Ingeniería Estructural
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11191/6742
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- Multiple embedded strong discontinuities in closed-form beam-column elements to model inelastic behavior of structures(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-04) Martínez Miranda, Ángel UrielThe development of novel closed-form beam-column elements with multiple embedded strong discontinuities for failure analysis is addressed in this work. Inelastic material behavior for solid continua and structures, which physically appears as fissures, fractures, shear lines, or other cases, is modeled by the strong discontinuity approach. With this model, the kinematics of the displacement field is enhanced by a discontinuous function associated to a displacement jump (strong discontinuity), which characterizes failure on the macroscopic scale. A localized singularity strain field results from the discontinuous displacement field, which is treated in the mathematical formulation by the Dirac delta function. Multiple embedded strong discontinuities are considered to model several dissipative mechanisms due to high strain localization failures at arbitrary positions in solid continua or structures. These localized failures are captured across a surface associated with a narrow zone in which nonlinear behavior is smeared. Hence, the capability of the formulated elements is reasonably similar to that of finite elements based on distributed plasticity or fine finite element meshes. Moreover, the finite element method and Gauss integration schemes are no used in the developed elements since they are derived from closed-form solutions. Softening behavior, such as fracture or damage, and hardening elastoplastic behavior, such as plasticity, among other cases, are treated with the formulated elements.
- Confiabilidad de estructuras considerando el efecto del daño acumulado en el tiempo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023-02) Flores Carranza, Ricardo BaltasarSe propone un enfoque para estimar la confiabilidad estructural en términos de la tasa media anual de falla y factor de confianza. Los indicadores de confiabilidad se estiman asumiendo que tanto la capacidad estructural como la demanda se encuentran normalizadas mediante un índice denominado IDC. A través de este enfoque se obtienen expresiones simplificadas de forma cerrada que evalúan la confiabilidad estructural en estructuras nuevas y adicionalmente, expresiones cerradas que permiten estimar la confiabilidad de estructuras que sufren daño acumulado en el tiempo. El enfoque se formula de acuerdo con el análisis de demanda sísmica de probabilidad de acuerdo con el formato DCFD (Demand and Capacity Factor Design) propuesto en los documentos FEMA-350 y FEMA-355F. Se consideran las incertidumbres relacionadas con las propiedades geométricas y mecánicas, así como las incertidumbres asociadas a la ocurrencia sísmica. Alternativamente, se estiman las incertidumbres epistémicas de acuerdo con un enfoque previo. También, se estiman curvas de fragilidad que consideran el daño acumulado en el tiempo ante secuencias sísmicas considerando incertidumbres mecánicas y geométricas. El enfoque de evaluación de confiabilidad estructural se ilustra en dos puentes continuos de concreto reforzado diseñados para cumplir con distorsión prestablecida de 0.002. Los sistemas están ubicados en suelo de transición de la Ciudad de México. Se presenta la estimación de tasas de falla mediante el enfoque aquí propuesto para los casos a) estructura nueva y b) estructura propensa a sufrir daño acumulado en el tiempo. El enfoque aquí propuesto se compara con un enfoque previo y con la solución numérica o exacta para los casos de estructura nueva y estructura con daño acumulado. Se evalúa la posibilidad de diseñar puentes continuos de concreto reforzado asociados distorsiones prestablecidas llegando a recomendaciones de diseño y tiempos mínimos de inspección. Adicionalmente, se evalúa la fragilidad estructural en un puente de concreto reforzado diseñado para cumplir con una distorsión prestablecida de 0.003. Dichas curvas de fragilidad consideran el daño acumulado en el tiempo, así como las incertidumbres mecánicas y geométricas.
- Evaluación de la confiabilidad de edificios con dispositivos viscosos considerando la interacción dinámica suelo estructura(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024) Clemente Izquierdo, Eduard AntonioEl uso de dispositivos disipadores de energía para el control de la respuesta sísmica de las edificaciones ha demostrado ser una alternativa que puede reducir los daños a sistemas estructurales y a mantenerlos en condiciones de ocupación inmediata después de un evento sísmico. La Ciudad de México es susceptible a este tipo de eventos debido a su ubicación. Sumado a esto, las condiciones de suelo blando existentes en la zona propician que las ondas sísmicas tiendan a amplificarse y puedan causar daño a todo tipo de estructuras. En este sentido, los dispositivos disipadores de energía son una herramienta que puede ayudarnos a lograr este objetivo. Los disipadores tipo viscoso pueden llegar a aportar amortiguamiento suplementario hasta del 35% de amortiguamiento efectivo al sistema, sin embargo, los efectos de la interacción dinámica suelo estructura (IDSE) pueden llegar a afectar su eficiencia en términos de amortiguamiento. La IDSE es un fenómeno complejo que ha sido estudiado por muchos investigadores y se ha visto como impacta de manera significativa a las edificaciones desplantadas en suelos blandos, razón por la cual es importante tener en cuenta sus efectos cuando se diseña una edificación en un sitio con estas características. Aunado a esto, la existencia de incertidumbres en los principales parámetros que rigen el comportamiento de una estructura hace que sea necesario evaluar la confiabilidad que ésta presenta para una intensidad dada. Esto se logra por medio de análisis probabilista. En este trabajo se evalúa la confiabilidad de edificios de concreto reforzado con disipadores fluido-viscoso desplantados en suelo blando de la Ciudad de México. Debido a las características de este tipo de suelos resulta importante considerar los efectos de la IDSE.
- Propuesta de espectros de diseño para la ciudad de Tapachula, Chiapas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-01) Orozco Borraz, AlejandroEl objetivo principal de este trabajo es establecer el peligro sísmico en la ciudad de Tapachula Chiapas y proponer espectros de diseño a partir de espectros de peligro uniforme (EPU), se incluye el estudio para algunas ciudades del estado de Chiapas. El análisis sísmico del peligro sísmico se realiza con el enfoque probabilista, el cual proporciona un marco de referencia en el que las incertidumbres pueden ser identificadas, cuantificadas y combinadas. Se emplea el programa Ez-frisk asociado al cálculo del peligro sísmico, obteniendo las curvas de peligro sísmico y espectros de peligro uniforme, empleando 3 diferentes distancias de influencia (500, 300 y 200 km.) con el objetivo de conocer la variabilidad de los resultados sísmicos al usar distancias amplias o pequeñas. Al emplear distancias diferentes, los valores obtenidos no tienen una diferencia notable una con respecto a otra. Usando este criterio, para los EPU que se calcularon para los diferentes municipios seleccionados se empleará una distancia de 300 km. Los periodos de retorno empleados fueron Tr de 475, 975 y 2,475 años, obteniendo EPU para diferentes estructuras (Grupo A, B, y especiales). La elección depende del nivel de peligro que se desea emplear, los objetivos de diseño y el nivel de desempeño sísmico para la estructura en estudio. Se comparan los resultados obtenidos, contra espectros de diseño de las normativas vigentes, así como la comparativa de la aceleración (PGA) de sismos real con las obtenidas de los resultados. Finalmente se obtiene el espectro de diseño, empleando la metodología descrita por Chopra ,1995. Empleando los valores obtenidos de este estudio, se considera 5 % de amortiguamiento para sistemas elásticos, estos espectros no tienen amplificaciones dinámicas se consideran en condiciones en roca.
- Comportamiento sísmico de marcos rigidizados con muros de placa de acero(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-11) González Lozano, Daniel AlejandroEn este trabajo se evalúa el comportamiento sísmico del sistema estructural de macos rigidizados por muros de cortante de placa de acero. Para ello, se diseña un grupo de edificios con este sistema siguiendo las metodologías que se han propuesto en guías o normativas. Posteriormente, se evalúan las metodologías de modelado estructural del sistema para realizar una validación y verificar que las metodologías representan correctamente el comportamiento de los marcos con muros de placa de acero. Ya revisadas estas metodologías, se realizaron modelos matemáticos del conjunto de edificios diseñados que se sometieron a análisis no lineales para estimar su respuesta. Tras generar estos modelos se realizó una evaluación del comportamiento del sistema estructural, esto definiendo los parámetros de comportamiento sísmico de acuerdo con distintos documentos y evaluando la secuencia de falla en función del nivel de daño que se tienen en los elementos estructurales.
- Recomendaciones de diseño del sistema estructural dual de marcos rígidos con muros compuestos rellenos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-09) Bibiano Ramírez, Maira FabiolaEl objetivo de este trabajo es evaluar y proponer recomendaciones de diseño del sistema estructural dual de marcos rígidos con muros de cortantes compuestos que son armados con placa de acero y rellenos de concreto (C-PSW/CF), y tiene como objetivos específicos los siguientes: Diseñar, con base en una metodología de diseño adaptada de las normas vigentes, un par de edificios de siete niveles y catorce niveles utilizando un sistema estructural dual con muros perimetrales compuestos, muros centrales compuestos y marcos rígidos. Calibrar y validar modelos no lineales de muros de cortantes compuestos aislados que reproduzcan la respuesta de especímenes ensayados experimentalmente. Evaluar la respuesta no-lineal de los sistemas con base en análisis estáticos ante carga lateral incremental (pushover). Determinar parámetros globales de diseño sísmico (i.e., Q y R) de los sistemas que se evalúan en el proyecto, incluyendo las distorsiones para el estado límite de seguridad de vida y prevención de colapso, así como una propuesta para un diseño resiliente que corresponde a un estado límite de ocupación inmediata. Comparar los parámetros globales de diseño sísmico recomendados en la NTC-Sismo (2023) con los obtenidos en los análisis estáticos ante carga lateral incremental de los sistemas que se evalúan en el proyecto.
- Análisis de vibraciones en losas encasetonadas por actividades humanas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024) Huerta Quiroz, Carlos RobertoEl objetivo de este trabajo es desarrollar recomendaciones prácticas para el análisis y diseño de losas encasetonadas ante vibraciones producidas por actividades humanas, mediante estudios analíticos, numéricos y experimentales. Los objetivos específicos son los siguientes: Evaluar diferentes funciones que representen el caminar de personas y la calibración numérica y experimental. Evaluar experimentalmente la respuesta dinámica en una losa encasetonada ante distintas actividades humanas. Evaluar los criterios descritos en las NTCC-21 (2021), para el análisis de vibraciones, mediante análisis analíticos, numéricos y experimentales. Desarrollar un procedimiento simplificado para el modelado equivalente de losas encasetonadas ante el análisis de vibraciones verticales por actividad humana. Estudio paramétrico para evaluar la influencia en la frecuencia natural y en la aceleración de: espesor de capa de compresión, peralte de vigas principales, resistencia a compresión del concreto, inclusión y separación de vigas secundarias, relación de amortiguamiento y rigideces de columnas. Recomendaciones: modelado, diseño y reducción de aceleración.
- Evaluación de la separación mínima entre edificios colindantes para evitar el choque estructural en suelos blandos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024) Sánchez Ballinas, DanielEl objetivo de este trabajo es hacer una propuesta racional y práctica para la separación mínima entre edificios colindantes que permita evitar el choque estructural entre estructuras desplantadas en suelos blandos con base en un estudio paramétrico de modelos representativos. Teniendo los siguientes objetivos específicos: a) Definir las separaciones mínimas entre estructuras en suelos blandos con base en considerar el tipo de suelo, la interacción suelo estructura y sus características generales de estructuración. b) Conocer cómo impacta las fuerzas de golpeteo en la respuesta de las estructuras, en cortante y desplazamientos mediante análisis no lineales y c) Definir expresiones alternas de simple aplicación para la determinación de la separación de estructuras que dependan de las características dinámicas de las estructuras, su altura y del coeficiente de correlación cruzada o sincronización entre las estructuras adyacentes.
- Impacto en el comportamiento sísmico de fuentes de flexibilidad lateral comúnmente ignoradas en el diseño de estructuras de acero(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-03) Bautista Gallardo, Alan OmarEl objetivo de este trabajo es identificar la influencia en el comportamiento sísmico de fuentes de flexibilidad lateral en dos edificios de acero estructural que se diseñaron suponiendo que el diafragma es rígido, que las conexiones son rígidas y que están empotrados en su base, mediante análisis dinámicos no lineales. Con los objetivos específicos siguientes: Identificar el impacto de la flexibilidad del diafragma en la respuesta sísmica de edificios de acero estructural que se diseñaron suponiendo que el diafragma es rígido y que están empotrados en su base. Identificar el impacto de la interacción suelo-estructura en la respuesta sísmica de edificios de acero estructural que se diseñaron suponiendo que el diafragma es rígido y que están empotrados en su base. Identificar el impacto de la combinación de fuentes de flexibilidad en la respuesta sísmica de edificios de acero estructural que se diseñaron suponiendo que el diafragma es rígido y que están empotrados en su base.
- Estudio del comportamiento de un tablero de concreto colado sobre lámina colaborante ante acciones laterales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023) González Pérez, AlejandraEl objetivo del presente estudio es analizar el comportamiento de losas de concreto colado sobre láminas de acero acanaladas y corrugadas, las cuales son sujetas a cargas verticales y excitaciones sísmicas en distintas zonas. Principalmente, se analizaron los alcances de programas comerciales, modelando el mismo sistema estructural en dos programas comerciales: SAP2000 (CSI-20) y ETABS (CSI-20). Lo anterior con el objetivo de observar las diferencias de resultados entre ambos análisis. En el presente trabajo, se realizó un análisis de los esfuerzos en los elementos sólidos de los modelos rigurosos (modelo refinado). Se observó que entre mayor profundidad del concreto se localicen los nodos, los esfuerzos a tensión aumentan su magnitud. Se obtuvieron esfuerzos de gran magnitud entre la lámina de acero y el concreto, los cuales se considera que están relacionados con los cambios abruptos entre los módulos elásticos de los materiales. Se realizaron análisis de tipo dinámico elástico-lineal paso a paso con el objetivo de analizar la relación entre la influencia del movimiento del suelo en las aceleraciones del sistema de piso, los modelos se situaron en cuatro tipos de zonas: zona de lago, zona de transición, zona de loma y zona de Acapulco. En los análisis se obtuvieron y examinaron los desplazamientos, velocidades, aceleraciones y cortantes basales de los sistemas.