Maestría en Ingeniería Estructural

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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
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.
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.
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.
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.
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.
Comparación de un sistema estructural liviano usando acero conformado en frio vs concreto reforzado para una edificación de dos niveles
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Beltrán Pérez, Jorge Alexander; Peralta Hernandez, Miguel Antonio
Se realizó una comparación entre una estructura de dos niveles en zona de riesgo sísmico alto utilizando un sistema tradicional con pórticos de concreto y una estructura liviana de acero conformado en frío. El diseño estructural de las dos estructuras fue realizado con base en los requerimientos del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 y las normas americanas AISI American Iron and Steel Institute S100, S240 y S400. Se explicó en detalle la metodología para la escogencia idónea de los perfiles y maquinas laminadoras utilizando un software especializado de tecnología neozelandesa, incluyendo las etapas del modelado estructural, elaboración de planos de ingeniería de detalle, elaboración de planos de ensamblaje, definición de las máquinas laminadoras, fabricación, ensamblaje y montaje. Con base en las cantidades de obra de cada estructura se procedió a elaborar un análisis de costos, a través de la elaboración de presupuestos, cronogramas de obra y flujos de caja. Se encontró que la diferencia en peso de la estructura de acero liviano proporciona un ahorro de aproximadamente 2/3 con respecto al peso de la estructura tradicional, adicionalmente el periodo de la estructura liviana es menor produciendo como resultado una estructura de mayor rigidez. Se encontró que la duración del cronograma de obra de la estructura liviana es de 173 días mucho menor que los 305 días para la estructura tradicional, lo que se tradujo en una reducción del costo de construcción de aproximadamente el 10%. Al final se hicieron unas recomendaciones especialmente desde el punto de vista normativo, con el fin de que se puedan implementar los sistemas livianos en el país.
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.
Desempeño de una edificación de 12 pisos diseñada con sistema estructural de resistencia sísmica (des) de muros de carga en concreto reforzado mediante el método estático no lineal
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Uribe Ramírez, Abelardo; Osorio Bustamante, Edison
Inicialmente se realizó el diseño estructural de un edificio de 12 pisos conformado por un sistema estructural de muros de concreto reforzado y losas macizas por medio de un análisis elástico, siguiendo las recomendaciones establecidas en el Reglamento de Construcción Sismo Resistente del 2010, NSR10. En la segunda etapa se evaluó el desempeño sísmico usando el método estático no lineal según ASCE/SEI 4117 y finalmente se hizo retroalimentación del diseño basado en los resultados obtenidos del análisis no lineal, siguiendo las recomendaciones del ACI31819, encontrándose que cumple con los parámetros de seguridad establecidos tanto en el ASCE 4117 como en la NSR10. La evaluación realizada mediante el análisis estático no lineal, la estructura cumple con el objetivo de desempeño establecido, porque los desplazamientos obtenidos del análisis modal espectral son menores a los obtenidos por el método estático no lineal, por tanto, la estructura tiene más capacidad al desplazamiento que la estimada inicialmente. El desplazamiento objetivo que se encuentra graficado con los demás límites de desempeño se encuentra anterior al límite de ocupación inmediata (OI), denominado (S3) según el ASCE 4117 lo cual significa que la estructura para el sismo de diseño se mantiene con las mismas condiciones de capacidad y resistencia. No se presenta pérdidas de vidas humanas y la estructura funciona con normalidad. Se evidenció un aumento significativo de la demanda a cortante en algunos muros del sistema estructural según el análisis estático no lineal, de acuerdo a lo requerido por el ACI31819 se reforzó los muros.
Desempeño de una edificación de 12 pisos diseñada con sistema estructural de resistencia sísmica (DES) de muros de carga en concreto reforzado mediante el método estático no lineal
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Uribe Ramírez, Abelardo; Osorio Bustamante, Edison; Gaviria Mendoza, Carlos Andrés; Zapata Orduz, Luis Eduardo
Inicialmente se realizó el diseño estructural de un edificio de 12 pisos conformado por un sistema estructural de muros de concreto reforzado y losas macizas por medio de un análisis elástico, siguiendo las recomendaciones establecidas en el Reglamento de Construcción Sismo Resistente del 2010, NSR-10. En la segunda etapa se evaluó el desempeño sísmico usando el método estático no lineal según ASCE/SEI 41-17 y finalmente se hizo retroalimentación del diseño basado en los resultados obtenidos del análisis no lineal, siguiendo las recomendaciones del ACI-318-19, encontrándose que cumple con los parámetros de seguridad establecidos tanto en el ASCE 41-17 como en la NSR-10. La evaluación realizada mediante el análisis estático no lineal, la estructura cumple con el objetivo de desempeño establecido, porque los desplazamientos obtenidos del análisis modal espectral son menores a los obtenidos por el método estático no lineal, por tanto, la estructura tiene más capacidad al desplazamiento que la estimada inicialmente. El desplazamiento objetivo que se encuentra graficado con los demás límites de desempeño se encuentra anterior al límite de ocupación inmediata (OI), denominado (S-3) según el ASCE 41-17 lo cual significa que la estructura para el sismo de diseño se mantiene con las mismas condiciones de capacidad y resistencia. No se presenta pérdidas de vidas humanas y la estructura funciona con normalidad. Se evidenció un aumento significativo de la demanda a cortante en algunos muros del sistema estructural según el análisis estático no lineal, de acuerdo a lo requerido por el ACI318-19 se reforzó los muros.
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.
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.
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.
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 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).
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 nivel de desempeño estructural de una edificación de 14 pisos con sistema de muros de carga
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Acevedo Calderón, German Hernando; Chio cho, Gustavo
Las edificaciones con sistema estructural de muros de concreto reforzado son de amplio uso debido a su eficiencia constructiva y rigidez. No obstante, es un sistema estructural que debe ser dimensionado y ser dispuesto en base a las cualidades intrínsecas que no son descritas de manera directa por los códigos de diseño. En el presente proyecto se dimensionó y diseñó una estructura de catorce pisos con sistema estructural tipo túnel, bajo los lineamientos establecidos por el reglamento de construcción sismo resistente NSR-10 (Decreto 926. 2010), haciendo hincapié en los elementos estructurales más representativos. Una vez diseñada la estructura se procedió a evaluar en base a los lineamientos establecidos por ASCE 41-17 (ASCE 41, 2017), mediante un análisis estático no lineal conocido como PushOver, con el fin de establecer el desempeño de la estructura con base a sus desplazamientos y el comportamiento cualitativo de los elementos primarios de la estructura, sin que esto conlleve un rediseño de la estructura o comparaciones en las normativas previamente enunciadas. Con el fin de validar los resultados obtenidos del desempeño estructural se realizó una modelación de los elementos estructurales para identificar cuales elementos dominan la respuesta de la edificación siendo comparándolos con las estimaciones realizadas por el modelo matemático.
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.
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.
Estudio de vulnerabilidad sísmica del edificio Álvaro Beltran Pinzón-sede UIS
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Agredo Acevedo, Hernan; Valencia Mina, William
La excesiva deflexión presentada en el entrepiso del segundo nivel del edificio Álvaro Beltrán Pinzón de la Universidad Industrial de Santander, acompañada de excesivas grietas en las oficinas localizadas en sus voladizos, ha llamado la atención de su comportamiento estructural, para lo cual se dispondrá de un análisis de vulnerabilidad sísmica soportada en la información existente y en mediciones de campo. Una vez obtenida toda la información disponible del proyecto, se realizó la inspección a la edificación, mediciones geométricas, ensayos de medición de la resistencia del concreto mediante esclerómetro en columnas y vigas de entrepiso y detección del refuerzo en aquellos sitios de interés particular en la estructura. Con la información disponible, se procedió a construir un modelo matemático bajo la metodología de análisis estático no lineal pushover que permite establecer el comportamiento estructural de la edificación en estudio. Los resultados del comportamiento estructural son obtenidos mediante la aplicación de la norma Colombiana de diseño sísmico NSR-10 (decreto 926 de 2010), Documento ATC 40 (California Seismic Safety Commission) y FEMA 440 (Department of Homeland Security Federal Emergency Management Agency). Se evidencia, que algunos elementos de la estructura no se ajustan a los requisitos del nivel de desempeño objetivo “Seguridad de Vida” y se propone la alternativa de solución para garantizar la funcionabilidad de la estructura.

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