Escuela de Ingenieria Civil

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Browsing Escuela de Ingenieria Civil by browse.metadata.advisor "Benjumea Royero, José Miguel"

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    Análisis del efecto del ángulo de ataque de perforación en la estabilidad geomecanico de formaciones naturalmente fracturadas utilizando un modelo de elementos finitos
    (Universidad Industrial de Santander, 2015) Mantilla Hernández, Hernan Dario; Benjumea Royero, José Miguel
    La perforación direccional de pozos de hidrocarburos en campos con formaciones fracturadas o laminadas se ha convertido en un reto para la industria del petróleo debido a la alta complejidad de las operaciones. Por tanto, la geomecánica de perforación, disciplina de la ingeniería competente para el análisis de dichos efectos, cumple un papel importante en la planeación y cálculos de ingeniería previos a la construcción de un pozo, permitiendo determinar una inestabilidad aceptable de la formación de roca asociada a la inclinación del pozo e inclinación de las fracturas naturales o laminaciones. En este trabajo se pretende analizar el efecto del ángulo de ataque de perforación en la estabilidad geomecánica de formaciones con fracturas naturales o con laminaciones, empleando un modelo de elementos finitos y el software de simulación Abaqus@. El análisis de los modelos de simulación, realizado en tres inclinaciones de perforación diferentes, permitió establecer relaciones, directas e indirectas entre el ángulo de ataque y la estabilidad del pozo. Se relacionaron variables de análisis como los esfuerzos compresivos y de corte, las deformaciones y la falla en las fracturas de la roca durante la perforación. Los resultados muestran que a mayores inclinaciones de perforación mayor puede llegar a ser la inestabilidad del pozo.
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    Análisis paramétrico de la respuesta estructural de un puente extradosado frente a la rotura accidental de un cable
    (Universidad Industrial de Santander, 2015) Buelvas Moya, Homer Armando; Benjumea Royero, José Miguel
    A pesar del uso incrementado de puentes extradosados, uno de los efectos dinámicos que poco se ha estudiado en estos tipos de puentes es la rotura de cables ocasionados por efectos externos accidentales (explosiones, incendios, ataques terroristas u otros hechos aislados). Este suceso puede afectar el diseño y comportamiento estructural de su tablero, torres, pilas y tirantes, por lo que para llenar este vacío de conocimiento se realiza esta investigación, en la cual, se presenta un análisis paramétrico de la respuesta dinámica de puentes extradosados frente a la rotura accidental de un cable, teniendo en cuenta la variación de la rigidez en el tablero, el tipo de suspensión y el modo de anclaje de los tirantes, y tomando como base la revisión literaria para las definiciones de los enfoques de estudio del comportamiento del puente: el análisis seudo-estatico y el análisis dinámico. Mediante la presente investigación, se plantea que el uso del análisis dinámico para realizar el cálculo teórico del DAF recomendado por las normativas AASHTO y PTI, indica que este factor no es suficiente para predecir la respuesta estructural ante la condición accidental de la rotura del cable en puentes de tablero rígido o flexible y por lo cual no es conveniente usar un DAF a 2 en todos los elementos del puente, sino realizar un análisis dinámico de la estructura. Adicional a esto, al comparar el comportamiento del puente extradosado ante los enfoques seudo-estatico y dinámico, este último predice mejor el comportamiento final del puente, afectando tablero, pilas y tirantes distintivamente, pero sin ocasionar en general mayores efectos que la envolvente de la resistencia ultima; solo en cercanías a los puntos de rotura del cable, unión pila-tablero y en cercanías a los apoyos laterales se presentan comportamiento atípicos.
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    Desplazamiento sísmico inelástico de puentes de voladizos sucesivos en Colombia durante construcción y en condición terminada
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-13) Bravo Rivera, Juan David; Benjumea Royero, José Miguel; Consuegra Gómez, Fabián Andrés; Riveros Jerez, Carlos Alberto; Correal Daza, Juan Francisco
    Los puentes viga cajón colombianos se encuentran expuestos a riesgo sísmico considerable puesto que varias regiones de este país han sido clasificadas como zonas de amenaza sísmica moderada a alta. Esta condición demanda el uso de metodologías de análisis precisas y detalladas para estimar el comportamiento sísmico de puentes durante la etapa de diseño. El análisis dinámico no lineal es la metodología más refinada para estimar la respuesta inelástica de estructuras. No obstante, su alto costo computacional impide que su uso se pueda extender a la práctica. Por esta razón, en esta investigación se evaluaron dos metodologías simplificadas, computacionalmente eficientes, basadas en sistemas de un grado de libertad (SDOF) para determinar los desplazamientos sísmicos inelásticos de cuatro puentes de viga cajón en la condición completa y durante dos etapas constructivas. La primera consistió en sistemas elásticos sobre los cuales se modificó la rigidez a flexión de las columnas. La segunda consistió en modelos inelásticos que permiten estimar la respuesta cíclica del puente mediante las reglas de histéresis elástico-perfectamente plástico (EPP), Q-Hysteretic (QHyst), Pivot y Pivot3Linear. Este enfoque se implementó solo para la condición completa de los puentes. Los modelos simplificados se validaron mediante modelos detallados de OpenSees. Los resultados mostraron que es posible estimar los desplazamientos sísmicos inelásticos de puentes viga cajón empleando modelos SDOF elásticos con una precisión de hasta 20% para los puentes completos y de hasta 30% para las etapas constructivas. Mediante los modelos simplificados inelásticos se encontró que cuando los puentes completos presentan una demanda de ductilidad de desplazamiento (μ) menor a 1.5, el modelo Pivot3Linear proporciona desplazamientos máximos con diferencias menores a 12%, mientras que para valores de μ >1.5 el modelo de histéresis Pivot proporciona desplazamientos con diferencias menores a 10%, respecto a aquellos calculados en el modelo de referencia.
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    Efecto de la capacidad de disipación de energía seleccionada en el desempeño sísmico por desplazamiento de edificaciones con sistema muros de carga en zonas de sismicidad intermedia
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Uribe Hernández, Sandra Liliana; Sotelo Monroy, Fredy Saúl; Benjumea Royero, José Miguel; Osorio Bustamante, Edison; Valencia Mina, William
    El reglamento colombiano de construcción sismo resistente (NSR-10) permite reducir las fuerzas sísmicas durante el diseño de edificaciones. Para esto se usa el coeficiente de disipación de energía (R), el cual depende del sistema de resistencia sísmica y la capacidad de disipación de energía esperada. La NSR-10 asocia un grado mínimo de capacidad de disipación de energía (mínima, moderada y especial) a cada zona de amenaza sísmica (baja, intermedia y alta, respectivamente).Esto deja abierta la posibilidad de usar un mayor grado de disipación al mínimo establecido en la norma para una determinada amenaza sísmica. Estudios previos han demostrado que el uso de un coeficiente de disipación de energía y requisitos detallados para capacidades superiores al grado mínimo en zonas de amenaza sísmica intermedia, puede resultar en la reducción de las cantidades de obra de la estructura; sin embargo, el efecto de este enfoque de diseño en el desempeño sísmico de la edificación no ha sido investigado. Por tal razón, en este trabajo se compara la capacidad de desplazamiento de una edificación de 15 pisos diseñados para una zona de amenaza sísmica intermedia con capacidades de disipación moderada y especial. El sistema estructural del edifico consiste en muros de concreto reforzado diseñado de acuerdo con las disposiciones del reglamento colombiano NSR-10. La edificación fue modelada mediante elementos finitos. La capacidad de desplazamiento para los casos moderado y especial se calcularon mediante un análisis no lineal estático siguiendo los requisitos de la guía ASCE / SEI 41-17. Entre los resultados encontrados se evidenció que la edificación con capacidad especial presentó una mayor capacidad de desplazamiento que la de capacidad moderada.
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    Efecto de la capacidad de disipación de energía seleccionada en el desempeño sísmico por desplazamiento de edificaciones con sistema muros de carga en zonas de sismicidad intermedia
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Uribe Hernández, Sandra Liliana; Benjumea Royero, José Miguel; Sotelo Monroy, Fredy Saúl
    El reglamento colombiano de construcción sismo resistente (NSR10) permite reducir las fuerzas sísmicas durante el diseño de edificaciones. Para esto se usa el coeficiente de disipación de energía (R), el cual depende del sistema de resistencia sísmica y la capacidad de disipación de energía esperada. La NSR10 asocia un grado mínimo de capacidad de disipación de energía (mínima, moderada y especial) a cada zona de amenaza sísmica (baja, intermedia y alta, respectivamente).Esto deja abierta la posibilidad de usar un mayor grado de disipación al mínimo establecido en la norma para una determinada amenaza sísmica. Estudios previos han demostrado que el uso de un coeficiente de disipación de energía y requisitos detallados para capacidades superiores al grado mínimo en zonas de amenaza sísmica intermedia, puede resultar en la reducción de las cantidades de obra de la estructura; sin embargo, el efecto de este enfoque de diseño en el desempeño sísmico de la edificación no ha sido investigado. Por tal razón, en este trabajo se compara la capacidad de desplazamiento de una edificación de 15 pisos diseñados para una zona de amenaza sísmica intermedia con capacidades de disipación moderada y especial. El sistema estructural del edifico consiste en muros de concreto reforzado diseñado de acuerdo con las disposiciones del reglamento colombiano NSR10. La edificación fue modelada mediante elementos finitos. La capacidad de desplazamiento para los casos moderado y especial se calcularon mediante un análisis no lineal estático siguiendo los requisitos de la guía ASCE / SEI 4117. Entre los resultados encontrados se evidenció que la edificación con capacidad especial presentó una mayor capacidad de desplazamiento que la de capacidad moderada.