Maestría en Ingeniería Estructural

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Evaluación de la vulnerabilidad sísmica de un puente mixto (celosia metálica y tablero en concreto) a partir de pruebas de vibración ambiental. caso de estudio : antiguo puente Gómez Ortiz, vía Bucaramanga - zapatoca
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Tapias Cáceres, Arnold Hernan; Viviescas Jaimes, Álvaro
La evaluación de la vulnerabilidad de una estructura, permite conocer cuál es su comportamiento actual luego de la acción de diferentes agentes externos durante el tiempo que ha estado en servicio. Estos agentes pueden ser las cargas de viento, sismos, variaciones de temperatura y cargas vehiculares. En nuestro caso particular, se analizará la vulnerabilidad del Puente vehicular Gómez Ortiz mediante su caracterización dinámica experimental, empleando un ensayo de vibración ambiental y su comparación con un modelo numérico desarrollado en un programa de análisis estructural. Las señales obtenidas del ensayo de vibración serán procesadas utilizando programación de Matlab, hasta obtener los resultados de frecuencias por dos metodologías, el espectro de densidad de potencia medio normalizado (ANPSD) y la teoría de identificación de subespacio estocástico (SSI). Adicionalmente, para calibrar el modelo numérico, se utilizarán los valores obtenidos de los ensayos de caracterización de los materiales empleados en la construcción del puente (muestras de concreto y acero, extraídas durante el proceso de demolición). Esto con el fin de conocer nuestros datos de ingreso, para ajustar en el modelo los modos de vibración de la estructura (Frecuencia Fundamental), con los obtenidos en el ensayo de vibración. Una vez calibrado el modelo, se procede a revisar las fuerzas actuantes en los elementos que componen la estructura metálica y se calcula la respectiva fuerza resistente en cada perfil, utilizando el código colombiano de puentes 2014, con el fin de evaluar la vulnerabilidad del puente vehicular.
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.
Diseño de conexiones de estructuras de acero actualizado al reglamento de construcción sismo resistente nsr-10
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Peralta Hernández, Miguel Antonio; Garza Vásquez, Luis
En la actualidad la construcción de estructuras en acero se hace más frecuente debido a las ventajas que presenta frente a otros sistemas constructivos, dentro de ellas están: alta resistencia, elasticidad, ductilidad y la disminución en el tiempo de ejecución de la obra. La excelencia de una estructura en acero está en el correcto diseño y fabricación de las conexiones, ya que deben ser capaces de transmitir cargas axiales, fuerzas cortantes, momentos flectores y finalmente garantizar la integridad estructural. La tesis está organizada de tal forma que permite al lector profundizar cada vez más los criterios y conceptos necesarios para el diseño de conexiones en estructuras de acero. Parte de un repaso básico en donde se explican los criterios de diseño, la concepción de la conexión en cuanto a su comportamiento. Posteriormente se explican los tipos de unión, sea pernada o soldada, y los efectos que tienen las conexiones con carga excéntrica. Cada ejercicio ha sido pensado para que el lector pueda generar sus propias hojas de cálculo, mediante un paso a paso y como herramienta para corroborar resultados de los diversos programas computacionales de diseño de conexiones que existen en el mercado. En los últimos capítulos y para comprender a fondo el diseño de las conexiones sismo resistentes, se realizó el análisis de una estructura en acero, con pórticos resistente a momentos (PRM) en una dirección, donde se diseñaron conexiones precalificadas de Placa de Extremo Extendida y Viga de Sección Reducida (RBS) y Pórticos Arriostrados Concéntricamente (PAC) con capacidad de disipación de energía especial (DES) en la otra dirección, para desarrollar el diseño de la conexión. En resumen, se presenta una guía para diseño de conexiones metálicas típicas en el medio con los requerimientos del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10.
Análisis del comportamiento estructural de un puente viga cajón sometido a acciones sísmicas durante su construcción por voladizos sucesivos
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Suarez Rodriguez, Mario Alejandro; Benjumea Royero, Jose Miguel
En este estudio se analizó el comportamiento estructural de un puente presforzado de sección viga cajón, construido por el método de voladizos sucesivos balanceados con dovelas fundidas en el sitio, frente a cargas permanentes y acciones sísmicas durante construcción y en estado de servicio. Se simuló el proceso constructivo del puente en estudio siguiendo la secuencia de construcción y las solicitaciones definidas en los planos as-built. Se tuvieron en cuenta los efectos diferidos en el tiempo para el concreto de las pilas y el tablero (creep y shrinkage), el efecto p-delta, las pérdidas inmediatas y a largo plazo del presfuerzo, y los tiempos y cargas de ejecución en cada etapa constructiva. En segunda instancia, se estudió la respuesta del puente para el sismo de diseño en la fase de servicio y para etapas intermedias durante construcción, tomando la matriz de rigidez y los estados de esfuerzos de cada etapa en curso. A partir de la comparación de la respuesta sísmica del puente en las diferentes etapas constructivas (parcialmente construido) contra la respuesta del puente en servicio (puente completo) se evaluó la vulnerabilidad sísmica de la estructura. Los resultados encontrados en el presente estudio permiten concluir que la estructura presenta una mayor grado de vulnerabilidad frente a acciones sísmicas durante construcción que en el estado de servicio, ya que para el puente parcialmente construido se pueden desarrollar fuerzas internas superiores a las halladas para el puente completo, pero con sismos de menor magnitud y de mayor probabilidad de excedencia anual que el evento de diseño.
Comprobación in situ de frecuencias de vibración en entrepisos de concreto postensado
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Gomez Suarez, Tomas Enrique; Osorio Bustamante, Edison; Viviescas Jaimes, Alvaro
El uso de postensado en losas de entrepisos de edificaciones residenciales, industriales y de oficina ha sido ampliamente usado en los últimos años, dado que, permite reducir el espesor estructural requerido de la losa al mínimo posible. Sin embargo, esta reducción de sección implica tener una atención especial en el control de deflexiones y las vibraciones en condiciones de servicio. Para controlar las vibraciones, las normativas actuales proveen valores límites de referencia pero, así mismo, sugiere realizar ensayos experimentales. Adicionalmente, la literatura científica reporta que existe una pobre correlación entre los cálculos en la etapa de diseño y la respuesta del entrepiso construido, sugiriendo que es necesario realizar más investigaciones experimentales. El trabajo comprendió tanto una estimación experimental de las propiedades dinámicas y aceleraciones de la losa, como una estimación analítica usando un modelo numérico de elementos finitos. In-situ, se realizaron dos ensayos de vibración diferentes. En el primer ensayo, la losa fue excitada por la caída controlada de un balón de 5 kg, y el segundo ensayo la losa es excitada por los pasos de una persona al caminar. Las pruebas se realizan en una losa postensada construida en la ciudad de Bucaramanga y las mediciones se hicieron sin carga sobreimpuesta de acabados inicialmente y con carga sobreimpuesta de acabados posteriormente. Este proyecto muestra los resultados obtenidos después de analizar mediciones de vibración in-situ de un entrepiso postensado con el fin de compararlos con los valores límites establecidos en la normativa actual y establecer criterios de diseño para uso habitual.
Aspectos metodológicos del diseño de estructuras altas en concreto reforzado: comparación entre el meétodo de análisis modal espectral y el método de análisis dinámico no lineal
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Tirado Gutierrez, Rodolfo Javier; Vargas Alzate, Yeudy Felipe
Este trabajo tiene dos objetivos principales: i) contrastar los resultados obtenidos con el método de análisis modal espectral frente al análisis dinámico lineal cuando se diseñan estructuras altas. Ambos métodos se consideran validos por la normativa nacional NSR-10. Las comparaciones se llevarán a cabo considerando como variables de control el desplazamiento máximo de techo, la deriva máxima de piso, el cortante en la base, los momentos, etc. ii) encontrar el nivel de desempeño que presenta la estructura, de acuerdo a las características iniciales de los elementos del sistema sismo-resistente, definidos mediante la aplicación del método de análisis modal espectral, y basados en los requisitos propuestos en el FEMA 356, y en el método de análisis dinámico no lineal. El edificio que se va a estudiar está ubicado en la ciudad de Bucaramanga Santander, su altura aproximada es 120m medidos desde la base hasta el techo o cubierta. Su sistema estructural es dual, por lo tanto está constituido por muros y pórticos de concreto reforzado. El estudio se llevará a cabo considerando la amenaza sísmica de la región dada por la NSR-10. Dependiendo del método de cálculo, la amenaza sísmica se calculará en términos del espectro de respuesta o por medio de una familia de acelerogramas compatibles. Es decir, si el método de cálculo es el análisis modal espectral la amenaza sísmica vendrá dada por el espectro de diseño de la zona o si el método de cálculo es el análisis dinámico no lineal la amenaza sísmica será considerada mediante acelerogramas compatibles con el espectro de diseño. Los resultados principales de este trabajo muestran que el uso de metodologías simplificas cuando se diseñan estructuras resultan conservadores y que el diseño óptimo de las edificaciones dependerá de la correcta estima del desempeño sísmico de los elementos estructurales.
Propuesta metodológica para el diseño de conexiones metálicas precalificadas en Colombia
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Delgado Rojas, Carlos Andres; Garza Vasquez, Luis; Cruz Hernández, Ricardo Alfredo
Se presenta un trabajo de aplicación donde se realiza la recopilación de todas las investigaciones de precalificación de conexiones metálicas realizadas en Colombia, con el fin de sintetizar toda esta experiencia y realizar una metodología que facilite su procedimiento de diseño y programación. Se tomaron las que calificaron para pórticos resistentes a momento (PMR) con disipación de energía especial y moderada (DES DMO) y adicionalmente las que presentaron mejor comportamiento ante cargas cíclicas, y por tener configuración de secciones de columnas tubulares y compuestas. Las conexiones utilizadas en este trabajo son: Columna Tubular-Viga Reforzada; Viga I Columna Compuesta embebida; Viga I-Columna Tubular Rellena De Concreto y Viga I-Columna I Soldada resistente a Momento. La metodología para el diseño de estas conexiones metálicas se realizó mediante un procedimiento donde se tiene en cuenta un paso a paso de todo su análisis y detallado para cada conexión, facilitando su estudio y programación con la ayuda de diagramas de flujo, basándose en los criterios de estados limites utilizados por el autor de cada conexión, los cuales fueron actualizándose con base a las recomendaciones del AISC 2010 y NSR-10. Adicionalmente se realizó un modelo de una estructura aporticada de acero, con el fin de aplicar esta metodología a manera de ejemplo para cada una de las conexiones contenidas en este documento. Finalmente, se obtiene una guía para el diseño de estas conexiones metálicas.
Influencia de la capacidad de disipación de energía seleccionada en el comportamiento sísmico y costo de edificios aporticados de concreto reforzado localizados en zonas de amenaza sísmica baja e intermedia en Colombia
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Chaparro Tarazona, Andrea Carolina; Benjumea Royero, Jose Miguel; Villalba Morales, Jesus Daniel
En la NSR-10 se establece la capacidad de disipación de energía como parámetro importante en la configuración estructural del sistema de resistencia sísmica de una edificación, y su fin es permitir que la estructura disipe la energía que le induce un sismo a partir de la incursión de los materiales en rangos inelásticos. Este estudio presenta el análisis de edificios simétricos aporticados de concreto reforzado ubicados en zonas de amenaza baja e intermedia en Colombia, y el efecto que tiene sobre el comportamiento símico de los mismos y la determinación de los costos de materiales el elegir una capacidad de disipación de energía determinada. Se definen 20 casos de estudio, con edificaciones en las que se varía el número de pisos, longitud de vanos y el parámetro de disipación de energía, según se permite en la NSR-10, para zonas de amenaza baja e intermedia. Para cada caso de estudio se realiza el análisis y diseño respectivo, proponiendo una disposición de materiales (acero y concreto), según las solicitaciones en los elementos. Una vez se realizan los diseños se calculan las cantidades y costos de obra que corresponden al acero de refuerzo y concreto. Teniendo en cuenta los diferentes requisitos de disipación de energía, se llevan los análisis de ciertos casos a rangos no lineales en los que se definen las curvas de capacidad mediante el pushover. Los resultados de este trabajo establecen que el uso de diferentes criterios de disipación de energía en una misma edificación, aumenta o disminuye la cantidad de refuerzo que se dispone en los elementos principales del sistema estructural y por ende los costos de las mismas. Además se asocia un estado de daño característico en los elementos para cada elección de disipación de energía asignada al diseño de los mismos. 1
Diseño y análisis no lineal de un edificio de muros de carga de concreto reforzado en una zona de amenaza sísmica alta
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Correa Melano, Rafael Antonio; Osorio Bustamante, Edison
En zonas de amenaza sísmica alta en Colombia es común encontrar edificios residenciales con sistema estructural basado en muros de carga; el desempeño de este tipo de edificios en el sismo de Chile de 2010, así como en los sismos de 2011 en Christchurch, Nueva Zelanda, y en experimentos de edificios de concreto reforzado a escala real ha provocado revisión y ajuste de un gran número de requisitos de códigos de diseño y construcción (Ghosh, 2016). Este estudio pretende hacer el diseño elástico lineal y analizar el desempeño no lineal de un edificio de muros de carga ubicado en una zona de amenaza sísmica alta. El caso de estudio es un edificio de 12 niveles, el cual se analizó y diseñó según el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, NSR-10 (Decreto 926, 2010), el desempeño sísmico del edificio se evaluó usando el procedimiento de análisis estático no lineal consignado en el estándar ﬁSeismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildingsﬂ, ASCE 41 (ASCE, 2014). Se usó un modelo de rótulas plásticas basadas en fibras para simular la respuesta no lineal de los muros de concreto reforzado. Los resultados encontrados muestran que el modelo del edificio basado en el diseño elástico cumple con el nivel objetivo de desempeño seleccionado para la estructura del edificio (nivel ﬁLife-Safetyﬂ). Se propusieron cambios al diseño inicial para cumplir requisitos del código ﬁBuilding Code Requirements for Structural Concreteﬂ, ACI 318 (ACI, 2014), que no se encuentran incluidos en NSR-10 y están relacionados con espesor de elementos especiales de borde, cantidad de refuerzo transversal en elementos especiales de borde en muros, límites de esbeltez en zonas especiales de borde para evitar fallas por inestabilidad y requisitos para diseño de diafragmas tipo losas macizas construidas en sitio.
Diseño y construcción de una planta productora de pellets para peces, etapa de molienda
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Gamez Torres, Andres Felipe; Monroy Rivas, Kevin Francesco; Gonzalez Jaimes, Isnardo
La necesidad de volverse competitivo en el sector alimenticio incide a que todos los sectores productores de alimento busquen aliviar los costos de producción, manteniendo y mejorando los índices de calidad; la piscicultura no es indiferente y a pesar que Colombia es un país rico en hidrografía todavía no cuenta con una producción sólida y autosostenible, limitándose a tener que importar este producto y a tener niveles de exportacion relativamente bajos respecto a países como China, Vietnam, Indonesia, Brasil, etc. El alto crecimiento de consumo de pescado, el alza de precios en los insumos y suplementos alimenticios para peces y la poca tecnificación que tiene este sector agropecuario representan las principales problemáticas de un sector que pide más respaldo por parte de la industria manufacturera. Este proyecto diseña y construye un molino de martillos, cuatro (4) tolvas de espera, y selecciona un elevador de cangilones, un tornillo transportador inclinado y uno horizontal helicoidal, un ducto porta imán y un ciclón de alta eficiencia, que son las máquinas que corresponden a la planta piloto productora de pellets para peces, sección molienda, surgiendo como una alternativa para solucionar los problemas de abastecimiento de alimento para los microempresarios dedicados a la labor de la piscicultura, este diseño le permitirá reducir los costos, tiempos de producción y aumentar la producción convirtiéndose en una práctica agropecuaria autosostenible. Estas estrategias de diseño están soportadas por el cálculo ingenieril convencional y un análisis CAE que da más argumento a la implicación de la tecnología en esta práctica agropecuaria, además de ser un diseño que garantiza y previene los riesgos laborales para los operarios.
Diseño y análisis no lineal de una edificación de 12 pisos con sistema estructural de muros estructurales de concreto reforzado
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Niño Villamizar, Laura Juliana; Osorio Bustamante, Edison
En el sector de la construcción en Colombia es común encontrar procesos de optimización mal enfocados; estos procesos en ocasiones violan principios normativos mínimos (Isaza, 2014) que resultan en reducción de dimensiones y cuantías de refuerzo en los elementos estructurales de un edificio; en particular, los edificios basados en muros y losas macizas de concreto reforzado se consideran por defecto como estructuras que deben ajustarse a pequeños presupuestos. La experiencia en sismos recientes de grandes magnitudes, como el de Chile en 2010 (Alarcon C. , Hube, Juenemann, & de la Llera, 2015) y Nueva Zelanda en 2011 (Henry, 2013) ha mostrado que la relación de aspecto, dimensiones y la cantidad de refuerzo de confinamiento en elementos especiales de borde de muros tienen gran influencia en el comportamiento de edificaciones basadas en ese sistema estructural durante un evento sísmico. El objetivo de este estudio es obtener el análisis y diseño lineal, así como el análisis no lineal de una estructura de 12 pisos ubicada en una zona de amenaza sísmica alta. El análisis y diseño lineal se ejecuta según los requisitos de NSR-10 (Decreto 926, 2010); el análisis no lineal se realiza según requisitos para el procedimiento estático no lineal del estándar ASCE 41-13 (ASCE, 2014). Los resultados obtenidos muestran que el modelo del edificio, basado en el diseño según NSR-10, se ajusta a los requisitos del nivel de desempeño objetivo ﬁSeguridad de la vidaﬂ. Finalmente, se compara el diseño inicial con algunos requisitos de muros especiales (espesor mínimo y cantidad de refuerzo transversal de elementos de borde) y se encuentran solicitaciones para el diafragma según requisitos del código de diseño ACI 318 (ACI Commite 318, 2014).
Análisis de fisuras en una viga a partir de las curvaturas de la deflexión y la forma modal
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Forero Carrillo, Ruben Dario; Begambre Carrillo, Oscar Javier
Las estructuras a través de los años de uso pueden llegar a presentar fisuras que no fueron tenidas en cuenta en los análisis iniciales. Por ello resulta importante el desarrollo de herramientas que permitan modelar y analizar la presencia de fisuras en las estructuras. Teniendo como base la teoría de vigas de Euler Bernoulli, y el trabajo desarrollado por Sinha, Friswell y Edwards1, (el cual es un método que tiene la ventaja de localizar la fisura, dentro de un modelo numérico, dando su posición y su altura), se propone una extensión de las formulas planteadas por estos autores, con el fin de poder superar las limitaciones del planteamiento inicial de los mismos, a saber: el tamaño de los elementos finitos; la cercanía entre fisuras y la cercanía de las fisuras a los puntos extremos de la viga. Posteriormente, empleando las formulas modificadas, se desarrolló un procedimiento para determinar y graficar las curvaturas de la deflexión y de las formas modales, con la finalidad de identificar posibles variaciones en las mismas. Igualmente se simuló el efecto de errores de medición sobre las curvaturas determinadas y se analizó como afectan estos errores las gráficas de curvaturas de deflexión y de formas modales
Comparación de sistema de rigidización para edificios de concreto reforzado ubicados en zona de amenaza sísmica intermedia
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Paipa Sanabria, Jeisson Armando; Chio Cho, Gustavo
En el presente documento se realiza un estudio comparativo de tres sistemas de rigidización para edificios de 8 pisos de concreto reforzado ubicados en la ciudad de Barrancabermeja, en zona de amenaza sísmica moderada, las anteriores condiciones iniciales fueron adoptadas de acuerdo a las limitaciones impuestas por el reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR-10, el cual establece que la altura máxima para un sistema combinado de pórticos de concreto con arriostramientos metálicos es de 24m e igual manera no establece un coeficiente de disipación de energía para zonas de amenaza sísmica Alta. Tradicionalmente en Colombia se ha logrado mejorar el comportamiento de los edificios ante eventos sísmicos incorporando muros de cortante a las estructuras aporticadas, el alcance del estudio es establecer una discusión de la posibilidad de cambiar este sistema rigidez mencionado anteriormente por un sistema de arriostramiento metálico. Para el desarrollo del estudio en primer lugar se realiza el análisis y diseño de una edificación aporticada (Edificación de estudio 1) sin ningún tipo de rigidización, que sirve como base de cálculo para lo cual se utilizó software especializado en cada una de las etapas; seguidamente se incorporan tres edificaciones que contienen sistemas de rigidización mejoran la resistencia a fuerzas sísmicas (Edificaciones de estudio 2, 3 y 4) y se presentan sus respectivos análisis y diseños de acuerdo con lo establecido en el REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE NSR-10. Finalmente se concluye presentando una evaluación económica a partir de la estimación de cantidades de obra (volúmenes de concreto, acero de refuerzo y acero estructural) como criterio principal de comparación. El estudio estableció que es la Edificación de estudio 2 es la que presenta menor costo, sin embargo, las otras Edificaciones presentan un buen comportamiento y pueden ser una buena opción dependiendo del caso particular.
Diseño estructural de alternativa viga cajón unicelular en concreto preesforzado con puntales laterales y pila única para el viaducto La Unión, Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Ariza Medina, Jeffer Mauricio; Viviescas Jaimes, Álvaro
El contenido de este documento, describe el diseño estructural de alternativa en viga cajón unicelular de concreto preesforzado con puntales laterales y su comparación en cantidades de materiales de la superestructura con el diseño original del viaducto la Unión de la ciudad de Bucaramanga. El diseño estructural de la alternativa planteada corresponde al diseño de la superestructura de un puente de concreto preesforzado, con tipología de cajón uni-celular con puntales laterales para ensanchamiento de la sección transversal. Se plantea un solo pilar por apoyo. La configuración longitudinal del puente corresponde a tres luces de 52.45, 111.0, y 55.5 m para una longitud total de 218.95. El ancho total del tablero es de 22.5m, con una distribución igual a la del diseño original para mantener la misma capacidad de servicio. El diseño original, corresponde a una viga cajón tri-celular de concreto preesforzado con dos pilares por apoyo. La conclusión de este análisis, es que la alternativa en viga cajón unicelular en concreto preesforzado con puntales laterales y pila única para el viaducto, es completamente viable y cumple con los requisitos establecidos por el código actual. También se encontró que la estructura planteada en la alternativa es más eficiente en el consumo de materiales y por consiguiente en el peso total del puente, llegando incluso a valores por debajo del 50% del diseño original tanto para el concreto como para el acero de preefuerzo.
Aplicación de un algoritmo heurístico para optimización del peso de una torre de energía de alta tensión
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Guevara Corzo, Jeffrey Jose; Begambre Carrillo, Oscar Javier
La aplicación de los diferentes métodos de optimización, en el diseño de diferentes tipos de estructuras civiles, es una línea de investigación relativamente joven que ha ido ganando importancia, en la comunidad científica y en la industria, por su flexibilidad y los grandes beneficios económicos que estos pueden brindar. En este documento se presenta un procedimiento de diseño óptimo, aplicando el algoritmo del temple simulado (Simulated Annealing), y los resultados de su aplicación para determinar el peso mínimo de una estructura metálica para transmisión de energía. El procedimiento realizado se adapta a la naturaleza discreta que tienen los perfiles que compone la estructura, en donde se utiliza la perfileria comercial en L que está presente en el mercado colombiano, aplicando tres diferentes agrupaciones de variables, analizando las repercusiones que tiene esta estrategia en la eficiencia del algoritmo (disminución del peso) y el costo computacional del mismo (tiempo de procesamiento). Mediante el uso del temple simulado, se puede llegar a un diseño final con una reducción de hasta un 12% de su peso inicial. Considerando que en el país no existe una guía o parámetros para el diseño de este tipo de estructuras metálicas, se siguieron los documentos ASCE 72-09 y ASCE 10-97, los cuales brindan los parámetros necesarios para el diseño de la estructura y las restricciones para el algoritmo del temple simulado.
Evaluación de la confiabilidad de una estructura con porticos de acero considerando la variabilidad en las propiedades del material
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Lopez Morantes, Elkin Mauricio; Chio Cho, Gustavo
En este trabajo de aplicación es evaluada la confiabilidad empleando simulación de MonteCarlo para el índice de flexibilidad (IF) y los periodos, de una edificación regular de cuatro niveles con pórticos de acero, considerando la variabilidad en las propiedades del acero (A572 Gr50) de los elementos estructurales (columnas, vigas, viguetas y riostras) mediante simulación de MonteCarlo. Las propiedades del acero: módulo de elasticidad (Es), densidad (), resistencia a la fluencia (Fy) y resistencia a la rotura (Fu), son consideradas como variables aleatorias que se ajustan a una distribución normal. Las simulaciones se realizaron mediante una aplicación tipo OAPI (Open Application Programming Interface) desarrollada en lenguaje Visual Basic for Application el cual se encuentra incorporado en Microsoft Excel®, para automatizar los análisis elásticos realizados a la edificación en estudio, modelada en SAP2000®, generando e ingresando valores aleatorios de las propiedades del acero, ejecutando los análisis y extrayendo las salidas (Desplazamientos nodales y Periodos). Posteriormente la aplicación realiza el tratamiento estadístico de los resultados y determina la probabilidad de falla (Pf) junto con el índice de confiabilidad () para el índice de flexibilidad (IF) de cada entrepiso y los periodos de la estructura, los cuales son cotejados con valores típicos establecidos en la literatura.
Patología y rehabilitación estructural de la superestructura de un puente en concreto reforzado ubicado en el municipio La Calera-Cundinamarca
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Bueno Lara, Stephanie Andrea; Diaz Masmela, Oscar Alberto
Este proyecto realiza la patología de la súper-estructura de un puente en concreto reforzado ubicado en la Calle 5 #2-98 del municipio La Calera, en Cundinamarca (GOOGLE MAPS, 2017), a través de la siguientes metodologías de análisis: Método INVIAS y método Directo (INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS , 2006) (DÍAZ MÁSMELA, 2017, pág. 6). El método INVIAS, tiene en cuenta el procedimiento descrito en el Manual de Inspección Visual de Puentes y Pontones (INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS , 2006). El método directo tendrá en cuenta los siguientes ensayos (DÍAZ MASMELA, 2017): Microscopio detector de grietas, ensayo de escáner, ensayo de esclerometría, frente de carbonatación y extracción de núcleos de concreto. El análisis de los resultados obtenidos y la evaluación de cargas del puente se realizan a través del módulo CSI Bridge® 2017 (CSI COMPUTERS & STRUCTURES) y la verificación del modelo matemático a través de hojas de cálculo que permiten identificar las solicitudes mínimas de refuerzo, acordes con los lineamientos estipulados en el CCP-14 (ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS, 2014) Se enseñan diferentes metodologías de reforzamiento (SIKA, 2017), sin embargo, la ingeniería presentada se basa en el método de recrecimiento de secciones. Los anexos de este estudio cuentan con planos de la ingeniería existente, planos de la propuesta de reforzamiento e informe de ensayos no destructivos realizados por la empresa CONCRELAB. Es importante anotar que el presente estudio no incluye la patología de la cimentación del puente, solamente tiene en cuenta el análisis de la súper-estructura, adicional a esto, se evalúa el estado de elementos no estructurales como: Barandas, carpeta asfáltica y andenes __
Influencia en el comportamiento estructural debida a la variabilidad de las propiedades del hormigón, en porticos de concreto reforzado mediante confiabilidad estructural
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Vanegas Herrera, Sergio Andres; Chio cho, Gustavo
En este proyecto de aplicación de maestría, se evalúa la influencia de variar randómicamente algunas propiedades del hormigón, como módulo de elasticidad Ec, la densidad y la carga viva CV, en una edificación aporticada, de cuatro (4) pisos y de configuración regular, para estudiar el comportamiento estructural, en la respuesta del Índice de Flexibilidad (IF), de cada entrepiso, y del Índice de Sobreesfuerzo (IS), para todas las columnas. Para lograrlo, se generó una aplicación, programada en Visual Basic for Application de Excel®, que es capaz de llamar a una estructura modelada en ETABS®, ingresarle números aleatorios de las propiedades del concreto (ajustados principalmente a una distribución normal), correr la estructura y extraer la información de salida, que son los dos (2) índices ya mencionados. Este procedimiento, que no es más que una Simulación de MonteCarlo, se debe realizar el número de iteraciones necesarias para desarrollar un análisis estadístico adecuado y determinar la confiabilidad estructural, hallando principalmente sus dos (2) medidores, los cuales son la probabilidad de falla (Pf) y el índice de confiabilidad (), quienes matemáticamente son correlacionables. Estas respuestas se comparan con las encontradas en la literatura y que son de amplia aceptación internacional.
Diseño estructural de un edificio en aluminio de cinco pisos en Cartagena de forma regular con suelo tipo C, basado en el capítulo F.5 del reglamento colombiano de construcción sismo resistente, NSR-10
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Tobo Ramos, Jose David; Peralta Hernandez, Miguel Antonio
Este trabajo de grado tiene como finalidad profundizar el procedimiento de análisis y diseño de un edificio de cinco pisos ubicado en la ciudad de Cartagena, que pertenece a una zona de baja sismicidad de acuerdo con el mapa de amenaza sísmica de la NSR-10. En la primera parte del trabajo de grado se menciona las ventajas de utilizar el aluminio como un material de construcción, además de mencionar las principales características mecánicas del aluminio y sus aleaciones, y los tipos de perfiles estructurales que normalmente se disponen en el mercado; posteriormente se definen los parámetros sísmicos de diseño del edificio, los cuales dependen de la ubicación, uso y geometría que tendría el edificio; La estructura del edificio se diseñó para cumplir con las exigencias de rigidez, resistencia y de tenacidad; el procedimiento de diseño estructural se basa en los pasos descritos en el numeral A.1.3 de la NSR-10. El análisis se realizó mediante un programa computacional de estructuras, del cual se obtuvieron las solicitudes de cargas sobre los elementos y se asignaron los perfiles estructurales en los que las resistencias de diseño fueran mayores que la demanda producto de las solicitaciones de carga; El diseño estructural se basó en las disposiciones establecidas del capítulo F.5 de la NSR-10, la cual ofrece expresiones matemáticas para determinar la resistencia de diseño de los principales miembros y sus efectos combinados. Los cálculos que se presentan en el trabajo de grado corresponden a un diseño tipo de cada miembro en aluminio. Al final del trabajo de grado se registraron las principales conclusiones, de acuerdo con los objetivos propuestos de este trabajo de grado, que pudieran describir aspectos importantes como el resumen de los perfiles estructurales de los miembros del edificio y las ventajas y desventajas que posee una estructura en aluminio.
Reforzamiento estructural con muros estructurales de edificios de grupo de uso II, III y IV construidos en tapia pisada
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Arismendi Weber, Rafael Cristobal; Viviescas Jaimes, Álvaro
Los edificios construidos en mampostería en adobe o en tapia pisada (tierra apisonada) forman parte de nuestra tradición constructiva, razón por la cual tienen una connotación cultural de gran relevancia en nuestra sociedad. Es el caso no solo de Colombia sino de todos aquellos países que tuvieron la influencia europea, la que a su vez ya había sufrido la influencia del medio oriente, cultura en la cual este tipo de construcción fue utilizado desde épocas inmemoriales. Aún más, en América, incluyendo lo que hoy es gran parte de los Estados Unidos, los pueblos indígenas ya utilizaban la tierra para la construcción de sus viviendas. ([1], pag. 49) Hoy en día estos países están sumidos en una disyuntiva. Por un lado deben preservar su legado histórico, pero por otro, están obligados a garantizar la seguridad de la vida humana dotando a los edificios de un adecuado tratamiento estructural. Se hace necesario encontrar una solución ecléctica que contemple ambas necesidades. El objetivo del presente trabajo es proponer una alternativa para contribuir al problema del reforzamiento estructural de los edificios construidos en tapia pisada, usualmente destinados a actividades de los grupos de uso II, III y IV, utilizando una modalidad de reforzamiento extraído del capítulo C de la norma NSR 10 pero que no ha sido tenida en cuenta para la solución del mismo. Se trata de la pantalla de concreto.

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