Maestría en Ingeniería Estructural
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- Modelado del daño en túneles dovelados con y sin revestimiento secundario mediante articulaciones plásticas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018) Gonzalez Ramirez, Daniel EnriqueEn este trabajo se estudian algunos modelos teóricos propuestos en la literatura sobre el comportamiento de las partes principales de un túnel, y posteriormente se proponen recomendaciones para modelar dichas partes, validando los resultados de algunos de estos modelos numéricos con pruebas experimentales con y sin revestimiento secundario reportados en la literatura. En la primera parte se estudian algunas leyes constitutivas para representar el comportamiento de las dovelas, juntas longitudinales, juntas entre anillos y, además, se analiza el modelo propuesto en esta tesis para determinar el comportamiento del revestimiento secundario y su interacción con el anillo de dovelas (revestimiento primario). En la segunda parte, se describen dos pruebas experimentales con los que se valida el modelado numérico. El primero es una prueba a escala 1:1 del túnel Botlek Railway en Holanda (BRT), el cual consta de 3 anillos de dovelas y cuyo objetivo principal fue analizar la influencia de las juntas longitudinales y la interacción entre anillos. La segunda prueba, también a escala 1:1, consta de dos medios anillos y un anillo de dovelas completo y, además, en una de las etapas de carga se coloca un revestimiento secundario. El objetivo de esta prueba experimental fue analizar el cambio de rigidez del conjunto de dovelas con revestimiento secundario y la interfaz que se genera entre los dos revestimientos. En la tercera parte, se expone el modelado numérico propuesto y se analizan los resultados obtenidos, comparándolos con los reportados en las pruebas experimentales. Además, se realiza un modelo paramétrico en el que se estudia la influencia que tienen las juntas, la interacción entre anillos y el revestimiento secundario en la capacidad global de los túneles dovelados. En la cuarta parte (apéndices), se desarrolla un procedimiento para calcular el diagrama momento – curvatura, el cual se valida con ejemplos que permiten entender el comportamiento a flexión de las estructuras primeramente a nivel sección. Posteriormente, se muestra el desarrollo de los mecanismos de colapso en un sistema dado, así como el cálculo de su capacidad estructural.
- Análisis de peligro sísmico para la Zona Metropolitana de Guadalajara(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-09) Buenrostro Orozco, Angelica MonserratEn esta investigación se lleva a cabo un análisis de peligro sísmico de la Zona Metropolitana de Guadalajara (ZMG), localizada en la parte central del estado de Jalisco en el occidente del país, la cual está compuesta por 6 municipios, Guadalajara, Zapopan, San Pedro Tlaquepaque, Tonalá, Tlajomulco de Zúñiga y El Salto. El estudio fue basado en un enfoque probabilista y se define con Espectros de Peligro Uniforme (EPU), para obtenerlos es necesario caracterizar fuentes sísmicas, y elegir modelos de atenuación para estas fuentes. En este trabajo se utilizan seis fuentes tipo falla de la zona de subducción de México y once fuentes tipo área o región de las cuales diez son para sismos someros y una para sismos profundos y por último se definen tres leyes de atenuación para las fallas elegidas. De esta forma se obtuvieron EPUs en terreno firme en cada punto de una malla con intersecciones a cada 10 km, en donde cada intersección es un punto. Para este trabajo se estudian 18 perfiles de suelo de velocidad de onda de corte, ubicados en el poniente de la Zona Metropolitana de Guadalajara, donde se obtienen EPUs en terreno firme para cada uno de los 18 puntos, mediante el Método de Ponderación de Distancia Inversa (IDW). Con los perfiles de suelo y un acelerograma escalado linealmente se obtuvieron funciones de transferencia y junto con los EPU interpolados, para los 18 puntos del poniente de la ZMG, se obtuvieron Espectros de Peligro Uniforme en la superficie o Espectros de Sitio elásticos. Estos espectros se compararon con los reglamentos de construcción vigentes de los municipios de Guadalajara y Zapopan; y con otras normatividades utilizadas en la zona de estudio.
- Propuesta de diseño sísmico para estructuras del grupo “B” en Mexicali, Baja California(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-05) Carrillo Arvayo, RubenEn este trabajo se presenta una propuesta de diseño sísmico para estructuras del grupo B para Mexicali, Baja California. Para ello, se hizo un estudio de Peligro Sísmico; además, se definió una malla de puntos con EPU conocidos, y entonces se utilizó el Método de Ponderación de Distancia Inversa, Sheppard, 1968 para obtener nuevos parámetros sísmicos. Esta metodología podría ser utilizada y ampliada para encontrar EPU en todo el territorio mexicano. En este trabajo se utilizaron 27 fuentes tipo falla y 4 fuentes tipo área que aportan al peligro sísmico de la región. Asimismo, se revisaron las reglamentaciones sísmicas estatales y locales de la región, para poder hacer comparaciones. En el sismo de 4 de abril de 2010 había un edificio instrumentado en la ciudad de Mexicali. Con la información de los registros de aceleración y la distribución geométrica de sus elementos estructurales, se modeló esta estructura y se calibró con las aceleraciones registradas. Este edificio se comparó con distintos parámetros sísmicos, obtenidos en este trabajo, con la finalidad de observar cómo varían las demandas sísmicas de una estructura, si esta se localiza en diferentes zonas de Mexicali. Finalmente, una vez que se calcularon los parámetros sísmicos de diseño, se obtuvieron 204 espectros de sitio – para suelo firme - en el municipio de Mexicali, los cuales se presentan en el Apéndice A y son representativos de un espectro de diseño elástico para estructuras del tipo B.
- Comportamiento sísmico de componentes no estructurales en hospitales del estado de Guerrero(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-05) Vazquez Arellanes, GibranEn este trabajo se presenta la caracterización de la respuesta de Componentes No Estructurales (CNEs) en edificios de hospital. Se estudió el comportamiento sísmico no lineal de 3 edificios ubicados en la ciudad de Chilpancingo, Guerrero; dos en terreno blando y uno en terreno firme. Se realizaron análisis dinámicos paso a paso para los cuales se generaron acelerogramas sintéticos, cuyos espectros de respuesta se ajustan a espectros que son representativos del peligro sísmico de la región. Se obtuvieron las historias de aceleraciones de entrepiso de los edificios y se generaron espectros de respuesta para cada uno de ellos (Espectros de piso). Mediante esta metodología se permite la evaluación de los CNEs, idealizándolos como sistemas de un grado de libertad. Se observa que los picos máximos espectrales de la respuesta estructural, están asociados al periodo fundamental de cada uno de los edificios estudiados. Además, las aceleraciones máximas en los CNEs exceden, en el nivel de azotea, entre 6 y 10 veces las aceleraciones pico de piso. Para ciudades donde las fuentes sísmicas activas son relativamente cercanas, los picos de la respuesta estructural, están asociados a periodos cortos. Se concluye que para el rango de periodos de los CNEs estudiados (0.01 hasta 0.53 seg.), éstos experimentarán demandas de respuesta grandes en edificios bajos y de mediana altura. En hospitales, es necesario controlar la respuesta sísmica, ya que, aunque el sistema estructural se desempeñe adecuadamente, los CNEs podrían presentar daño y los edificios destinados a emergencias, perderían funcionalidad después de eventos sísmicos de gran magnitud.
- Parámetros de diseño sísmico para algunos estados del pacífico mexicano: Michoacán, Guerrero y Oaxaca(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-12) Jeronimo Garcia, Ana GrisselAlgunas fuentes sismogénicas se encuentran cerca de la República Mexicana por lo que, estas regiones tienen un alto índice de sismicidad constante. El objetivo principal de este trabajo es la generación de una base de datos para que, en trabajos posteriores se pueda realizar un algoritmo que permita calcular nuevos parámetros sísmicos en base a los ya calculados, para calcular estos parámetros será utilizado el método propuesto por Inca (2013). Para el análisis de Peligro sísmico es necesario conocer las fuentes generadoras de sismos (fuentes sismogénicas) y la distancia entre los puntos de estudio (ecuaciones de atenuación). Por lo que se identificaron fuentes sismogénicas siendo estas: 14 fuentes tipo falla y 20 tipo área definidas por modelos finitos; además se presenta un catálogo histórico, en donde se trata de recopilar la mayor información posible de la región para estudiar la recurrencia de los sismos. La caracterización de las fuentes sismogénicas se hace por medio de las ecuaciones de recurrencia en donde se identifica las probabilidades de que los sismos ocurran.
- Metodología para la determinación de curvas de fragilidad analíticas y matrices de probabilidad de daño(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-02) Roldan Islas, Jose NievesLa ocurrencia de sismos en México ha dejado infraestructura dañada, y el aprendizaje a través de la evaluación de daños ocasionados por los sismos, entre otros estudios, permitirán poder mitigar el riesgo sísmico al que están expuestas las edificaciones. En esta tesis se desarrolló una metodología que permite estimar, de manera razonable, el daño sísmico esperado en edificaciones de concreto y mampostería reforzada, de la Ciudad de México; a través del uso de curvas de fragilidad analíticas y matrices de probabilidad de daño. El estudio incluye la definición de escenarios sísmicos, con lo que es posible evaluar el riego sísmico en edificaciones. La metodología incluye el modelado y análisis de estructuras caracterizadas por su curva de capacidad; además, se establecen estados discretos de daño mediante el uso de articulaciones plásticas (modelo de inelasticidad concentrada) en los elementos estructurales. La acción sísmica se define mediante estudios de peligro sísmico para la Ciudad de México, en particular la Colonia Roma (Gómez-Bernal et al. 2005 y Juárez-García et al. 2004) como sitio de interés. Se utilizaron registros de aceleraciones de terreno, para caracterizar la respuesta dinámica del suelo. Al conocer la respuesta estructural dada una solicitación sísmica, además de considerar la incertidumbre de las propiedades mecánicas de los elementos estructurales que conforman la estructura, y con procedimientos estadísticos, es posible generar curvas de fragilidad analíticas. Estas curvas son funciones que representan la vulnerabilidad de una estructura (porcentaje de daño) cuando está sometida a diversos niveles de intensidad sísmica. Para el cálculo de la respuesta sísmica probabilista, se recurre al método de los estimadores puntuales (Rosenblueth, 1981). Esta metodología utiliza novedosas técnicas de análisis estructural, basadas en la estimación del daño mediante la consideración del comportamiento no lineal de los materiales en los elementos que conforman a la estructura y sus posibles efectos geométricos. Por lo tanto, se requiere de una mayor cantidad y calidad de información, así como de herramientas computaciones avanzadas. Así, esta metodología es muy completa, pero debe enfatizarse que resulta costosa, en términos de tiempo de cómputo y calidad de datos.
- Factores que incrementan la vulnerabilidad de edificios con discontinuidad de altura(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-03) Alcantara Lagunas, PabloEn este trabajo se presenta un panorama sobre factores que se ven involucrados en la vulnerabilidad de los edificios de mediana altura estructurados con muros de concreto, mampostería, o combinados. Los factores que más se ven involucrados en este tipo de estructuras son muros apoyados sobres losas, áreas libres muy grandes, demandas muy grandes de cortantes en muros por cargas gravitacionales, diseño de elementos (losa) no adecuados para soportar cargas no consideradas en el diseño, etc. El problema de todo este tipo de factores surge cuando los muros de los pisos superiores, que pueden ser de concreto o mampostería, no pueden ser continuados hasta la cimentación ya sea por el uso de estacionamiento o algún otro uso distinto al de los pisos superiores. Para verificar en cuanto influye el espesor de la losa se realizó un análisis con elementos finitos de un prototipo losa-muro con diferentes espesores, longitudes de muro y los dos tipos de material del muro (mampostería y concreto). También se realizó un análisis de los resultados obtenidos de la prueba de laboratorio del prototipo losa-muro realizada por Vargas (2014), uno de los puntos a tratar es el cálculo de los momentos en cada una de las etapas de la prueba ante carga vertical, carga lateral y combinada; así como una revisión de los coeficientes para el diseño de losas conforme a las Normas Técnicas Complementarias del Distrito Federal – 2004. Con el propósito de caracterizar a los edificios estructurados con piso de transferencia se estudian modelos con muros discontinuos en altura conocidos como sistemas irregulares con desvío fuera del plano. Los resultados mostraron que al aumentar el área de muros que se interrumpen aumentan las fuerzas cortantes y axiales en los muros, llegando a valores que exceden hasta 3 veces las resistencias de diseño. Además, se revisaron tres edificios reales para verificar los requisitos de piso flexible, piso débil y desvío fuera del plano, éstos dos últimos con expresiones propuestas. Además, se muestran resultados de resitencia de una losa de un espécimen losa-muro ensayado en laboratorio.
- Estudio de vulnerabilidad sísmica en la zona central y paracentral de El Salvador(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2014-07) Lemus Carcamo, Betsi MarielaEn este trabajo se estudiará la vulnerabilidad sísmica de la zona Central y Paracentral de El Salvador, donde se incluirá las áreas rurales y urbanas de 7 de los 14 departamentos que constituyen el país. El Salvador es un país en vías de desarrollo que ha sido afectado históricamente por desastres naturales, que afectan la economía nacional y dejan luto en miles de familias salvadoreñas. Estos problemas se producen por fenómenos naturales, como inundaciones ocasionadas por tormentas tropicales, erupciones volcánicas, sismos, etc. Es importante el estudio de todos estos fenómenos naturales, las consecuencias que generan en las obras civiles y en los seres humanos; por ello, se desarrollará un estudio de la vulnerabilidad en el que se aborda el aspecto sísmico en las Zonas Central y Paracentral de El Salvador. Por otro lado, la mayoría de los estudios de vulnerabilidad sísmica en El Salvador datan desde hace una década, periodo en el cual ocurrieron dos eventos sísmicos de importancia: el primero, el terremoto del 13 de enero de 2001 (subducción, M=7.6), (Comisión Económica para América Latina y El Caribe, Sede Subregional en México, 2001); este evento dejó un saldo de 944 fallecidos, 1,155 edificios públicos dañados, 108,261 viviendas destruidas, 19 hospitales dañados y 445 derrumbes. El segundo, el terremoto del 13 de febrero de 2001 (falla local, M=6.6), (Comisión Económica para América Latina y El Caribe, 2001). En el cual se reportaron 315 fallecidos; 82 edificios públicos dañados; 41,302 viviendas destruidas; 5 hospitales dañados; y 71 derrumbes, (Sistema Nacional de Estudios Territoriales). Estos dos desastres dejaron una pérdida económica que se estima en más de mil millones de dólares, en concepto de pérdidas en exportaciones, daños materiales y ambientales (Mesa Permanente para la Gestión de Riesgo en El Salvador, 2011). En las Zonas Central y Paracentral se han localizado los mayores daños de estos sismos, por lo que el estudio se realizará en estas zonas críticas de El Salvador.
- Estudio de peligro sísmico para la ciudad de Ometepec y otras ciudades aledañas del Estado de Guerrero(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2013-07) Inca, ElianaEl objetivo de este trabajo es estudiar el peligro sísmico para el segmento Ometepec, de la zona de subducción del estado de Guerrero y presentar una metodología de interpolación de Espectros de Peligro Uniforme para zonas aledañas hasta 70 km a la redonda de Ometepec, para ello se utilizaron métodos e información basadas en referencias históricas, teóricas y para el caso del estudio de sismicidad regional, se recurrió a estudios reportados en la literatura y reportes de reconocimiento de daños de sismos pasados en la región de estudio. Para Ometepec y las ciudades estudiadas para la interpolación de Espectros de Peligro Uniforme (EPU), se identificaron y caracterizaron las posibles fuentes sísmicas generadoras de actividad sísmica en la región de estudio. No se ha considerado un estudio detallado de los efectos de sitio en la región, sin embargo, según los reportes obtenidos de reconocimiento de daños de sismos pasados, no se han observado amplificaciones de aceleración debido a la estratigrafía del suelo, por lo que en este trabajo se ha considerado el estudio en terreno firme. Se seleccionaron relaciones de atenuación de la literatura actual existente para la región de estudio, que describen las aceleraciones espectrales para terreno firme y las aceleraciones máximas de terreno, no se desarrollaron ecuaciones de atenuación particulares para el sitio. Se realizó la interpolación de EPU con una metodología alternativa a las existentes, limitando a tres casos de estudio, utilizando dos ecuaciones de atenuación. Finalmente, con un análisis determinista y utilizando la metodología de desagregación del peligro sísmico se seleccionaron acelerogramas semilla, para luego utilizar la técnica del Ajuste de Espectros (Spectral Matching), limitando el estudio a las estaciones acelerográficas más cercanas a Ometepec ya que no se cuenta con una estación en el sitio. Se consideró únicamente la problemática del peligro sísmico para Ometepec, sin abarcar el estudio de riesgo sísmico, dejando la posibilidad a trabajos futuros de continuar con la información presentada.