Ingeniería y Arquitectura
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Item Análisis modal operacional de un edificio utilizando el programa computacional ARTeMIS Modal(2023) Padilla Benavides, María Fernanda; Esquivel Salas, Luis CarlosEste proyecto consiste en una guía para la instrumentación de un edificio utilizando la técnica de sensores ambulantes para la obtención de sus parámetros modales debido a vibraciones ambientales, mediante el uso del programa computacional ARTeMIS Modal, en el dominio de la frecuencia y el tiempo. Las mediciones de aceleración se llevaron a cabo por medio de cuatro acelerógrafos triaxiales modelo TitanSMA proporcionados por el Laboratorio de Ingeniería Sísmica de la Universidad de Costa Rica (LIS-UCR), los cuales se utilizaron en seis configuraciones diferentes, una por cada nivel del edificio. En la técnica de sensores ambulantes se utilizó un acelerógrafo de referencia en el nivel más alto. El procesamiento se realizó utilizando dos programas computacionales: Geopsy y ARTeMIS Modal, con los cuales no se encontró diferencia, y el análisis modal se efectuó con ARTeMIS Modal, donde se identificaron cinco modos de vibración mediante el análisis espectral, mientras que en el dominio del tiempo los resultados no fueron consistentes. Para la validación de resultados se utilizó el Criterio de Aseguramiento Modal (MAC), con lo que se obtuvo ciertas coincidencias en algunos de los modos entre los dos dominios diferentes (tiempo y frecuencia), y se lograron verificar los valores obtenidos en el análisis espectral con los diferentes métodos.Item Construcción y comportamiento dinámico de un sistema estructural de tres grados de libertad para uso académico(2017) Montero Rambla, Alberto; Castillo Barahona, RolandoEn el año 2013, el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica adquiere cuatro mesas vibratorias portátiles en conjunto con un sistema de adquisición de datos con el fin de impulsar la investigación y el estudio de la dinámica de estructuras, sin embargo, hasta la fecha no se han publicado manuales o guías de laboratorio que faciliten la implementación de las mesas vibratorias en la práctica docente. El objetivo de este proyecto de investigación es crear un módulo de laboratorio en conjunto con toda la documentación necesaria para que cualquier estudiante o docente de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica pueda realizar una prueba con cargas dinámicas utilizando las mesas vibratorias y el sistema de adquisición de datos. Como resultado del proyecto se construyó un modelo de 3 grados de libertad, en cual se realizaron diversas pruebas para definir sus propiedades dinámicas de : amortiguamiento, rigidez, frecuencias naturales y formas modales. Estas pruebas se utilizaron como base en la redacción de un manual del estudiante y el profesor para la caracterización de las propiedades dinámicas en modelos de varios grados de libertad. Los manuales del estudiante y profesor son complementados con guías sobre el uso de la mesa vibratoria y el sistema de adquisición de datos necesario para poder cuantificar la respuesta del modelo ante una carga dinámica.Item Identificación de modos de torsión de tres edificios de concreto reforzado empleando la medición de vibraciones ambientales y el análisis espectral(2018) Godfrey Montero, Richard Eduardo; Schmidt Díaz, VíctorEste proyecto consiste en la identificación de frecuencias naturales asociadas a modos de torsión en tres estructuras de concreto reforzado de 5, 6 y 16 niveles de elevación. Para ello se propuso medir la respuesta estructural de los edificios al ser sometidos a vibraciones ambientales. Basándose en estos registros de aceleración y la teoría del análisis espectral se identificaron las frecuencias y los modos naturales de vibración. Específicamente, se han usado el método básico (BFD) y de descomposición en el dominio de la frecuencia (FDD). Los registros de aceleración fueron adquiridos mediante el uso de tres acelerógrafos triaxiales de la marca Guralp. Estos instrumentos fueron suministrados por el Laboratorio de Ingeniería Sísmica de la Universidad de Costa Rica (LIS-UCR). Para la adquisición de los datos se usaron dos configuraciones de instrumentos. La primera configuración consistió en la colocación de un acelerógrafo en la base, uno en un nivel intermedio y otro próximo a la azotea, todos estos sobre un mismo eje vertical cercano al centro de rigidez. Mientras que, en la segunda configuración en una misma planta se sitúo un acelerógrafo sobre el centro de rigidez y otros dos en los extremos. Mediante la primera configuración se identificaron las frecuencias naturales asociadas a modos de flexión, y con la segunda a modos de torsión. Para cada edificio se identificaron al menos tres modos de vibración en un rango de frecuencias comprendido entre 1,0 Hz y 8.0 Hz. Los modos con mayor densidad espectral se exhibieron entre las frecuencias de 1,0 Hz y 3,0 Hz. De las formas modales se determinó que, conforme aumenta la irregularidad la cantidad de modos acoplados incrementan. El acoplamiento se da entre modos de flexión y de torsión, principalmente. La alta presencia de los modos de torsión evidencia la existencia del efecto de torsión.Item Determinación de la rigidez efectiva en una vivienda de mampostería de concreto integral a partir de mediciones de vibraciones ambientales(2019) Vásquez Rodríguez, Albert Josué; Hidalgo Leiva, Diego A.El proyecto consiste en la identificación de frecuencias naturales asociadas a una vivienda de mampostería de concreto integral de dos niveles a partir de mediciones de vibraciones ambientales. Mediante el procesamiento de las señales obtenidas en campo y la teoría del análisis espectral se identificaron las frecuencias de vibración asociadas a la estructura. El método utilizado para el análisis modal es el método básico en el dominio de la frecuencia. Las señales de aceleraciones registradas en campo se obtuvieron haciendo uso de acelerógrafos triaxiales marca Guralp y Nanometrics, los cuales fueron suministrados por el Laboratorio de Ingeniería Sísmica de la Universidad de Costa Rica. Se diseñaron dos pruebas para la identificación de las frecuencias naturales de la vivienda, una asociada a los modos de flexión y otra para los modos de torsión. El procesamiento de las señales para la obtención de los resultados experimentales se llevó a cabo mediante el programa computacional Matlab. Se desarrolló un modelo estructural de la vivienda aplicando el método de modelación del marco equivalente, esto con el fin de calibrar dicho modelo a partir de la frecuencia natural experimental asociada al primer modo traslacional de la estructura. A partir del procesamiento de las señales medidas en campo se obtuvo una frecuencia de 15,0 Hz asociada a un modo traslacional de la estructura, específicamente, la forma modal en dirección del eje débil de la vivienda. En general, se considera que la poca energía espectral asociada a las vibraciones ambientales que experimenta la vivienda, así como la alta rigidez de la estructura, dificulta la lectura satisfactoria de los espectros obtenidos.Item Evaluación del nivel de confortabilidad en entrepisos ante vibraciones aplicando las normas ISO 2631-2, DIN 4150-2 y BS 6472-1(2018) Ulate Castro, José Pablo; Schmidt Díaz, VíctorEste proyecto consiste en la evaluación del nivel de confort ante vibraciones en los entrepisos de seis edificaciones, aplicando las normativas ISO 2631-2:2003, DIN 4150- 2:1975 y BS 6472-1:2008. Para ello se ejecutaron mediciones utilizando acelerógrafos triaxiales marca Guralp, suministrados por el Laboratorio de Ingeniería Sísmica de la Universidad de Costa Rica (LIS- UCR). Específicamente se registraron las magnitudes de vibración tanto en condición de uso como ambiental de dos puentes peatonales, un condominio residencial, un recinto de oficinas, un gimnasio de actividades rítmicas y un centro comercial. En cada estructura se evaluó el nivel de confort experimentado por los usuarios aplicando las metodologías de evaluación expuestas en las normativas. Asimismo, se determinaron las frecuencias fundamentales de oscilación de los entrepisos evaluados mediante vibraciones ambientales, los cuales fueron clasificados conforme al valor de su frecuencia fundamental de oscilación según la norma BS 6472-1:2008. Además, con base en la experiencia y conocimiento adquiridos, se recomendó la norma de mejor desempeño para el entorno nacional utilizando un análisis de funcionalidad de las normativas aplicadas.Item Análisis de vibraciones provocadas por la acción de caminar en entrepisos de sección compuesta(2012) Esquivel Salas, Luis Carlos; Miranda Jenkins, Pío AlbertoEn este trabajo se analizaron las vibraciones en entrepisos de sección compuesta provocadas por la acción de caminar. Para esto se estudiaron cuatro métodos teóricos sobre análisis de vibraciones, a saber, el método de Murray del AISC, los métodos General y Simplificado del SCI y el método Manual del HIVOSS. Se tuvo como objetivo el determinar cuál de estos métodos se ajusta mejor a la repuesta vibratoria real de un entrepiso. Para esto se realizaron pruebas dinámicas a tres entrepisos del Gran Área Metropolitana, de las cuales se obtuvieron las frecuencias naturales para el modo 1 y 2 por medio del método de Fourier. Estas frecuencias naturales medidas en sitio se compararon con las estimadas por cada uno de los métodos teóricos, para luego determinar el porcentaje de error asociado. Como conclusión se obtuvo que el método de Murray tiene el menor porcentaje de error asociado en el cálculo la frecuencia natural fundamental de un entrepiso. Se observó que para los entrepisos estudiados, el método Manual produce las mismas evaluaciones que el de Murray, por lo que se propone como una herramienta útil en las etapas tempranas del diseño. Así mismo, se comprobó que se debe tomar en cuenta la rigidez de los acabados de piso para los cálculos de la frecuencia natural fundamental.Item Análisis modal operacional y calibración del modelo estructural del puente sobre el Río Grande en la Ruta Nacional No. 27(2016) Garita Durán, Hellen; Liu Kuan, Yi ChengEn este proyecto se identifican los parámetros dinámicos y se realiza un monitoreo del puente sobre el río Grande. Se eligió esta estructura debido a que se encuentra sobre la Ruta Nacional No. 27 que comunica San José, con el principal puerto del pacífico costarricense, Caldera. El LanammeUCR realizó una inspección visual del puente en el 2013. Las inspecciones visuales aunque son de gran importancia, tienen la limitante de que no permiten cuantificar la capacidad real de cargas o el grado de deterioro con el que cuenta un puente. El Monitoreo de Salud Estructural permite cuantificar la variación en la rigidez de la estructura y con esto, determinar su estado real. En este Proyecto de Graduación se realizó una revisión de la literatura técnica del método de identificación subespacial estocástica. El insumo necesario para la ejecución del método fueron los registros de las vibraciones ambientales. Se realizó el diseño de las configuraciones de sensores para la instrumentación en el campo. Posteriormente se obtuvieron los registros de vibraciones inducidas por cargas ambientales del puente, de forma sincronizada. Estas señales se procesaron con el fin de eliminar registros anómalos que pudieran alterar los resultados. Luego se efectuó un análisis modal operacional de la estructura mediante métodos estocásticos de subespacios. Paralelamente se realizó un modelo analítico del puente en un programa de análisis estructural con base en sus planos para la construcción. Del modelo se obtuvieron las propiedades modales analíticas que se compararon con las experimentales. Finalmente se calibró el modelo analítico. El modo fundamental de la estructura en el momento de la toma de datos correspondió al primer modo de flexión vertical y tenía una frecuencia de 1,26 Hz. En total se identificaron 12 modos de flexión vertical y 6 de torsión a partir del método estocástico de subespacios. ...Item Determinación de los parámetros dinámicos de la sección atirantada del puente La amistad de Taiwán sobre el río Tempisque mediante método de identificación de sistemas multivariables(2016) Irías Mata, Marisol; Liu Kuan, Yi ChengEl trabajo consistió en realizar el análisis modal operacional de la sección atirantada del puente sobre el río Tempisque ubicado en la ruta nacional No. 18, construido en el periodo 2000-2003, bajo la condición de vibraciones ambientales, utilizando el método de identificación de sistemas de subespacios estocástico mediante covarianza (SSI-COV). Se registraron las aceleraciones verticales en 50 puntos a ambos costados de la calzada así como las aceleraciones trasversales y longitudinales en 10 nodos de la superestructura. Para las mediciones se utilizaron 33 acelerómetros uniaxiales conectados alámbricamente a cuatro controladores (cRIO), los cuales de manera inalámbrica se conectan con el nodo usuario para transferir los datos. Dada las limitaciones del equipo, se midieron 3 configuraciones para abarcar la longitud del puente y posteriormente, se empataron las formas modales. Al utilizar los métodos FDD y SSI-COV se identificaron los parámetros modales operacionales de la estructura a partir de los registros de aceleración tomados los días 25 y 26 de enero del año 2016. Se identificaron en total 17 modos de vibración en un rango de frecuencias de 0 a 10 Hz. 10 modos correspondieron a modos de flexión vertical y 7, a modos de torsión. Como complemento, se desarrollaron modelos analíticos, en el programa computacional CSI BRIDGE, con elementos tipo marco y tipo cascarón para modelar la superestructura con el objetivo de identificar y comprobar los modos operacionales identificados experimentalmente. Se obtuvieron valores de MAC mayores a 0.8 para la gran mayoría de los modos de vibración identificados.