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  • Determinación de la carga de inicio de agrietamiento y trayectorias de propagación en sistemas de losas
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016) De La Paz Morales, Erick
    En la presente tesis se desarrolla una metodología para determinar la carga que ocasiona el agrietamiento en losas cuadradas y rectangulares de concreto reforzado; además se determinan las trayectorias de agrietamiento cuando se someten a carga vertical. Para determinar la carga en la que ocurre el agrietamiento se utiliza el criterio del esfuerzo principal máximo, incluyendo el acero de refuerzo para la distribución de esfuerzos en el espesor de la losa, pues el eje neutro es distinto al geométrico debido a la presencia de los dos materiales. Se estudian losas macizas de concreto reforzado, encasetonadas y una losa maciza con un muro apoyado sobre ella. Los modelos numéricos se realizan con técnicas avanzadas de elementos finitos de losas en el software ANSYS. Se utilizan elementos finitos sólidos para discretizar el concreto y elementos tipo barra para el acero de refuerzo, ambos tipos de elementos se conectan en sus nodos. Se utiliza una superficie de daño, con diferentes umbrales en tensión y en compresión para representar el comportamiento constitutivo del concreto, mientras que el endurecimiento del acero de refuerzo se idealiza con una superficie de Von Mises. Además, se determinan las curvas de la carga contra el desplazamiento al centro de las losas, deformaciones en el acero de refuerzo y la carga última, esta última se compara con la obtenida con el método de líneas de fluencia. En losas de concreto reforzado, las trayectorias de agrietamiento son dependientes de las condiciones de apoyo y de la configuración de las cargas aplicadas. En losas macizas con carga uniformemente distribuida: cuando se encuentran empotradas, el agrietamiento inicia en los bordes de la parte superior, posteriormente en el centro de la parte inferior. En losas simplemente apoyadas, el agrietamiento inicia en la cara inferior de la losa, al centro, propagándose hacia los bordes. En losas de transferencia, que se encuentran empotradas, el agrietamiento inicia en la cara superior y, posteriormente, el agrietamiento se propaga a la cara inferior. El agrietamiento en la cara inferior inicia en el centro de la losa con trayectorias paralelas a la longitud del muro y con trayectorias radiales que salen de los bordes de los castillos, posteriormente estas grietas radiales se propagan hacia las esquinas. Mientras que el agrietamiento en la cara superior se origina en los bordes perpendiculares al muro, y algunas grietas en los bordes de los castillos, posteriormente se propaga hacia los demás bordes de la losa hasta formar un anillo.
  • Modelado no lineal de muros de mampostería combinada y confinada
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-08) López Torres, César Ulises
    El objetivo de este trabajo es representar adecuadamente los mecanismos de falla de la mampostería confinada ante cargas laterales (fig.1.3) mediante un modelado no lineal del material utilizando las herramientas de cómputo comerciales y de programas de Elementos finitos. Uno de los objetivos es poder evaluar los resultados de estos análisis con las pruebas experimentales realizadas por algunos investigadores, además de proporcionar reglas mucho más específicas en el uso de los modelos analíticos. Esto debido a la importancia que tiene este tipo de material en la construcción de vivienda en el país y para otro tipo de edificaciones.
  • Optimización del sistema de amarre de una unidad flotante de producción tipo semisumergible
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-10) Hernandez Varona, Pedro Vladimir
    Debido a la nueva apertura de la explotación y de la producción petrolera en México impulsada por la Reforma Energética, los retos tecnológicos y de formación de capital humano especializado que presenta el país son inminentes. Esta investigación es una oportunidad para aprender sobre el análisis y diseño de los sistemas de amarre de plataformas tipo semisumergibles para aguas profundas, así como la optimización de los mismos. El alcance de este trabajo comprende el desarrollo de análisis estáticos y dinámicos de líneas de amarre conformadas por cadenas de acero y fibras sintéticas en aguas profundas del Golfo de México, para al final, tener una guía de análisis y de las secciones que pueden ser empleadas de acuerdo con el tirante de agua. Todos los análisis de este trabajo fueron conducidos a través de modelos acoplados con los movimientos del sistema flotante de producción.
  • Detección de daño estructural en vigas de concreto parcialmente agrietadas
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017) Martinez Zacarias, Emmanuel
    En esta investigación se presentan los resultados de un estudio enfocado a identificar daños en vigas de concreto simple. Se determinaron mediante ensayes y simulaciones numéricas la existencia, ubicación y cuantificación del daño estructural en vigas simplemente apoyadas. Los ensayes se realizaron en el Laboratorio de Estructuras de la Universidad Autónoma Metropolitana. El método empleado para efectuar la detección de daño utiliza una combinación entre los modelos estadísticos autorregresivo (AR) y autorregresivo con exógeno (ARX). Dichos modelos se aplican a series de tiempo obtenidas con acelerómetros, las cuales fueron registradas en condiciones de operación y ambientales desconocidas. Para calibrar y validar el modelo AR-ARX también se generaron registros de aceleración sintéticos, en los que la fuente de excitación fue un ruido blanco de banda ancha. Además del método mencionado, se utilizaron otras técnicas para la detección de daño, como el cambio en las frecuencias naturales y en las formas modales. En cada uno de los métodos mencionados se efectúo la detección de daño. Sin embargo, el método AR-ARX, al ser un método más refinado, no sólo identificó daño, sino además proporcionó la localización y cuantificación del mismo. Por otra parte, se simuló el comportamiento de las vigas en su evolución de daño hasta el colapso. En este proceso se utilizaron elementos planos (2D) y tridimensionales (3D), en los cuales la falla puede representarse como una discontinuidad o grieta. Se utilizó el modelo constitutivo con superficie de daño diferente en tensión y en compresión (DTC) para el proceso de falla. Este modelo considera la energía de fractura y el tipo de ablandamiento que puede presentarse en elementos de concreto. Con estos modelos se realizaron curvas de la carga contra el desplazamiento y se comprobaron con las obtenidas experimentalmente. Las vigas también se modelaron con elementos unidimensionales (1D), donde el comportamiento no lineal de las vigas se representó mediante un resorte rotacional en la zona agrietada. Para determinar el valor de dicha rigidez se utilizaron formulaciones basadas en energía.
  • Interacción fluido estructura en velarias considerando superficie mínima
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017) Gonzalez Flores, Daniel
    En México, la construcción de Velarias (también conocidas como lonarias o simplemente tenso-estructuras) ha venido en aumento. En los últimos años se ha incrementado su demanda y cada vez es más frecuente su uso en centros comerciales, plazas, lugares de reunión, estacionamientos, etc. Este ejercicio ha progresado prácticamente sin ninguna norma que establezca los criterios mínimos para su análisis, diseño y construcción; evidenciando la ausencia de información en los reglamentos y manuales de construcción del País. Aquí se presenta, un método matemático que se desarrolló en los años 70’s para obtener superficies de tensión en tenso-estructuras. Este método se basa en la idea de definir densidades de fuerza (Fuerza/Longitud) para cada elemento de una tenso-estructura lo que conduce a resolver un sistema lineal de ecuaciones. Resolviendo este sistema lineal de ecuaciones se obtienen todas las coordenadas en el espacio asociadas a una superficie de tensión. Esta tiene la cualidad de asegurar que se presentarán únicamente fuerzas de tensión en los elementos, y que además, estas se distribuirán de manera uniforme. Se caracteriza por ser de fácil programación. De acuerdo a esto, este método puede utilizarse también para determinar la superficie de tensión (o superficie mínima) de una Velaria discretizando la membrana con la que se construye como una malla de elementos. Con el propósito de agilizar la gran cantidad de operaciones que se requieren para obtener estas superficies mínimas, se escribió un algoritmo matemático (Anexo A) en el entorno de programación de Matlab. Siempre a partir de una geometría inicial se propuso una superficie de tensión, como se explica en el Capítulo 3. Después, se construyeron cuatro modelos analíticos que representan una Velaria anti clástica. Dichos modelos se colocaron dentro de un volumen de control y se sometieron a la acción del viento. Con el objetivo de evaluar los coeficientes de presión se tomó en consideración la interacción fluido-estructura por el método del elemento finito con la ayuda de las ecuaciones que gobiernan el comportamiento promedio del viento (Navier-Stokes) y de la dinámica computacional de fluidos del programa de análisis de elementos finitos ANSYS. Se tomó en cuenta lo que sucede cuando se tiene una superficie de tensión y su comparación cuando no se le toma en cuenta en un análisis de interacción para una misma Velaria, además de su comportamiento sobre una superficie rígida o indeformable. Con la ayuda de la dinámica computacional de fluidos, del método de elementos finitos y de algoritmos matemáticos para determinar superficies de tensión, los modelos propuestos fueron analizados, examinados los resultados se presentan conclusiones y recomendaciones incluyendo el algoritmo escrito para evaluar superficies mínimas.
  • Método simplificado para determinar el momento de diseño en nervaduras de losas encasetonadas
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-11) Diaz Lugo, Galet Vinat
    En este trabajo se propone un método aproximado mediante coeficientes para determinar los momentos de diseño en las nervaduras de losas encasetonadas, el cual es análogo al método de coeficientes de losas macizas de concreto. Estos coeficientes de diseño se obtuvieron para nervaduras de losas encasetonadas para distintos tipos de tableros de losas con distintas relaciones de lado corto entre lado largo, las cuales se modelaron con el software comercial de análisis estructural SAP2000 v16 (CSI 2013). El tamaño de los elementos finitos para discretizar los modelos de losas encasetonadas se realizó con base en la energía de deformación. Se presenta algunos métodos de diseño para losas encasetonadas bajo la acción de cargas gravitacionales. Se comparan modelos numéricos de sistemas estructurados de losa encasetonada con modelos de losa maciza con espesor equivalente, para aprobarse como un método válido en el que los momentos se calculan con un método aproximado como el de los coeficientes. De este análisis se observó que el análisis como losa maciza con espesor equivalente sobredimensionaría las nervaduras de losas encasetonadas, además se observó que la distribución de momentos en losas encasetonadas presenta una distribución de momentos distinta a la de un modelo de losa maciza con espesor equivalente, por lo que no es recomendable el método de losa maciza con espesor equivalente para el análisis de estructuras de losas encasetonadas. Por último, se validan los momentos de diseño de las nervaduras centrales de una losa encasetonada modelada con software de análisis estructural SAP2000 contra los momentos de diseño calculados con las tablas de coeficientes propuestas en este trabajo. De esta comparación se demuestra que la tabla de coeficientes propuesta proporciona aproximaciones seguras en los momentos de diseño, por lo que se recomienda adoptarla como un método válido.
  • Determinación de factores para considerar muros apoyados sobre losas como cargas equivalentes uniformemente distribuidas
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-10) Cruz Martinez, Ismael
    Se presenta un estudio numérico de losas de concreto reforzado que tienen muros apoyados en su claro, las cuales pueden diseñarse considerando las cargas lineales debidas a muros como cargas equivalentes uniformemente distribuidas multiplicadas por un factor de carga propuesto actualmente por las NTCC-04. Se obtuvo la distribución de momentos en modelos de tableros de losas perimetralmente apoyadas utilizando software comercial de elementos finitos, considerando diferentes relaciones de lado, tipos de colado y diferentes ubicaciones del muro en el tablero. La distribución de momentos en la franja central de cada uno de los modelos estudiados se comparó con los calculados con las recomendaciones de las NTCC-04 para considerar el muro como una carga equivalente uniformemente distribuida, observando que en muchos casos se subestiman los momentos de diseño. Además, se encontró que los momentos máximos positivos no siempre se presentaron cuando una carga lineal producida por el muro se aplica en el centro de la losa como se esperaría. De las distribuciones de momento obtenidas numéricamente, se elaboró un catálogo con factores de carga actualizados para considerar las cargas lineales debidas a muros como cargas equivalentes uniformemente distribuidas, los cuales garantizan una estructura segura.
  • Formulación de modelos de articulaciones en vigas de concreto simple
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2014) Mendoza Diaz, Aldo
    Se desarrolla un modelo equivalente del agrietamiento en elementos sólidos en 2D para representarse como articulaciones en elementos viga. La formulación se realizó con base en la energía de fractura necesaria para generar la separación completa de la sección transversal del elemento prismático, equivalente al área debajo de la curva carga contra desplazamiento de elementos prismáticos sujetos al colapso. Esta energía es igual a la que se disipa en una articulación, correspondiente al área debajo de la curva momento contra salto de la rotación si la viga falla en flexión o al área debajo de la curva cortante contra salto del desplazamiento transversal si la viga falla en cortante. Para simular el comportamiento de elementos prismáticos de concreto con elementos sólidos en 2D se utilizó un modelo de daño que considera un comportamiento constitutivo del concreto con diferente umbral en compresión y tensión. El modelo de daño se validó con dos vigas simplemente apoyadas, obteniéndose curvas carga contra desplazamiento congruentes con resultados experimentales reportados en la literatura. Se modeló el colapso de otras vigas simplemente apoyadas con relación de aspecto peralte entre longitud h/L=0.05, 0.1, 0.15, 0.20, 0.30, 0.40, 0.60 0.80 y 1.0, vigas en voladizo y doblemente empotradas con h/L=0.20, 0.25, 0.33, 0.5, 1.0 y 2.0. Las relaciones constitutivas momento-salto rotación y cortante salto del desplazamiento transversal de articulaciones en vigas de concreto simple se desarrollaron con base en la energía disipada obtenida de las simulaciones numéricas, de las que posteriormente se desarrolló una ecuación analítica para el cálculo de la carga de colapso dependiente de la energía de fractura y de los parámetros geométricos de la sección transversal.
  • Estudio numérico de los coeficientes de diseño de losas de concreto
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2014) Gutierrez Morgado, Pablo
    Se presenta un estudio comparativo del diseño de una losa entre las NTCC-04, el ACI318- 11 y el IStructE-06, en el que se compararon los espesores de la losa y las cantidades de acero resultantes, con estos parámetros se determinó que de los tres reglamentos el más conservador es el IStructE-06. Se calcularon los coeficientes de momento de losas perimetralmente apoyadas, utilizando software comercial de elementos finitos para modelar losas con diferentes relaciones de lados y diferentes condiciones de apoyo. La distribución de coeficientes se calculó en la franja central de las losas y fue validada con soluciones exactas reportadas por Timoshenko y Woinosky-Krieger (1959). Los coeficientes numéricos calculados fueron comparados con los propuestos por el IStructE-06 y por las NTCC-04, encontrándose diferencias importantes entre los coeficientes propuestos y los numéricos. Se encontraron varios casos en que los coeficientes obtenidos con elementos finitos son mayores a los recomendados por las NTCC-04. Se encontraron distribuciones de momentos que no se esperaban, en las que el momento máximo positivo no se encuentra en el centro del panel como siempre se supone, debido a los efectos que tienen los apoyos en la distribución de los momentos y la continuidad en los paneles. Se reprodujo numéricamente una prueba experimental reportada en la literatura y se determinó la magnitud de la carga distribuida y del desplazamiento cuando inicia el agrietamiento en el concreto en una losa aislada colada monolíticamente con vigas de apoyo.
  • Solución de problemas elásticos con elementos finitos mixtos
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2014-07) Lopez Guevara, Sergio Felipe
    Para entender el comportamiento de estructuras, y con ello proponer soluciones que ésta requiere, es importante realizar simulaciones numéricas para verificar que los elementos propuestos pueden soportar las solicitaciones impuestas, estas simulaciones son también necesarias para identificar las posibles fallas que pueda presentarse en una estructura. El objetivo general de esta tesis es desarrollar, aproximar e implantar formulaciones mixtas de elementos finitos para obtener soluciones numéricas de problemas en sólidos elásticos, las cuales, tienen una mejor aproximación en los campos de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en comparación con una formulación estándar de desplazamientos; además, estas formulaciones de elementos finitos mixtos resuelven problemas de bloqueo.