la calidad de la mezcla asfáltica y su capacidad de implementar ensayos para medir deformación y fatiga.Item Análisis de la resistencia contra fatiga en conexiones bridadas circulares con rigidizadores sujetas a carga axial(2022) López Campos, Graciela; Abarca Quesada, Denis AlejandroAnálisis comparativo para evaluar el efecto del uso de rigidizadores en las cargas en el perno y la resistencia contra la fatiga en la soldadura en una brida bajo carga axial, por medio de un modelo paramétrico no lineal de elementos finitos utilizando el software ANSYS y análisis adimensional para diferentes configuraciones. Este modelo es no lineal debido a que una vez la carga se aplica el contacto entre bridas deja de ser completo. Los resultados indican que el uso de rigidizadores no provoca un efecto significativo en la disminución en el esfuerzo en la soldadura inferior o la carga en los pernos comparado con los casos sin rigidizadores. En su lugar, la influencia del aumento del grosor de la brida y la cantidad de pernos en la disminución del esfuerzo en la soldadura y la carga puede llegar a ser de hasta un 40 % y 60 % respectivamente.Item Correlación de los resultados de ensayo de flexión en 4 puntos con distintos parámetros del ensayo de flexión semicircular(2021) Corazzari Herrera, Gianluca; Aguiar Moya, José PabloEste proyecto se enfocó en analizar la correlación entre los resultados del ensayo de flexión en 4 puntos y el ensayo de flexión semicircular (SCB), así como la relación de estos resultados de ensayo con los parámetros volumétricos de la mezcla y un análisis de la variabilidad de estos procedimientos. La finalidad de este trabajo era generar límites de fatiga de mezcla asfáltica, congruentes con los establecidos en el CR-2010 para el ensayo de flexión en 4 puntos, pero, en términos del ensayo SCB. Para esto, se realizó una revisión del estado de la cuestión en materia de fatiga de mezcla asfáltica y de la relación de estos resultados de ensayo. Seguidamente se recolectaron resultados de ensayo disponibles en el LanammeUCR para aquellas muestras a las que se les haya realizado tanto el ensayo de flexión en 4 puntos como el ensayo de flexión semicircular. Una vez se obtuvieron los datos, se procedió a analizar la variabilidad de los resultados de ensayo, así como sus correlaciones entre sí y con los parámetros volumétricos. Se encontró que los resultados de flexión semicircular tienen menor variabilidad que los resultados de flexión en 4 puntos, siendo los menos variables la energía de deformación y el índice de resistencia al agrietamiento. Los resultados de flexión semicircular también mostraron tendencias esperadas respecto a los parámetros volumétricos de la mezcla, mientras que los de flexión en 4 puntos mostraron una débil correlación. También se determinó que los resultados de flexión semicircular y los de flexión en 4 puntos siguen una correlación esperada. Sin embargo, debido a la gran dispersión de estas correlaciones, se decidió que no era adecuado utilizar los modelos encontrados para predecir los resultados del ensayo SCB en función del ensayo de flexión en 4 puntos y, por consiguiente, generar los límites del CR-2010 en términos de los indicadores del ensayo SCB.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 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.Item Comparación de procedimientos de ensayo para determinar la resistencia al agrietamiento por fatiga en mezclas asfálticas en caliente(2016) Arrieta Méndez, Andrey Gerardo; Vargas Nordcbeck, AdrianaLa evaluación del agrietamiento por fatiga en laboratorio permite asegurar y verificar si las Mezclas Asfálticas en Caliente (MAC) utilizadas para la construcción de carreteras son resistentes a la fatiga. No hay muchos ensayos de laboratorio estandarizados o con protocolos universalmente adoptados para la evaluación del comportamiento por fatiga. El objetivo principal de este estudio fue realizar una comparación de procedimientos de ensayo para determinar la resistencia al agrietamiento por fatiga en mezclas asfálticas en caliente, para lo cual se realizaron comparaciones y correlaciones con los resultados obtenidos y se determinaron ventajas y desventajas de los ensayos. Se evaluaron tres ensayos de evaluación por fatiga, el ensayo de vigas a flexión en 4 puntos, el ensayo Overlay y el ensayo a flexión semicircular repetida (RSCB). Se utilizaron 4 tipos de mezclas (control, modificada con polímero SBS, modificada con polímero SBS y antidesnudante y modificada con polímero SBS y cal) y dos granulometrías diferentes (9,5 mm y 12,5 mm de tamaño máximo nominal (TMN)). Los resultados de los ensayos RSCB y Overlay muestran una clasificación del comportamiento a la fatiga similar y adecuada según las propiedades de las MAC. Los ensayos de vigas presentan resultados inadecuados en algunas mezclas. El tamaño y forma de los especímenes, la duración y configuración de la prueba y los coeficientes de variación obtenidos son ventajas del ensayo RSCB con respecto a los ensayos Overlay y el de vigas. Los modelos de predicción de los resultados de los ensayos presentan indicadores estadísticos adecuados y por lo tanto constituyen una alternativa de adecuada para la obtención o predicción de resultados y uso en procedimientos de diseño.Item Modelos de desempeño en pavimentos rígidos(2016) Miranda Villegas, José MauricioEn este proyecto se caracterizaron agregados y cementos para tres tipos de mezclas diferentes, se realizaron ensayos estáticos y ensayos dinámicos de módulo dinámico y fatiga para obtener tres modelos de fatiga. Se desarrolló además, un modelo genérico de fatiga a partir de todos los ensayos de fatiga elaborados. Se modeló una estructura de pavimento mediante el software ISLAB2000 y el programa ApRIGID 1.0. Los esfuerzos calculados proporcionaron relaciones de esfuerzo muy bajas, las cuales al aplicarles los modelos de fatiga calculados dan muchas repeticiones de carga admisibles por lo que se concluyó que un pavimento típico difícilmente va a fallar por fatiga, y se debe investigar los demás problemas por que fallan los pavimentos rígidos. Se realizó una investigación sobre los procedimientos de diseño de la guía del MEPDG ( Mechanistic Empirical Pavement Desingn Guide), se concluyó que para el desarrollo de metodologías mecanicistas aplicables a Costa Rica, tal como la guía de diseño empírico mecanicista de pavimento (CR-ME), es importante considerar todos los elementos que afectan el desempeño de los pavimentos rígidos, desde las características del tráfico, las condiciones climáticas, los aspectos concernientes al diseño estructural y las propiedades de los materiales.Item Análisis de falla y determinación de la causa raíz de la fractura de un cable de acero inoxidable en un dispositivo médico, como respuesta a un evento (queja) reprtable ante la FDA(2017) Vargas Abarca, Adrián; Hernández Montero, NataliaEl presente trabajo abarca el análisis de la falla de un cable guía de acero inoxidable, el cual es utilizado durante un procedimiento médico denominado Arterioctomía Rotacional. Esta técnica médica consiste en remover calcificaciones en las venas coronarias con el fin de despejar obstrucciones que imposibiliten el flujo sanguíneo evitando una posible trombosis en los pacientes. El cable guía de acero inoxidable es utilizado como riel para cualquier dispositivo que se tenga que instalar en la obstrucción y como vía para desplazar una fresa rotacional que tiene la función de desgastar las calcificaciones. El caso analizado en este documento se refiere a un cable guía que se quebró dentro del paciente mientras se estaba realizando el procedimiento generando la disección de la vena. Esta disección generó una lesión seria al paciente y se debió recurrir a una intervención más invasiva para poder estabilizar la situación y reparar la vena dañada. Debido a la inconformidad del cliente con el evento descrito se presenta una queja la cual es clasificada como una queja reportable ante la Agencia Federal de Drogas (FDA por sus siglas en inglés) y ante el organismo regulatorio japonés que se conoce como Agencia Farmacéutica y de Dispositivos Médicos (PMDA por sus siglas en inglés). Esto debido a la severidad del evento y a que el evento sucedió en Japón (la FDA pide que cualquier evento adverso de un producto vendible en Estados Unidos sea reportado ante ellos de ser considerado que pudo causar o causó un efecto negativo en el paciente). Al convertirse en un evento reportable ante las agencias regulatoria es obligación de la empresa que manufactura el dispositivo el investigar el evento y en el caso de la FDA es un requerimiento proveer un informe con los resultados principales y determinar si la empresa va a tomar alguna acción de calidad para evitar la recurrencia en el tiempo de eventos similares basado en la severidad, ocurrencia...Item 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...