Maestría en Ingeniería Estructural
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- Verificación experimental de los campos de esfuerzo y modelos de armadura en trabes esbeltas de concreto reforzado(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-12) Martínez Valdes, RodrigoCon la intención de mejorar el entendimiento del mecanismo a cortante en trabes esbeltas de concreto reforzado, Archundia y Tena (2015) propusieron un parámetro de esbeltez plástica sustentado en: i) modelos de armadura, ii) definiciones estrictas de las regiones B-D y, iii) una definición con sustento mecánico para la sección crítica por cortante. Aunque la propuesta es consistente con la mecánica del concreto, desde el punto de vista de un diseño con modelos de armadura o un diseño por secciones, requiere de validez experimental. El objetivo general de este trabajo es proporcionar respaldo experimental al marco teórico propuesto por Archundia y Tena (2015) para explicar el comportamiento a cortante de trabes esbeltas de concreto reforzado.
- Evaluación de los anchos de banda de agrietamiento recomendados en la literatura para el modelado de elementos de concreto con modelos continuos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022) Echeverría Medina, EduardoEn el presente trabajo se estudió el modelado del agrietamiento de elementos de concreto ante distintas condiciones. Para esto, en el capítulo 2 se expuso el problema de inestabilidad que se genera al modelar el proceso de fractura del concreto, y se introdujo el concepto de banda de agrietamiento como una solución sencilla a la dependencia del mallado que dicha inestabilidad provoca. Posteriormente, en los capítulos 3 y 4 se desarrollaron las formulaciones de dos modelos constitutivos utilizados en los análisis inelásticos del concreto: el modelo DTC de Juárez-Luna et. al (2014), el cual es un tipo de modelo de daño continuo, y el modelo de Hibbitt (1987), el cual pertenece a la rama de modelos de agrietamiento distribuido. De igual manera se explicó cómo se implementa el concepto de ancho de banda de agrietamiento en ambos. En el capítulo 5 se estudiaron elementos de concreto simple sujetos a cargas que generan principalmente agrietamiento. Se evaluó el uso de distintos anchos de banda recomendados en la literatura, así como la sensibilidad en la respuesta global variando otros parámetros de los modelos, como el tipo de ablandamiento y el grado de refinamiento del mallado. Se compararon los resultados obtenidos utilizando ambos modelos constitutivos, y se discutieron las limitantes tanto de éstos como de los métodos actualmente utilizados para determinar el tamaño de la banda de agrietamiento. Por último, en el capítulo 6 se modelaron elementos de concreto reforzado sujetos a cargas monotónicas y cíclicas. Se utilizó agrietamiento distribuido en el concreto y modelos de plasticidad frecuentemente empleados en el acero, dependiendo del tipo de análisis. Se evaluó la sensibilidad en la respuesta global al variar distintos parámetros de los materiales y de los modelos numéricos, como el valor de la energía de fractura (el cual raramente se conoce) y la magnitud de los incrementos de carga.
- Comportamiento sísmico de marcos a momento de acero considerando la influencia de sus conexiones(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-10) Jiménez de la Garza, César MauricioDentro de este trabajo de investigación se estudia el efecto que tienen diferentes conexiones viga-columna y columna-placa base en el comportamiento sísmico de una estructura de acero. Para lograr este objetivo la primera parte del trabajo se centra en la calibración y análisis de diferentes conexiones viga-columna y conexiones columna-placa base, así como en la calibración y análisis de la zona del panel. En una segunda parte se realiza la calibración de un modelo no lineal de un marco (que incluye el modelado de las conexiones) para que reproduzca la respuesta de un edificio a escala real ensayado experimentalmente en mesa vibradora. La calibración global de este edificio permite verificar que todos los componentes calibrados individualmente tengan una correcta interacción entre ellos. En la parte final se realizan múltiples análisis y comparativas que buscan evaluar la influencia de las conexiones viga-columna y columna-placa base en la respuesta sísmica no lineal de marcos de acero. El resultado de los diversos análisis no-lineales muestra que diferentes tipos de conexiones, tanto viga-columna como columna-placa base, generan diferentes mecanismos de disipación de energía en una estructura de acero. El estudio se centra en marcos momento resistentes de acero formados por vigas laminadas I (IR o W) que se conectan a columnas de sección hueca (OR o HSS).
- Propuesta de metodología de diseño sismo-resistente para edificios de acero mediante el uso de sistema de control de tendones activos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-08) Arrieta Sebastián, JaimeAnte eventos sísmicos extraordinarios, algunas estructuras han tenido un mal comportamiento a pesar de ser diseñadas bajo procedimientos prescriptivos de diseño sismo-resistente que rigen para su época. Es por esto que los investigadores han desarrollado los sistemas de control estructural activo para mejorar el comportamiento de las estructuras y mitigar el riesgo de daño ante un evento sísmico extraordinario. Sin embargo, a pesar del rápido avance en la investigación de esta innovación tecnológica, tanto analítica como experimental, aún no se cuenta con las directrices adecuadas para incorporarlos racionalmente al diseño sismo-resistente de estructuras nuevas y/o existentes. En este trabajo de investigación se describe una metodología de diseño sismo-resistente, basada en el desempeño, para edificios de acero utilizando el mecanismo de control de tendones activos. Cabe mencionar que la metodología de diseño es una propuesta y se basa tanto de los procedimientos prescriptivos de diseño actuales para la ciudad de México, como de trabajos de investigación existentes en la literatura sobre el control estructural activo, por lo que es susceptible de mejorarse.
- Evaluación de la respuesta estructural considerando la incertidumbre en los parámetros del suelo en los efectos de interacción dinámica suelo estructura(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022) Rodríguez Magaña, SergioSe proponen expresiones para estimar la magnitud del intervalo en que oscila el cambio de la ordenada espectral de diseño, considerando los efectos de interacción inercial debido a la incertidumbre en las propiedades dinámicas del suelo. Estas propiedades son obtenidas de sondeos con cono eléctrico (CPT) y geofísicos para las arcillas del Valle de México, con periodos del suelo de entre 1.64 y 1.9 segundos. Se evalúa la influencia de la variabilidad en las propiedades dinámicas del sitio, necesarias para la aplicación de las Normas Técnicas complementarias de la Ciudad de México para diseño por sismo (NTC-DS, 2020). Se caracterizan las propiedades que tienen mayor influencia en el factor de interacción, mediante el uso de papeles de probabilidad. Dichas expresiones se proponen para considerar la incertidumbre en la velocidad de propagación de onda de cortante (Vs) y están en función de las relaciones de esbeltez (He/Rh), espesor del estrato (Hs/Rh) y profundidad de desplante (D/Rh), estas toman en cuenta la rama del espectro de diseño en que se encuentran los sistemas estructurales de concreto reforzado y acero, considerando base rígida.
- Análisis de las continuidades del sistema de refuerzo con ángulos y soleras de acero en el sistema de piso con el método de elementos finitos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022) Maldonado Prado, VictoricoEn el presente trabajo se hace un estudio de los sistemas utilizados en la Ciudad de México para reparar columnas de conceto con camisas de acero cuando han sido dañadas por sismos o para incrementar su resistencia si esto se hace necesario. En las zonas de las columnas comprendidas entre pisos consecutivos, el sistema usado es similar: ángulos de acero a lo largo de las aristas de la columna y soleras transversales unidas a los ángulos. Sin embargo, para dar continuidad a la camisa de acero a través de los sistemas de piso se usan diversos sistemas cuyo comportamiento no se conoce con detalle. Después de identificar los distintos sistemas usados en la práctica profesional, se diseñó una estructura prototipo con el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 (RCDF-2004) y sus Normas Técnicas Complementarias 2004 (NTC-2004), de tal manera que su resistencia sísmica fuese insuficiente al revisarla con los requisitos más estrictos del Reglamento de Construcciones para la Ciudad de México 2017 (RCCDMX-2017) y sus Normas Técnicas Complementarias 2017 (NTC-2017). Se diseñaron varias alternativas de sistemas de encamisado de sus columnas para incrementar su resistencia a lo requerido por la NTC-2017 y se analizaron los esfuerzos en los sistemas de encamisado con el programa de elementos finitos ABAQUS/CAE con el fin de averiguar el comportamiento cada caso. Con el encamisado se logra incrementar de manera significativa la resistencia de los elementos estructurales y del mismo modo rigidiza lateralmente al sistema estructural. Se observó que al perforar a la losa y atravesar los ángulos, se reduce la capacidad resistente del espécimen, mientras que cuando se emplean placas sin dañar a la losa se logra obtener una mayor resistencia.
- Análisis costo-beneficio en puentes de concreto reforzado expuestos a sismo y corrosión(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022) López Ramírez, Oscar EduardoEl presente estudio estima el instante de tiempo óptimo para llevar a cabo trabajos de mantenimiento en puentes de concreto reforzado considerando el daño acumulado provocado por sismo y corrosión en el tiempo. El instante de tiempo óptimo se obtiene con base en un análisis costo-beneficio. El proceso de daño acumulado se lleva a cabo considerado la ocurrencia sísmica, así como los tiempos de inicio de corrosión y el tiempo de agrietamiento en el concreto. El daño evolutivo se calcula mediante un índice de daño que relaciona deformaciones laterales de servicio, falla y demanda. Con base en el daño evolutivo se calcula el índice de confiabilidad 𝛽𝛽 y su complemento, la probabilidad de falla en el instante de tiempo 𝑡𝑡. Posteriormente, se estima el instante de tiempo óptimo considerando los costos de inspección, reparación y falla en un instante de tiempo. El criterio se ejemplifica en un puente continuo de concreto reforzado ubicado en la ciudad de Acapulco de Juárez, Guerrero, México.
- Comportamiento sísmico de edificios esbeltos con aisladores de base desplantados en suelos firmes(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021) Parra García, Dimas FranciscoEste trabajo de investigación representa un esfuerzo encaminado en el entendimiento del comportamiento de estructuras esbeltas con aislamiento sísmico de base. Para ello, se analizaron estructuras con relaciones de esbeltez H/L= 2.0, 2.5, 4.0 y 6.0, apoyadas sobre sistemas de aislamiento sísmico compuestos por dispositivos elastoméricos de alto amortiguamiento, que a su vez se desplantan sobre terreno firme, en zonas de alto y muy alto peligro sísmico, de acuerdo con la regionalización sísmica de la República Mexicana contenida en el capítulo de diseño por sismo del MOC-2015 (2015). En el prediseño del sistema de aislamiento, se observó que las dimensiones de los aisladores (diámetro y espesor del elastómero), son muy sensibles al desacoplamiento dinámico, representado por la relación del periodo de vibración de la estructura aislada (Tas) entre el periodo de vibración de la estructura en base rígida (TE), por lo que para obtener dimensiones de aisladores razonables y proporcionales para cada edificio en estudio, se debe ser cuidadoso con el parámetro de desacoplamiento dinámico. Mediante la realización de análisis dinámicos no lineales paso a paso (tiempo-historia), donde cada uno de los edificios diseñados fue sometido a la acción bidireccional y/o tridireccional de diferentes registros sísmicos representativos de terreno firme o roca (con y sin efectos de sitio), se estudiaron diferentes parámetros de la respuesta estructural, tanto de la superestructura como del sistema de aislamiento. Se revisaron las fuerzas axiales desarrolladas en los aisladores sísmicos, ya que, en caso de presentarse fuerzas de tensión debidas a la excitación sísmica, la estabilidad dinámica del sistema de aislamiento se vería comprometida, debido a la poca capacidad inherente que tienen los aisladores elastoméricos para resistir este tipo de demandas. Es importante mencionar que, para los edificios propuestos, la única condición de regularidad estructural que no se cumple es la relación de esbeltez, por lo tanto, cuando se tenga otro tipo de estructura esbelta en dónde no se cumplan otras condiciones de regularidad adicionales, se deberá revisar a detalle cada parámetro que pueda afectar el comportamiento del sistema de aislamiento sísmico, particularmente si se trata de irregularidades fuertes, como son acoplamiento torsional, pisos suaves y débiles o flexibilidad lateral de los sistemas de piso (diafragmas).
- Análisis y diseño del sistema estructural dual de marcos con muros compuestos del tipo doble placa de acero rellenos de concreto(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021) Bohorquez Cruz, WilfridoEn esta investigación se estudia el sistema estructural de marcos con muros compuestos del tipo doble placa con relleno de concreto, conocido en la literatura internacional como Composite Plate Shear Wall / Concrete Filled (C-PSW/CF). Se realizan análisis elásticos lineales y no-lineales de prototipos de muros compuestos mediante métodos simplificados y modelos de elementos finitos, así como una serie de análisis paramétricos para evaluar la función de parámetros específicos y obtener recomendaciones de análisis. Finalmente, se valida un modelo no-lineal que reproduce la respuesta histerética de pruebas experimentales.
- Efecto de las cargas verticales en el diseño integral de edificios de mampostería(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11) Rivera Castro, José DanielEn este trabajo se estudia el efecto de la forma de tributar las cargas gravitacionales en la resistencia a cortante de la mampostería (VmR) y su impacto en el diseño y revisión sísmica de edificios de mampostería. Esto con el objetivo de proporcionar recomendaciones que mejoren sustancialmente el análisis y comportamiento de este tipo de estructuras. En el caso de estudio, un edificio irregular, se realizaron diferentes tipos de tributaciones: i) con elementos finitos elásticos (Tena 2001 y Archundia 2014), ii) con el concepto de grupo de muros y, iii) las que realizaron de forma manual algunos ingenieros. Para cada tributación se hizo un análisis sísmico del edificio de acuerdo con las NTC-04 y con las NTC-20. La tributación con cargas gravitacionales hecha con elementos finitos fue la que se consideró como referencia para hacer las comparaciones. El desarrollo de estas actividades permitió observar lo siguiente: i) la densidad de muros (DM) y la relación de aspecto del muro (H/L) influyen en la forma de tributar de manera manual, ii) la forma de tributar parece ser importante en estructuras que estén al límite normativo de la distorsión de entrepiso, iii) la identificación de muros en tensión depende de la forma de tributar las cargas gravitacionales y las demandas sísmicas, incluso de la posición del muro en la planta del edificio, siendo los muros en esquina o que forman clósets los más propensos a desarrollar tensiones, iv) existe un efecto de direccionalidad al momento de tributar, que parece depender de la densidad de muros y, v) la distribución de la resistencia a cortante y a flexocompresión está afectada por la forma de tributar y por las demandas sísmicas. Finalmente, los resultados permitieron que se hicieran recomendaciones para seguir evaluando con más detalle el efecto de la tributación de cargas gravitacionales en estructuras de mampostería.