Ingeniería y Arquitectura
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Item Estudio de vulnerabilidad y restauración del edificio administrativo del Sanatorio Carlos Durán Cartín(2022) Calderón Trigueros, Sophia Valeria; Rojas Ramírez, AllanEl siguiente proyecto se basa en la realización de un estudio de vulnerabilidad para la restauración del antiguo edificio administrativo del Sanatorio Carlos Durán Cartín, el cual tiene más de 100 años de construcción y está declarado Patrimonio histórico – arquitectónico en el 2014. A partir de un escaneo láser se realizó el levantamiento geométrico con alto grado de detalle de la edificación patrimonial formada por cuatro niveles, con un área de construcción total de 1600m2. Se realizaron ensayos no destructivos y metodologías de diagnóstico para caracterizar todos los materiales que conforman los elementos estructurales vigas, columnas, entrepiso y cimentaciones. Así como demás elementos arquitectónicos. Además, gracias a la información obtenida, se realizó un estudio de vulnerabilidad estructural a partir de la evaluación de elementos estructurales y las deflexiones que presenta la estructura. Por otro lado, el estudio de vulnerabilidad realizado permitió generar una serie de recomendaciones de reforzamiento estructural que deben de tomarse en cuenta a la hora de restaurar el patrimonio. A partir de los resultados generados en el proyecto, se pretende producir documentación técnica referente a la edificación con el fin de que se preserve el inmueble y su historia en el campo de la medicina permanezca accesible a futuras generaciones; además, de proporcionar información actualizada del estado del edificio y recomendaciones para su conservación.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 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 Estimación de la dosificación apropiada de ligante asfáltico en la rehabilitación de pavimentos flexibles con uso de geosintético(2016) Solano Rodríguez, Mario Esteban; Loría Salazar, Luis GuillermoSe estimó experimentalmente la dosificación apropiada de ligante asfáltico a utilizar, en la rehabilitación de pavimentos flexibles con sobrecapa asfáltica y materiales geosintéticos, por medio de un ensayo de laboratorio que permitió evaluar este parámetro en interacción con el geosintético. Se generó una metodología de diseño alterna para determinar la dosificación del ligante asfáltico cuando se utiliza esta técnica de rehabilitación, y se definió una especificación a incluir dentro de la normativa costarricense para tal efecto. Primero, se realizó una consulta bibliográfica sobre los materiales geosintéticos utilizados en la repavimentación para el retardo del reflejo de grietas. Posteriormente, se definió una metodología de ensayo de laboratorio para evaluar la adherencia del ligante asfáltico y su interacción entre capas de pavimentos flexibles con el uso del geosintético. Seguidamente, se creó una metodología para la fabricación de probetas formadas por dos capas de mezcla asfáltica, entre las que se extiende una emulsión asfáltica y el geosintético. Se fallaron las probetas con el ensayo de laboratorio definido y se evaluó la resistencia a la adherencia cuando se utiliza un geosintético como sistema de intercapa. Se obtuvieron los valores de dosificación óptima de emulsión asfáltica para las condiciones y materiales que se utilizan en la rehabilitación con sobrecapas asfálticas en el país. Con base en estos resultados se generó una nueva metodología de diseño, por medio de modelos estadísticos de regresión lineal, para estimar la cantidad de ligante asfáltico necesario en la implementación de esta técnica cuando se hace el uso de un geotextil. Finalmente, se propuso una modificación de las secciones del CR-2010, referentes con los geotextiles utilizados para la pavimentación en Costa Rica.Item Evaluación del comportamiento a flexión en losas de puentes reforzadas externamente con fibras de carbono(2017) Carranza Rojas, María Daniela; Navas Carro, AlejandroEn el presente trabajo de investigación se evalúa el aporte del sistema de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) a la capacidad en flexión que genera reforzar losas de puentes de concreto armado. Estas poseen características similares a las de losas de puentes existentes en la Ruta 1 de Costa Rica. Se genera una base de datos con las características principales de losas de puentes existentes en Costa Rica. Con esta información se obtiene el diseño de la losa, simulando una existente. Siguiendo los criterios de diseño del ACI 440.2R-08, se hace el análisis con el fin de verificar que se dé una falla por flexión antes que por cortante. Se construyen tres especímenes de ensayo a escala natural, con dimensiones y condiciones de refuerzo constantes. Las losas poseen dos vanos por lo que se evalúa el comportamiento a flexión en momento máximo negativo y positivo. Una es de control y dos se refuerzan con CFRP, en las zonas donde se genera momento máximo negativo y positivo. Estas poseen refuerzo en la superficie inferior y superior. Se ensayan los tres especímenes bajo dos cargas puntuales y crecientes a 0,9 m del apoyo central, con el fin de obtener las cargas últimas y las curvas carga-deflexión. A partir de los resultados se comparan los valores teóricos con los experimentales, así como los valores obtenidos en otros proyectos de graduación anteriores y se analiza el tipo de falla. Se logra comprobar que la capacidad en flexión de losas de puentes promedio existentes en el país aumenta significativamente con refuerzo del sistema CFRP, sin embargo se debe considerar prioritario el análisis por cortante paralelamente al de flexión.Item Comportamiento a flexión de losas de puentes de concreto, reforzadas externamente con fibras de carbono, luego de ser sometidas a precarga(2017) Fonseca Mojica, Carolina; Navas Carro, AlejandroItem 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 Evaluación del comportamiento de vigas de concreto armado reforzadas externamente con fibras de carbono(2012) Osejo Rodríguez, Jorge; Navas Carro, AlejandroEn este trabajo de investigación se determinó el aporte a la capacidad a flexión que genera el reforzar vigas de concreto armado con sistemas compuestos estructurados con fibras de carbono (CFRP). Se analizó el comportamiento de los especímenes para una falla controlada por flexión en una condición simplemente apoyado. En la fase teórica, se realizaron dos diseños de viga; una viga patrón a la cual no se le agregó ningún refuerzo externo y una viga reforzada con dos capas de tela de fibra de carbono actuando en tensión en la parte inferior del elemento. La viga con refuerzo de fibra de carbono fue diseñada según los criterios del ACI-440.2R-08. La fase experimental consistió en la fabricación de seis vigas de concreto reforzado, con dimensiones y condiciones de refuerzo constantes. Se tomaron dos vigas como el muestreo de la viga patrón y cuatro como muestreo de las vigas con refuerzo de fibra. Se ensayaron los seis especímenes bajo una carga puntual, monotónica y creciente a los L/3 con el fin de obtener las cargas últimas y los gráficos de carga-deflexión. A partir de los resultados experimentales se realiza comparaciones con los valores de capacidad teóricos esperados. También se analiza el tipo de falla que sufrieron los especímenes y los cambios de rigideces que tienen los elementos al ser reforzados a flexión externamente con fibra de carbono. Se concluyó que la capacidad a flexión de vigas de concreto armado aumenta notoriamente con la aplicación de capas de refuerzo de fibras de carbono.Item Cuantificación del efecto de confinamiento de un geosintético en estructuras de pavimento(2011) Leiva Padilla, PaulinaNuevas metodologías de diseño y técnicas constructivas, son necesarias para evitar el deterioro temprano de las carreteras en Costa Rica. El refuerzo de estructuras de pavimento flexible con elementos geosintéticos, pareciera ser una buena solución, ya que se ha demostrado una mejoría en este tipo de estructuras por el aporte mecánico y funcional de este tipo de materiales. En el presente trabajo se pretende, cuantificar el efecto de confinamiento que, materiales geosintéticos aportan a las capas granulares de las estructuras de pavimento flexibles, como un complemento a los resultados obtenidos por Naranjo (2003). Para este fin, se utilizó el método de elemento finito, que es una solución aproximada de la realidad, esto por medio del programa ABAQUS, el cual permite, la introducción de este tipo de elementos a la estructura, capacidad que los programas de análisis de pavimentos tradicionales no poseen. Además, con los datos obtenidos se elaboró un método de diseño basado en análisis estadístico, de manera que el comportamiento real de tales materiales, sea considerado en el diseño de pavimentos, en caso de que este tipo de elementos vayan a ser utilizados. Se comprueba que las metodologías de diseño utilizadas hasta la actualidad, que están basadas en el trabajo realizado por Giroud y Noiray (1981), son erradas, puesto que el aporte mecánico de este tipo de materiales no se da principalmente por el efecto de membrana desarrollado, si no que por el efecto de confinamiento, que se cuantifica en el presente estudio. Los resultados e investigaciones desarrolladas hasta el momento, hacen necesaria la implementación de ensayos experimentales, que logren reproducir de la manera más adecuada las condiciones de trabajo del geosintético, en la configuración propuesta, que es a nivel de la subrasante, y entre las capas granulares, como propone Reyes y Castilla (2001), donde al ...Item Evaluación del comportamiento a cortante en vigas sub-reforzadas transversalmente, reforzadas externamente con fibra de carbono con envoltura perimetral(2015) Obando Alpízar, Daniel Josué; Villalobos Ramírez, FranciscoEn Costa Rica existen actualmente, estructuras civiles que debido a que aproximan o superan su vida útil, son vulnerables a sufrir daños. Por lo tanto surge la necesidad de investigar metodologías novedosas que ayuden a reforzar y readecuar dichas estructuras a los códigos de diseño actuales. En este trabajo se estudia el comportamiento de vigas de concreto sub-reforzadas transversalmente cuando son reforzadas con una configuración de envoltura perimetral de fibra de carbono (CFRP). El programa experimental de esta investigación consiste en la construcción de 6 vigas de concreto reforzado de sección rectangular, de las cuales 4 son reforzadas y 2 se utilizan como vigas de control. Se ensayan las vigas llevándolas hasta el punto de falla aplicando carga monotónica incremental. Se obtiene la capacidad experimental a cortante de las vigas reforzadas con CFRP y de las vigas de control y se comparan estos valores con los predichos teóricamente por la metodología del ACI 440.2R. Se obtiene que el refuerzo de CFRP genera un 63% de incremento promedio en la capacidad a cortante. Las vigas reforzadas con CFRP presentan grietas con anchos máximos de 0,25 mm, mientras que las vigas sin reforzar presentan grietas con anchos máximos de 7 mm. En las vigas de control se observó una falla frágil por cortante, mientras que en las vigas reforzadas con CFRP se observó una falla por flexión, la cual es una falla deseable ya que posee un comportamiento dúctil.