Maestría en Ingeniería Civil

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Análisis comparativo de modelos de simulación en transporte niveles macro, meso y micro a gran escala
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-22) Baza Solares, Nelson Deiwer; Salas Rondón, Miller Humberto; Martínez Estupiñán, Yerly Fabián; Moreno González, Emilio German; Guerrero Barbosa, Thomas Edinson
El constante aumento de la compleja dinámica de transporte de los centros urbanos deja en evidencia la gran necesidad de calibrar escenarios de microsimulación cada vez más grandes y detallados, que permitan obtener resultados más aproximados a los patrones de desplazamiento de la población con el fin de optimizar los procesos de planificación y sectorizar estrategias que mitiguen las externalidades negativas asociadas al transporte. Sin embargo, la construcción de este tipo de escenarios generalmente demanda grandes cantidades de información, recursos económicos y capacidad computacional. En el presente estudio se abordan las bondades que ofrece el uso de escenarios de microsimulación a gran escala respecto a la simulación meso y macro, para esto, se dispuso de un escenario de caso de estudio, desde el cual se ejecutaron simulaciones micro, meso y macro para evaluar las ventajas y desventajas entre los diferentes niveles de simulación cuando se aplican en áreas geográficas grandes. Además, se profundizó en los principales aspectos que se deben tener en cuenta a la hora de construir este tipo de escenarios y lo que se requiere para calibrarlos y validarlos con una baja inversión económica. Se identificó que, para un mismo escenario, los resultados de simulaciones meso y macro tienen a ser mayores respecto a los resultados obtenidos empleando las simulaciones micro; además, en cuanto mayor sea la escala, menor será el grado de concentración de datos alrededor de la media; también se identificó que la densidad de congestionamiento en la escala meso se alcanza en un menor periodo de tiempo respecto a la densidad de congestionamiento de la escala micro.
Análisis de estabilización de talud de corte ubicado en el pr14+855 de la vía Barrancabermeja-La Lizama
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Chacón Vidal, Julián Andrés; Contreras Castellanos, Julian Mauricio
Uno de los principales problemas que se presentan en el desarrollo de proyectos viales son los asociados a las interferencias de redes, situaciones que conlleva, en la mayoría de los casos, a buscar soluciones desde el campo de la geotecnia. Soluciones que deben estar encaminadas a satisfacer las necesidades del proyecto, evaluándolas desde cada uno los componentes que conforman el proyecto, entre los que se menciona el componente técnico y financiero. En el presente trabajo se realiza el análisis de la situación presentada en el sector del PR14+855 de la Unidad Funcional 2.3 del proyecto de Concesión BBY, donde se adelantaba la construcción de la segunda calzada de la vía entre Barrancabermeja y La Lizama, sector en el cual, dada la presencia de una torre de energía eléctrica de alto voltaje localizada en el corona del talud de corte, se dificultó la construcción de la sección de la vía establecida en diseño; situación que, de acuerdo al análisis realizado previamente por el constructor, debía ser resuelta desde el componente técnico, específicamente desde al área de geotecnia, planteándose alternativas de solución que permitieran garantizar la sección transversal de la vía, manteniéndose la integridad de la estructura eléctrica. Los parámetros geotécnicos para el análisis de estabilidad del talud se analizaron y definieron con base en información geotécnica y geológica, entre otra, del sector en estudio, obtenida del proyecto en ejecución. Análisis de estabilidad realizado mediante el empleo de software de Equilibrio Limite (SLIDE) y Elementos Finitos (PLAXIS), definiendo alternativas de solución y escogiendo finalmente la alternativa que se consideró la más apropiada.
"Análisis de los parámetros sísmicos para puentes con preesforzado extradosado en Colombia"
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Jasbon Carvajal, Neyid Mauricio; Chío Cho, Gustavo
El puente con preesforzado extradosado, presenta un comportamiento dinámico intermedio entre las tipologías de puente de viga cajón y un puente atirantado. Esta tipología ha sido implementada en países como Japón, China y Corea, en sitios con amenaza sísmica alta. En el presente trabajo se explica la influencia de las fuerzas sísmicas en el comportamiento dinámico de este tipo de puentes y se exponen diversas consideraciones a tener en cuenta en el diseño. Además se presenta el desarrollo histórico de la tipología y una perspectiva al futuro de esta. Se explican los criterios de diseño para un puente con pretensado extradosado utilizados en el presenta trabajo. Se describe la implementación realizada para la solución de la ecuación dinámica y la obtención de las fuerzas sísmica en un puente extradosado. Se explica el modelo realizado para la variación de los parámetros de diseño. Se estudia la importancia de los parámetros de altura de torre (H/L), relación de cantos del tablero (ha/hc) y tensión en los cables (σt) cuando los puentes con pretensado extradosado son sometidos a acciones sísmicas. En el presente trabajo se desarrolla un panorama de su posible utilización e implementación en zonas de amenaza sísmica alta como las encontradas en diversos sitios de Colombia. Además, se realizan recomendaciones sobre los parámetros de diseño en zonas de amenaza sísmica alta. Y se proponen futuras líneas de investigación en esta tipología. Y recomendaciones sobre los límites óptimos para los parámetros estudiados.
Análisis de muros delgados de concreto reforzado por el método de elementos finitos
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-04) Orduz Suárez, Carlos Felipe; Valencia Mina, William; Viviescas Jaimes, Álvaro; Osorio Bustamante, Édison; Bonett Díaz, Ricardo León; Begambre Carrillo, Óscar Javier
El diseño y la construcción de edificaciones altas en Bucaramanga (Colombia) ha aumentado en las últimas décadas frente a la creciente demanda de vivienda, como una alternativa viable ante el costo del suelo y las limitaciones para su uso. El sistema estructural más empleado para este fin es el de muros de carga de concreto reforzado, construidos mediante el sistema industrializado o túnel. Este sistema es ampliamente usado por su gran rigidez lateral y resistencia, y porque permite reducir los tiempos y costos de obra en comparación con otros sistemas constructivos. Sin embargo, prácticas comunes en la industria, además de la falta de restricciones claras en Reglamento Colombiano de Construcción Sismorresistente NSR-10 al respecto de los espesores mínimos de los muros, han ocasionado que hoy se encuentren en Bucaramanga edificaciones de más de quince pisos con muros delgados cuyos espesores pueden llegar a ser incluso inferiores a los 15cm. La existencia de estas edificaciones ha generado preocupación en la comunidad académica tras los sismos ocurridos en Chile en 2.010 y Nueva Zelanda en 2.011, luego de los cuales se evidenciaron tipos de falla no deseados en edificaciones con muros similares e incluso con mayores espesores y mejor reforzados que los encontrados en Bucaramanga. Debido a esto, se han realizado investigaciones para encontrar las causas de las fallas ocurridas. En ese sentido, en este trabajo se empleó el método de elementos finitos para evaluar la respuesta sísmica de muros delgados de concreto reforzado. Para la validación de los modelos, se emplearon los resultados de dos campañas experimentales de la literatura. Los modelos reprodujeron de manera adecuada la respuesta histerética de los muros, en términos de resistencia, rigidez, capacidad de disipación de energía y daño. Por otra parte, se realizó el ensayo ante carga lateral cíclica reversible en el plano de un muro rectangular de concreto reforzado con las características de los muros encontrados en edificaciones construidas mediante el sistema túnel en Bucaramanga. El refuerzo del muro se proporcionó mediante mallas de acero electrosoldadas traslapadas con barras de acero de refuerzo corrugado en la base. La falla del muro se produjo por la aparición de una única grieta principal horizontal a lo largo de la longitud del muro y la fractura de la mayoría de las barras verticales de las mallas de acero electrosoldadas. Esta falla se caracteriza por ser de tipo frágil, con una distribución limitada de plasticidad en un único plano horizontal de agrietamiento, ocasionada por la reducción abrupta del área de refuerzo, y, por consiguiente, de la resistencia y rigidez del muro, debido al traslapo del refuerzo en una zona de potencial plastificación. Lo anterior actúa en detrimento de la distribución de la plasticidad del muro, que a su vez afecta la ductilidad de los elementos encargados de disipar energía sísmica, y que podría invalidar los factores de reducción R asumidos en las etapas de análisis y diseño.
Análisis de vulnerabilidad a la contaminación del Sistema Acuífero del Miembro Superior de la Formación Los Santos, Mesa de los Santos - Santander (Colombia)
(Universidad Industrial de Santander, 2023-07-19) Casadiegos Agudelo, Luisa; Gómez Isidro, Sully; Domínguez Rivera, Isabel Cristina; Colegial Gutiérrez, Juan Diego; Márquez Molina, John Jairo
Los acuíferos constituyen una reserva de agua importante que es vital para las poblaciones con déficit de agua superficial y potable; sin embargo, el desconocimiento de su naturaleza y las actividades antrópicas que se realizan sin medidas restrictivas, hacen que el recurso subterráneo pueda ser susceptible a la contaminación. Este trabajo se centra en la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de los acuíferos silisiclásticos del Miembro Superior de la Formación Los Santos (K1lsms), correspondientes al Acuífero Somero (libre) y Acuífero Superficial (libre, localmente semiconfinado y fracturado), presentes en la Mesa de Los Santos (Santander, Colombia). Se aplicó el método DRASTIC y un método DRASTIC Modificado que incluye la evaluación de dos parámetros adicionales correspondientes al uso de suelo y las características del fracturamiento (densidad y zonas con fracturas abiertas o cerradas), parámetros ignorados pero fundamentales en la vulnerabilidad de este tipo de configuraciones hidrogeológicas. La validación de los mapas de vulnerabilidad contó con la identificación de zonas donde se superaba la concentración de los Niveles de Fondo Químico Natural (percentil 90) de cuatro iones indicadores de contaminación (NO3-, PO43- SO₄²- y Cl-) a partir de análisis hidroquímicos realizados en el año 2008 y análisis de hidroquímica realizada en el año 2021 (época lluviosa) y 2022 (época seca). Los resultados indican que el método DRASTIC Modificado muestra de manera más clara la alta vulnerabilidad a la contaminación que presenta el sistema acuífero en estudio y el efecto negativo en las aguas subterráneas del miembro Superior de la Formación Los Santos causado por las actividades antrópicas en la zona.
Análisis del flujo de caja de la construcción de un proyecto con modelos bim 5d y dinámica de sistemas
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Sánchez Rivera, Omar Giovanny; Porras Díaz, Hernán
El análisis y planificación del flujo de caja de un proyecto de construcción resulta una labor indispensable en la fase de diseño, labor que tiene como objetivo planificar y estudiar los flujos de efectivo que se clasifican en ingresos y egresos los cuales son generados por pagos de: materiales, equipos, herramientas, mano de obra, transportes, actas de obra, entre otros. La gran cantidad de elementos y el tamaño de los proyectos de construcción ocasionan que el estudio de los flujos resulte una labor compleja, en donde el insumo fundamental para garantizar precisión en las estimaciones es el nivel detalle de la información de construcción. Deficiencias en los ejercicios de planificación del flujo de caja pueden conllevar a eventos indeseados como detenciones de obra y en los casos más graves quiebras de compañías constructoras y abandono de obras. En el presente trabajo de investigación se presenta una metodología para el análisis y planificación del flujo de caja sustentada en la utilización de BIM (building information modeling) y la dinámica de sistemas, en donde el BIM es utilizado como plataforma de almacenamiento, integración, consulta y comunicación de la información, esto a partir de la elaboración del modelo digital con el cual se obtiene un modelo BIM 5D (ancho, alto, profundidad, tiempo y costo), la simulación del proceso constructivo en el modelo BIM 5D produce la información de entrada para el estudio de la dinámica de los flujos en un modelo de dinámica de sistemas, en donde es posible generar diferentes alternativas para el flujo de caja, lo cual resulta una herramienta ideal para la toma de decisiones en la fase de planificación, teniendo presente que es posible elegir las mejores alternativas basadas en la validación del proceso constructivo en el modelo BIM 5D y la disponibilidad de efectivo en el modelo de dinámica de sistemas.
Calificación de una conexión metálica rígida viga i- columna compuesta
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Torres Torres, Carlos Mauricio; Cruz Hernández, Ricardo Alfredo
El proceso de calificación de conexiones metálicas en pórticos resistentes a momento, hace parte de un conjunto de investigaciones realizadas en muchos países del mundo, sobre todo en aquellos que están expuestos a la acción de los sismos. En Colombia éste proceso de calificación se ha venido desarrollando hace pocos años, liderado por universidades que presentan las condiciones adecuadas de laboratorio para su realización. La necesidad de realizar estos ensayos de calificación en laboratorios, se presenta porque a los especímenes se les debe brindar todas las condiciones y requerimientos exigidos por las reglamentaciones y recomendaciones existentes. El objetivo de la presente investigación es calificar una conexión metálica rígida de una viga en I y una columna compuesta conformada por un perfil en I embebido en concreto y confinado por barras de acero de refuerzo longitudinal y transversal. Para verificar que resista por lo menos el 80% del momento plástico de la viga registrado en la cara de la columna para un ángulo de rotación de 0.04 radianes. De la presente investigación se obtuvo el logro del objetivo planteado y se evidenció la posibilidad de optimizar este tipo de conexión, en cuanto a mejorar la rigidez y permitir la utilización de un perfil de viga continuo al utilizado con características físico-mecánicas inferiores. Acorde a los requerimientos dados por el Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR-10, La conexión en estudio es calificada para las condiciones estudiadas y se clasifica como semirrígida.
Caracterización dinámica de puentes en concreto de grandes luces de sección viga cajón construidos por voladizos sucesivos
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Sierra, Wilson Alexander; Riveros Jerez, Carlos Alberto; Vivivescas Jaimes, Álvaro; Chío Cho, Gustavo; Salgado Estrada, Rolando
El monitoreo de salud estructural basado en vibraciones (SHM) es una herramienta útil para evaluar, verificar y estudiar el estado estructural de los puentes. Generalmente, las pruebas de vibración ambiental (AVT) o las pruebas de vibración forzada (FVT) se utilizan comúnmente para caracterizar la respuesta dinámica de los puentes, donde la selección de la prueba está en función del tipo de puente seleccionado y los recursos económicos disponibles, tanto AVT como FVT tienen ventajas y limitaciones que se han investigado en puentes con diferentes configuraciones estructurales. La ubicación, el número de sensores (acelerómetros) y el tiempo de recopilación de datos juegan un papel importante en la caracterización dinámica de los puentes. A nivel nacional, la construcción de puentes segmentales de concreto con vanos que van desde 50m 200m, o incluso con vanos mayores, se está convirtiendo recientemente en la tipología de puentes predominante. Por lo tanto, esta tipología está atrayendo más atención y, por lo tanto, el estudio de las ventajas y limitaciones de la caracterización dinámica de puentes utilizando AVT y / o FVT es vital en el contexto de una definición de un conjunto de ubicaciones óptimas para maximizar los recursos disponibles (número de acelerómetros y tiempo de recolección de datos entre otros). En esta investigación, AVT y FTV basados en fuentes de excitación seleccionadas de la revisión de la literatura y las simulaciones numéricas se llevan a cabo utilizando varias configuraciones de sensores. La metodología propuesta basada en la colocación óptima del sensor (OSP) muestra que los AVT que utilizan configuraciones de OSP proporcionan resultados similares a los obtenidos con los FVT sin considerar las configuraciones de OSP. Además, la relación de costo económico de FVT / AVT se reduce a 2 se logra un tiempo de recopilación de datos más corto con mejoras en los resultados.
Caracterización dinámica de puentes en concreto de grandes luces de sección viga cajón construidos por voladizos sucesivos
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Sierra, Wilson Alexander; Vivivescas Jaimes, Álvaro; Riveros Jerez, Carlos Alberto
El monitoreo de salud estructural basado en vibraciones (SHM) es una herramientaútil para evaluar, verificar y estudiar el estado estructural de los puentes. Generalmente, las pruebasde vibración ambiental (AVT) o las pruebas de vibración forzada (FVT) se utilizan comúnmentepara caracterizar la respuesta dinámica de los puentes, donde la selección de la prueba está enfunción del tipo de puente seleccionado y los recursos económicos disponibles, tanto AVT comoFVT tienen ventajas y limitaciones que se han investigado en puentes con diferentesconfiguraciones estructurales. La ubicación, el número de sensores (acelerómetros) y el tiempo derecopilación de datos juegan un papel importante en la caracterización dinámica de los puentes. Anivel nacional, la construcción de puentes segmentales de concreto con vanos que van desde 50m200m, o incluso con vanos mayores, se está convirtiendo recientemente en la tipología de puentespredominante. Por lo tanto, esta tipología está atrayendo más atención y, por lo tanto, el estudiode las ventajas y limitaciones de la caracterización dinámica de puentes utilizando AVT y /o FVTes vital en el contexto de una definición de un conjunto de ubicaciones óptimas para maximizarlos recursos disponibles (número de acelerómetros y tiempo de recolección de datos entre otros).En esta investigación, AVT y FTV basados en fuentes de excitación seleccionadas de la revisiónde la literatura y las simulaciones numéricas se llevan a cabo utilizando varias configuraciones desensores. La metodología propuesta basada en la colocación óptima del sensor (OSP) muestra quelos AVT que utilizan configuraciones de OSP proporcionan resultados similares a los obtenidoscon los FVT sin considerar las configuraciones de OSP. Además, la relación de costo económicode FVT / AVT se reduce a 2 se logra un tiempo de recopilación de datos más corto con mejorasen los resultados.
Caracterización dinámica experimental de puentes de hormigón simplemente apoyados a partir de mediciones de vibración ambiental
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Gómez Araujo, Iván Darío; Maldonado Rondon, Esperanza
El trabajo de investigación presentado en esta tesis de grado tiene como objetivo principal estudiar, implementar y aplicar herramientas que utilizan vibraciones ambientales para la caracterización dinámica experimental de un puente de hormigón con vigas simplemente apoyadas. En este contexto, se presentan los fundamentos teóricos y los procedimientos esenciales sobre la implementación de varios métodos de identificación modal estocásticos, en el dominio del tiempo y de la frecuencia. La exposición de las diferentes temáticas, es abordada a partir de algunos ejemplos propuestos que ilustran la aplicación de cada uno de los procedimientos y que fueron solucionados con rutinas desarrolladas en la herramienta computacional de Matlab®. Posteriormente, se muestra la aplicación de diversas técnicas de identificación modal a un puente de vigas simplemente apoyadas. Los procedimientos utilizados son descritos en términos de los ensayos realizados y análisis de los datos. Esto permite la exploración de las potencialidades y limitaciones de cada uno de los métodos de identificación. Finalmente, se plantea una metodología para realizar la calibración de modelos de elementos finitos, con base en la caracterización experimental del comportamiento dinámico de estructuras y la utilización de algoritmos genéticos. A partir de la aplicación al puente bajo estudio, se concluyo que el comportamiento dinámico de la superestructura, presenta formas modales referentes a una estructura tipo placa, con componentes de vibración tanto longitudinal como transversal. Referente a las metodologías implementadas, se concluye que no es posible definir un método que sea mejor que los restantes, sino que por el contrario ellos se complementan durante el proceso de identificación.
ColombiaClass - Sistema de clasificación para la gestión de activos de construcción en Colombia
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-02) Gómez Roldán, Juan Carlos; Mejía Aguilar, Guillermo; Ponz Tienda, José Luis; Barrera Puerto, Ángela Celmira; Herrera Valencia, Rodrigo Fernando
Investigaciones publicadas en diversos reportes por el Foro Económico Mundial, dejan clara la relevancia del desarrollo de la infraestructura y la adopción de tecnologías de la información y las comunicaciones, como pilares fundamentales y entornos habilitantes para el incremento de la productividad y el mejoramiento de la calidad de vida de una nación. Asimismo, destacan el potencial de la metodología BIM (Building Information Modeling) como proceso indispensable para la gestión y transformación de los entornos urbanos, haciendo óptimos y más eficientes los modelos de servicios, la gobernanza y la planificación. Al analizar estas variables, la Cámara Colombiana de la Construcción (CAMACOL) en su informe de 2018 sobre productividad y riesgos en el sector de la construcción, identifica que la productividad de este sector se ha contraído durante más de 20 años, con un decrecimiento del -0.5% anual, llevando al país a la categoría de naciones rezagadas. Se atribuyen estos resultados a una industria sin estandarización, deficiencias en la gestión de la información y al bajo nivel de transformación digital. A su vez, se identifica la necesidad de estandarizar las normas vigentes y fortalecer la interoperabilidad entre las diferentes agendas de desarrollo nacional, como puntos de partida para solucionar esta situación. En este contexto, el gobierno de Colombia ha formulado múltiples iniciativas y leyes, entre las que se destacan la directiva de transformación digital nacional, y la estrategia nacional BIM 2020 - 2026, caracterizadas por la necesidad de normalizar el sector por medio de estándares internacionales como el ISO 19650, y de sistemas de clasificación que permitan estandarizar la gestión de los activos de construcción durante todo su ciclo de vida. La metodología utilizada para definir este sistema de clasificación fue el Enfoque de Investigación Constructiva (en inglés, Constructive Research Approach), en el cual se utilizaron cuatro elementos: 1. Una revisión de literatura, 2. Una encuesta nacional a expertos, 3. Talleres Delphi con expertos nacionales, y 4. La publicación y divulgación del sistema. Como resultado de esta investigación, se definió un sistema de clasificación para la gestión de activos de construcción ajustado a la industria colombiana, denominado ColombiaClass. Este sistema permite estructurar, clasificar y codificar la información de todo el ciclo de vida de un activo de construcción, con un lenguaje único y estandarizado de comunicación que sirve a todos los interesados, compatible con la metodología BIM, y con el sistema de compra pública nacional de Colombia Compra Eficiente. Es de libre uso y distribución, y puede consultarse de manera gratuita en el enlace www.colombiaclass.org, en el cual se encuentran sus tablas, guías de uso infográficas, de rápido acceso y detalladas, así como sus referencias bibliográficas y el listado de investigadores principales y sus datos de contacto. Esta investigación también incluye análisis y conclusiones para la óptima operación y mantenimiento del sistema, y para el desarrollo de futuras investigaciones y trabajos que permitan incrementar su cobertura, mejoramiento continuo, e importancia táctica en la gestión de los activos de construcción a nivel nacional.
Comparación del índice de confiabilidad y los factores de seguridad para puentes de luces cortas simplemente apoyados con tablero de viga y losa
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Vanegas Herrera, Sergio Andrés; Chío Cho, Gustavo
En este proyecto de maestría se presenta un trabajo sobre la estimación de los índices de confiabilidad 𝛽 y los factores de seguridad de reducción de resistencia ∅ y amplificación de la carga 𝛾, de las vigas interiores y exteriores de tres puentes de longitud de 10m, 20m y 30m, de un tablero de viga y losa, en concreto reforzado, simplemente apoyado y diseñado según el Código colombiano de Diseño Sísmico de Puentes CCDSP-95 (CCDSP-95, 1995). En la evaluación de los momentos resistentes se consideró que algunas propiedades de los materiales fueran aleatorias, usando como partida una distribución normal; y además, una simulación de Monte Carlo fue utilizada para estimar la solicitación del momento en centro de luz y la solicitación del cortante máximo en los apoyos, para los efectos de la carga viva, que es producida por el paso de camiones y vehículos sobre los puentes, tomados de algunas estaciones de conteo suministrados por el INVIAS (Instituto Nacional de Vías: INVIAS) del año 2008. Se usaron las estaciones 146 y 1124, que representan la que mayor cantidad de vehículos pesados sobre la ciudad de Bucaramanga y su área metropolitana; además se utilizaron las estaciones 695 y 36, que representan los conteos de mayor cantidad de vehículos pesados en Colombia. Un programa hecho en Matlab© fue desarrollado para realizar la simulación de los puentes para el paso de cualquier clase de tráfico, al cual se le hicieron pruebas de calibración para avalar su precisión.
Comportamiento de puentes extradosados bajo excitación sísmica asíncrona
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Ardila Gonzalez, John Esteban; Chio Cho, Gustavo
El presente documento pretende realizar análisis dinámico clásico y análisis dinámico asíncrono a ocho modelos de puentes extradosados y un modelo de puente atirantado. Se realizó un análisis paramétrico considerando cinco variables: la longitud del vano principal, la rigidez del tablero en función de la altura del canto, la altura de los pilonos, la velocidad aparente de onda sísmica en función de la rigidez del suelo y dos sismos característicos teniendo en cuenta su capacidad destructiva y el tipo de fuente sismogénica que representa para la ciudad de Bucaramanga. El presente documento sustenta el trabajo de investigación realizado y mantiene el siguiente orden: primero, para determinar y contextualizar los modelos propuestos en un escenario de excitación sísmica asíncrona, se presenta el marco teórico obtenido de una revisión bibliográfica. Luego, se presenta el estudio paramétrico el cual contiene: geometría de los modelos, propiedades de los materiales, el tipo de análisis que se llevó a cabo, las hipótesis de carga, entre otras. Seguidamente, se exponen y discuten los resultados de los modelos analizados teniendo en cuenta fuerzas internas en tablero, pilas, pilonos y cables extradosados comparando los escenarios de excitación sísmica asíncrona con el escenario de excitación sísmica uniforme, para finalizar con las conclusiones y futuras líneas a desarrollar.
Comportamiento dinámico de una placa aligerada modificada con metamateriales mecánicos basados en amortiguadores de masa sintonizada
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-16) Jaramillo Sánchez, Daniel Camilo; Begambre Carrillo, Óscar Javier; García Sánchez, Jesús Antonio; Ribeiro Paccola, Rodrigo; Gómez Araújo, Iván Darío
Las cargas dinámicas presentan un desafío crucial para las estructuras. Para mitigar sus efectos, se han propuesto mecanismos de control, como los amortiguadores de masa sintonizada (AMS), aunque enfrentan limitaciones de tamaño y robustez. Esta investigación se enfoca en crear un metamaterial mediante múltiples AMS optimizados distribuidos (MAMSO-d) en espacios entre vigas y viguetas de una placa aligerada. De esta forma, se busca minimizar la amplitud máxima de la función de respuesta en frecuencia de receptancia (FRF-R) y aumentar la capacidad de control y mitigación de las cargas dinámicas. Tras explorar los fundamentos teóricos de los AMS y metamateriales, se realiza un diseño de experimentos preliminar para evaluar la respuesta dinámica de una estructura con diferentes materiales y configuraciones de MAMSO-d. Con resultados positivos, se utiliza el concepto de MAMSO-d como base para la creación de dos metamateriales. Mediante la optimización de estos metamateriales, se logra una reducción en la amplitud máxima de la FRF-R del 55.22% y 50.36% para el metamaterial 1 y 2, respectivamente. Este trabajo representa una innovación para abordar respuestas sísmicas al aprovechar espacios infrautilizados. Se presentan conclusiones y recomendaciones para orientar futuros desarrollos en ingeniería sísmica.
Computación evolutiva aplicada al diseño de estructuras reticulares
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Moreno De Luca, Leonardo; Begambre Carrillo, Oscar Javier
Durante el proceso de optimización conducido en la fase conceptual del diseño de edificaciones, es común que surjan inconvenientes con respecto a los parámetros que definen el comportamiento estructural, y la funcionalidad y estética del objeto arquitectónico (ya que, por lo general, la optimización de dichos parámetros es conflictiva o incierta). Por consiguiente, en este proyecto de investigación se propone y se desarrolla un Procedimiento Auto-Configurado para el Diseño Multi-Objetivo de Estructuras Reticulares (PACDMOER), el cual está enfocado en generar y optimizar la geometría de dichas estructuras, teniendo como meta minimizar la energía de deformación y el peso, y optimizar el rendimiento acústico de la estructura. Para lograrlo, el procedimiento propuesto integra tres componentes (también desarrollados dentro del proyecto de investigación): un proceso de generación automática de geometría (llevado a cabo con el software Rhinoceros), unos códigos de programación para el análisis estructural y acústico (escritos en MatLab), y un algoritmo heurístico auto-configurado y multi-objetivo (basado en la combinación del algoritmo Particle Swarm Optimization, PSO, con el algoritmo Unified Particle Swarm Optimization, UPSO). Como resultado, el procedimiento propuesto fue capaz de alcanzar los objetivos, optimizando significativamente las tres funciones objetivo planteadas, y conduciendo un proceso de morfogénesis que resulta en la forma que se aproxima a ser óptima para una estructura reticular en particular. En este sentido, PACDMOER le permite al diseñador explorar distintas alternativas estéticas, mientras optimiza simultáneamente la estructura reticular.
Definición de un modelo conceptual de movilidad como servicio (Mobility as a Service MaaS) en el Área Metropolitana de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2024-04-16) Hernández Estrada, Juan Antonio; Martínez Estupiñán, Yerly Fabián; Cáceres Martínez, Jhon Jairo; Guerrero Barbosa, Thomas Edinson; Salas Rondón, Miller Humberto
La movilidad como servicio (MaaS) no sólo ha sido una tendencia global en el transporte público, también es evidente cómo su incorporación ha beneficiado a los actores del ecosistema de movilidad urbana en diferentes ciudades. MaaS integra servicios de movilidad, proveedores de transporte y soluciones tecnológicas que utilizan datos de operación, los procesan y presentan información en tiempo real a los diferentes actores para la toma de decisiones. Los casos de éxito en MaaS han logrado su objetivo basándose en la integración tecnológica, lo que conduce a un crecimiento quasi lineal de la demanda en los Sistemas de Transporte. Esta investigación se centra en primer lugar en una revisión de las innovaciones en MaaS presentes en la literatura para determinar el estado del arte y posteriormente utilizando la metodología RuleSpeak, se formula un modelo conceptual de MaaS que se adapta a las condiciones de operación de los Sistemas Integrados de Transporte Público en Colombia (SITP) y que contribuye a la movilidad de los ciudadanos aportando valor al integrar los diferentes actores del ecosistema de movilidad, los modos de transporte y ofreciendo diferentes alternativas de desplazamiento. El principal resultado es la categorización de los beneficios de MaaS que se han obtenido con la implementación de este concepto en el mundo y su incorporación al entorno de los SITP en Colombia cumpliendo con las directrices establecidas por el Ministerio de Transporte y la Unidad de Movilidad Urbana Sostenible y de esta forma buscar un mejoramiento en la calidad de vida de los ciudadanos.
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.
Detección de danos en pórticos 3d empleando información en el dominio de la frecuencia y técnicas heurísticas de optimización
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Sotelo Monroy, Fredy Saul; Begambre Carrillo, Oscar Javier
La identificación de daños es de gran importancia dado que, en la ingeniería civil, uno e los campos de investigación de mayor relevancia es la búsqueda de estructuras más seguras, donde la detección de daños se orienta a determinar si la estructura bajo estuio ha sufrido alguna alteración que pueda comprometer su funcionalidad y seguridad. En este contexto, el objetivo de esta investigación es desarrollar una metodología para la identificación de daños en pórticos tridimensionales empleando información en el ominio de la frecuencia y técnicas heurísticas de optimización, dicha metodología fue implementada en la estructura de referencia propuesta por la IASC y la ASCE, donde el daño fue simulado removiendo varios elementos de la estructura y la respuesta dinámica del sistema para cada caso de daño fue medida experimentalmente. El ajuste de modelos fue empleado tanto para la calibración del modelo inicial como para los casos de daño, los cuáles fueron abordados como un problema de optimización, donde se utilizó el algoritmo SL-PSO dado que mostro mejor desempeño en funciones de prueba comparado con tres técnicas (SA, Ag y PSO) de amplio conocimiento en la literatura. La identificación fue realizada por medio de un índice de daño por piso donde se logró determinar una adecuada estimación de la presencia de daño en cada uno de los casos estudiados. Finalmente, se compararon los resultados con un trabajo reportado en la literatura especializada.
Detección de danos en puentes de tipología viga y losa simplemente apoyada usando redes neuronales artificiales
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Hani Martínez, Rafael Eduardo; Chío Cho, Gustavo; Borras Pinilla, Carlos
El estudio realizado analizó una técnica capaz de identificar la presencia de daños no localizados ni cuantificados en la parrilla sur occidental del puente Cañaveral, correspondiente a la ampliación realizada en la autopista vehicular que comunica los municipios de Bucaramanga y Floridablanca, basada en el uso de una Red Neuronal Artificial (RNA) y en la respuesta dinámica de la estructura. A través de un Modelo de Elementos Finitos (MEF) de la estructura tipo parrilla desarrollado en Matlab® y validado mediante SAP2000©, se simularon los daños lineales en la misma, disminuyendo de manera simple y aleatoria el valor del módulo de elasticidad de sus elementos como estrategia para modificar la rigidez de los mismos. Dentro de los resultados se encontró que la Red Neuronal Artificial Perceptron Multicapa, utilizando en su entrenamiento el algoritmo de Levenberg-Marquardt, es capaz de identificar la existencia de daños en la estructura y la tipología de errores que puede presentar la misma al momento de detectar un daño simple, tales como la detección fallida que la red considera real, y la detección real que la red considera fallida. También se concluyó que la respuesta dinámica de la estructura es sensible a pequeñas variaciones del módulo de elasticidad de sus elementos.
Determinación de aspectos relevantes y recomendaciones al diseño por capacidad sugerido en la NSR-10 para el comportamiento estructural predecible de edificios de concreto reforzado
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Rojas Sandino, Veronica; Viviescas Jaimes, Álvaro
Con el fin de plantear posibles variaciones que contribuyan al comportamiento previsible en la estructura de edificios de concreto reforzado que se rijan bajo los requerimientos mínimos indicados en la norma sismo resistente Colombiana (NSR-10), esta investigación explora los aspectos principales del diseño por capacidad sugeridos en la NSR-10 a través del análisis comparativo entre los procedimientos de diseño de pórticos dúctiles y muros estructurales en voladizo expuestos en el reglamento y en Paulay y Priestley. Mediante el análisis inelástico de un pórtico y un muro estructural de cinco y diez niveles respectivamente se logró identificar la inconsistencia entre los objetivos y los requisitos de diseño establecidos en el código Colombiano. En una metodología de diseño basada en fuerzas la deriva como parámetro de control en la determinación de las dimensiones de los elementos conlleva a grandes secciones con innecesarias reservas de resistencia, resultando en un nivel superior de desempeño que describe un estado límite de servicio para los movimientos sísmicos prescritos por el código. En el caso de pórticos, esta reserva de resistencia representa una alta capacidad de las columnas para soportar las demandas impuestas por las vigas, inclusive cuando es seleccionado un mecanismo irracional de plastificación en pórticos dominados por carga gravitacional. Así, resulta imperceptible relacionar las resistencias nominales de las columnas con los momentos sobreresistentes de las vigas en el criterio de columna fuerte-viga débil, e ineficaz diseñar columnas para altas demandas a cortante, producto de una gran capacidad a flexo-compresión en un mecanismo donde se asume la plastificación simultánea en los extremos de estos elemento. En el caso de muros, esta reserva de resistencia hace irrelevante la implementación de una envolvente de momento pese a que el reglamento no incorpora los efectos de sobrerresistencia de la rótula plástica dentro de la región elástica restante del muro. __

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