Maestría en Ingeniería - Estructuras

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Comparación del comportamiento no-lineal de edificios de mediana altura con sistemas PAE y DIAGRID en acero estructural en zona de amenaza sísmica alta
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Vanegas Latorre, Cristian Camilo; Puerto Suarez, Julian David
Esta investigación compara el comportamiento no lineal de edificaciones de mediana altura con sistemas estructurales PAE y DIAGRID en acero, ubicadas en zonas de amenaza sísmica alta, mediante análisis push-over. Su objetivo principal es establecer la relación costo–ductilidad para determinar la eficiencia del sistema DIAGRID respecto al sistema PAE. La metodología consistió en la comparación de modelos de edificios de 3, 7, 9 y 13 pisos, dimensionados según la NSR-10 para el sistema PAE y mediante diseño basado en desplazamiento para el sistema DIAGRID, verificando sus solicitaciones según parámetros de zona de amenaza sísmica alta. El análisis no lineal tipo push-over se desarrolló conforme a ASCE 41-17, aplicando los niveles de desempeño definidos por Biddah & Heidebrecht (1998). Se verificó la relación costo–ductilidad y se calcularon los coeficientes de disipación de energía R utilizando los métodos de Newmark & Hall y NEHRP. Los resultados muestran que el DIAGRID posee menor ductilidad que el PAE, aunque mejora en sus variantes con riostras de menor esbeltez. En edificaciones de 13 pisos, el DIAGRID base alcanza una eficiencia comparable al PAE sin incrementar significativamente el peso de la estructura. Los valores de R fueron inferiores a los normativos en ambos sistemas. Se concluye que la eficiencia del sistema DIAGRID está vinculada al periodo estructural, para edificios con periodo largo, el diseño por desplazamiento es óptimo; en estructuras con periodo corto, se recomienda ajustar la esbeltez de las riostras para mejorar la ductilidad. (Texto tomado de la fuente)
Metodología de análisis y diseño de una estructura modular en acero, para el sector de O&G en estado de operación y transporte
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-08-12) Bustamante Bedoya, Rodrigo; Lozano Monsalve, Daniel Ricardo
El documento presenta los resultados representados mediante tablas, imágenes y reportes de los análisis realizados para una estructura de uso industrial en el sector de Gas e Hidrocarburos. Comparando el diseño convencional con la opción del diseño de una estructura modular; haciendo todas las consideraciones necesarias, sometiendo a la estructura a diferentes casos de carga y solicitaciones, como son condiciones de viento, sismo y transporte para el caso de la estructura modular. Para ello, se estipula realizar los análisis usando una estructura de estudio con el objetivo de que sirva como base para proveer los conceptos generales que se deben tener en cuenta para el diseño de estructuras modulares. La estructura de estudio tiene un uso de tipo industrial, soportando equipos mecánicos (para este caso, seis intercambiadores de calor) y soportes para la tubería miscelánea requerida para el funcionamiento que los equipos y el transporte de fluidos. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación del desempeño de edificaciones regulares aporticadas de concreto reforzado con disipadores por fricción, analizados y diseñados por dos metodologías
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Bernal Torres, Angela Patricia; Molina Herrera, Maritzabel; Villalba Morales, Jesús
Los disipadores por fricción son una alternativa de sistemas de protección sísmica, cuya eficiencia ha sido demostrada en diferentes estudios, ya que no solo logran reducir el riesgo de colapso de las edificaciones, sino que además disminuyen los daños que se presentan en los elementos estructurales ante eventos sísmicos extremos. Todo lo anterior se realiza con el fin de reducir los costos de las reparaciones y, de ser posible, permitir la ocupación inmediata de las edificaciones. Sin embargo, pese a las ventajas que ofrecen este tipo de disipadores su implementación a nivel nacional es escasa y aún no hay una reglamentación para su análisis y diseño estructural. En ese sentido, resulta necesario establecer metodologías de diseño de disipadores por fricción para su uso en edificaciones. Dichos procedimientos deben ser acoplados y adaptados a la normatividad para facilitar el acercamiento de profesionales de ingeniería estructural a la aplicación de estos sistemas de control sísmico. En esta investigación se plantea la aplicación de dos metodologías de diseño de edificaciones de concreto reforzado tipo pórtico con disipadores de fricción. Así, una de ellas se basa en un análisis simplificado, y la otra, se fundamenta en un análisis no lineal estático de plastificación progresiva. Para evaluar la respuesta de las edificaciones diseñadas con estas metodologías, se diseñan tres edificaciones aporticadas con disipadores por fricción de 4, 8 y 12 niveles, ubicados en la ciudad de Cúcuta, Colombia, todos con una configuración regular en planta y en altura. Posteriormente, por medio del análisis dinámico cronológico no lineal, se analiza el comportamiento de las edificaciones ante diferentes acelerogramas sintéticos compatibles con la amenaza sísmica del lugar, con lo cual se evalúa el desempeño de las estructuras con disipadores diseñadas por las dos metodologías. Para ello, se realiza una comparación de la respuesta estructural de las edificaciones en términos de desplazamiento de techo, cortante basal, estado de plastificación y desplazamientos máximos por piso. (Texto tomado de la fuente)
Revisión numérica del comportamiento de una conexión rígida de viga doble T a columna tubular
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Yopasá, Atahualpa Pérez; Lozano Monsalve , Daniel Ricardo
Las conexiones precalificadas de dominio público listadas en la norma AISC-358 excluyen actualmente el uso de columnas tubulares (HSS), desaprovechando su eficiencia biaxial. Este trabajo evalúa el comportamiento numérico de una conexión rígida entre viga I y columna HSS mediante diafragmas externos, adaptando la tipología de Placa de Ala Apernada (BFP). Se desarrolló un modelo no lineal de elementos finitos en ANSYS, calibrado rigurosamente con ensayos experimentales de referencia. Los resultados evidenciaron un desempeño histerético estable, soportando rotaciones de hasta 0.05 radianes sin pérdida significativa de rigidez y alcanzando un valor máximo de momento en la cara de la columna (Mf) de 1.24 veces el momento probable de plastificación de la viga (Mpr); esto valida la capacidad de la conexión para desarrollar la rótula plástica en la viga sin comprometer los componentes de unión, cumpliendo mecánicamente con los requisitos para Pórticos con Capacidad Especial de Disipación de Energía (DES). Sin embargo, la verificación normativa reveló que los perfiles HSS comerciales del mercado nacional no satisfacen las relaciones de esbeltez local para miembros de alta ductilidad exigidas por la AISC-341. En consecuencia, aunque la conexión propuesta es robusta, su implementación con materiales locales debe restringirse a sistemas de Disipación Moderada (DMO), sugiriéndose el uso de columnas armadas tipo cajón para superar esta limitación comercial y acceder a rangos de desempeño superior. (Texto tomado de la fuente)
Estudio del efecto del proceso de fabricación sobre el comportamiento mecánico de las mallas electrosoldadas producidas en el departamento de Boyacá
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Fuentes Alfonso, Edgar Nicolas; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Rodríguez Baracaldo, Rodolfo; Fuentes Alfonso, Edgar Nicolas [0002098915]; Fuentes Alfonso, Edgar Nicolas [0009-0007-3737-8831]; Análisis, Diseño y Materiales Gies
Esta investigación evalúa el comportamiento mecánico y microestructural de mallas electrosoldadas empleadas como acero de refuerzo, con el objetivo de determinar su idoneidad en sistemas estructurales sismorresistentes. Se estudiaron mallas fabricadas bajo la NTC 2043 (acero laminado en caliente) en diámetros de 6.35 mm y 8.50 mm, y bajo la NTC 5806 (acero trefilado en frío) en diámetros de 6.00 mm y 8.50 mm, producidas en siderúrgicas de Boyacá. El programa experimental incluyó ensayos de tensión, microdureza, análisis metalográfico y pruebas de corte en las uniones soldadas. Los resultados de tensión evidenciaron que las mallas trefiladas alcanzaron incrementos cercanos al 40% en el esfuerzo de fluencia respecto a las laminadas en caliente; no obstante, esta ganancia estuvo acompañada de una pérdida significativa de ductilidad, cercana al 250%, con deformaciones uniformes muy por debajo de los estándares internacionales. Asimismo, se comprobó que el uso del área real de falla en el cálculo del esfuerzo cortante proporciona una estimación más precisa que el criterio normativo basado en el área nominal, evitando clasificaciones erróneas de incumplimiento, especialmente en mallas de 8.50 mm. En conclusión, aunque la soldadura por punto no afecta de manera relevante la resistencia ni la ductilidad global, los procesos de trefilado y enderezado comprometen severamente la capacidad plástica del material. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de la respuesta mecánica de morteros con adición de nanotubos de carbono utilizando la resistividad eléctrica del material
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-04-21) Bolaños Diaz, Yon Alexander; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Zacchei, Enrico; Análisis, Diseño y Materiales Gies
La monitorización de edificios mediante tecnología de sensores promueve la rápida acción ante cualquier perturbación que pueda comprometer la integridad estructural, permitiendo optimizar el mantenimiento, reducir costos operativos y aumentar la seguridad a lo largo de su vida útil. Por esta razón, este trabajo estudia la viabilidad de tres tipos de electrodos embebidos en morteros con adiciones del 0.0 % 0.5 % y 1.0 % de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) como método de evaluación estructural. La presente investigación abarca desde el diseño de las mezclas hasta el establecimiento de la relación entre las propiedades eléctricas bajo cargas mecánicas. En primer lugar, se determinó el método de dispersión de los MWCNT para elaborar las mezclas, siendo el más efectivo el ultrasonido por sonda, además se proporciona un método de ensayo para evaluar la conductividad de soluciones mediante diagramas de Nyquist usando un electrodo serigrafiado. Con la mezcla definida y empleando tres tipos de electrodos (malla de alambre, lámina de acero y electrodo serigrafiado cerámico), se elaboraron diferentes especímenes los cuales a través de un diseño experimental que midió el Cambio Fraccional en la Resistencia (FCR), se correlacionó de manera consistente los valores de impedancia real con los niveles de carga aplicados, obteniendo valores de coeficiente de correlación (R2) muy cercanos a 1. Adicionalmente, se realizó un análisis de reproducibilidad obteniendo coeficientes de variación alrededor de 1 % en los mejores especímenes. Como resultado del estudio se logró identificar los electrodos de lámina de acero como los más funcionales. (Texto tomado de la fuente).
Comportamiento experimental de mampostería de bloques de arcilla de perforación horizontal confinada mediante pórtico de acero conformado en frío
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Nieto Cárdenas, Jaime Xavier; Takeuchi Tam, Caori Patricia; Tamasco Torres, Juan; Nieto Cárdenas, Jaime Xavier [wAeZIbEAAAAJ&view]; Nieto Cárdenas, Jaime Xavier [0000000263439622]; Nieto Cárdenas, Jaime Xavier [Xavier-Nieto-Cardenas-2]; Análisis, Diseño y Materiales Gies; Nieto Cárdenas, Jaime Xavier [58722551400]
El presente trabajo evalúa el comportamiento experimental en el plano de muros de mampostería no estructural confinada mediante pórticos con perfiles de lámina delgada, sometidos a cargas cíclicas reversibles sobre especímenes a media escala. El objetivo es clasificar el desempeño estructural de este sistema combinado conforme a la metodología ACI 374. Se ensayan tipologías con y sin elementos adicionales de refuerzo, como conectores de cortante en la mampostería y placas de zinc simulando muros de cortante de acero. La justificación del presente estudio se basa en la necesidad de reducir la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones que se generan por autoconstrucción o sin supervisión técnica. La incorporación de perfiles de acero de lámina delgada representa una alternativa viable y de bajo costo para mejorar la respuesta estructural de estas viviendas. Los resultados experimentales evidenciaron que los sistemas con refuerzos metálicos incrementan la rigidez, la capacidad de disipación de energía y el índice de ductilidad. Se identificaron puntos característicos en las curvas de Carga-Desplazamiento y Carga-Deriva, permitiendo evaluar de forma comparativa el desempeño de cada espécimen. Finalmente se concluye, que el uso de perfiles de lámina delgada mejora el comportamiento sísmico de la mampostería no estructural. Además, se probó la aplicabilidad de la metodología ACI 374 para clasificar el comportamiento de muros combinados, destacando su utilidad como herramienta de evaluación estructural. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de la aceleración de piso definida por el capítulo A.9 del NSR-10 y por análisis tiempo historia, para el diseño de elementos no estructurales en edificaciones con sistema estructural aporticado de concreto reforzado
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Torres Torres, Julio Orlando; Andrade García, Carolina; Takeuchi, Caori Patricia
Uno de los parámetros de mayor relevancia a la hora de estimar la fuerza sísmica de diseño para los elementos no estructurales (componentes y anclajes) es la aceleración de piso, es por esto por lo que el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, NSR-10, en su capítulo A.9 proporciona las ecuaciones simplificadas a partir del método de la fuerza horizontal equivalente para el cálculo de este parámetro en el diseño de los elementos no estructurales en las edificaciones del país. En este documento se tiene como propósito evaluar las aceleraciones de piso calculadas mediante las ecuaciones establecidas por el NSR-10, esto para edificaciones aporticadas de concreto reforzado de 5, 10, 15 y 20 pisos situadas en las ciudades de Bogotá y Manizales. Para dicho fin, se estimaron las aceleraciones utilizando las ecuaciones establecidas en el A.9 del NSR-10 y se compararon con las obtenidas de las expresiones simplificadas de los códigos de Construcción ASCE 7-22, Eurocodigo 8, UBC-97 y NZ1170.5, así mismo, se compararon con las aceleraciones absolutas máximas de piso en el rango no lineal obtenidas del análisis cronológicas (tiempo historia) realizados a cada una de las edificaciones a partir de acelerogramas sintéticos simulados que representan la amenaza sísmica del sitio de estudio. En Bogotá, las edificaciones se sitúan sobre las zonas de respuesta sísmica Depósito de Ladera y Lacustre 200 de la microzonificación sísmica de la ciudad, definida mediante el decreto 523 de 2010; mientras que en Manizales se han supuesto en suelo tipo D bajo las consideraciones del NSR-10. Las estructuras no presentan irregularidades en planta y altura, y se han dimensionado y diseñado de acuerdo con los requisitos establecidos por el NSR-10 para estructuras aporticadas de concreto reforzado. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación del coeficiente de capacidad de disipación de energía R en edificaciones de pórticos de acero, provistas con disipadores histeréticos de acero restringidos al pandeo (BRB), localizadas en zona de amenaza sísmica alta
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Ortiz Álvarez, Nicolás; Molina Herrera, Maritzabel; Villalba Morales, Jesús Daniel; Análisis, Diseño y Materiales Gies
El presente trabajo evalúa el coeficiente de capacidad de disipación de energía R en edificaciones de pórticos de acero provistas con disipadores histeréticos de acero restringidos al pandeo (BRB) ubicadas en zona de amenaza sísmica alta. Se modelaron numéricamente cuatro edificios de 4, 8, 12 y 16 niveles, en los cuales los BRBs fueron representados mediante una metodología que emplea elementos tipo Frame, permitiendo identificar los estados de plastificación de estos dispositivos. Para el análisis estructural de las edificaciones se realizó un procedimiento estático no lineal de plastificación progresiva (Pushover) con el cual se obtuvieron las curvas de capacidad y posteriormente los puntos de desempeño para el sismo de diseño y para el máximo considerado (MCE). El dimensionamiento de los BRB se fundamentó en la metodología de Oviedo A. et al. (2010), y su verificación final se llevó a cabo conforme a los requisitos de la ASCE 7‑22 para estructuras con sistemas de disipación. Los resultados muestran que la incorporación de BRB aumenta la ductilidad global e incrementa significativamente la rigidez en el punto de fluencia, especialmente en los edificios de 4 y 8 niveles, concentrando la deformación inelástica en los disipadores y manteniendo vigas y columnas en rango elástico principal. El coeficiente R, calculado mediante los métodos de Abou-Elfath et al. (2018) y Mahmoudi & Zaree (2013), tiende a aumentar con el incremento en el número de niveles. Se obtuvieron valores de 3.42–5.44 en edificios de 4 y 8 niveles a 6.57–15.28 en los de 12 y 16 niveles. Estos hallazgos sugieren la necesidad de profundizar en el estudio de los valores del coeficiente R para pórticos de acero provistos con BRBs, con el propósito de plantear ajustes para representar de una manera más precisa la capacidad real de disipación de este tipo de sistemas estructurales. (Texto tomado de la fuente).
Vulnerabilidad de estructuras de concreto reforzado ante eventos de explosión accidental en el contexto de la edificación colombiana
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Lozano Toro, Harol Jamir; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Estrada Mejía, Martín; Lozano Toro, Harol Jamir [0000-0003-0368-923X]; Análisis, Diseño y Materiales Gies
Colombia ha sido marcada por eventos de explosión accidental de origen antrópico, estos han causado pérdida de vidas humanas, múltiples heridos e inclusive desaparecidos, con el correspondiente daño económico asociado sobre la infraestructura. Teniendo en mente esta situación que ocurre con cierta frecuencia, dada una política de gestión del riesgo de desastres limitada en el país, esta investigación pretende establecer un marco de referencia que permite evaluar la vulnerabilidad de edificaciones construidas cumpliendo la Norma de Construcción Sismo Resistente para Colombia (NSR-10, AIS 2010) con sistemas estructurales en pórticos de concreto reforzado ante eventos de explosión accidental por medio de curvas de fragilidad. En este documento se podrá encontrar inicialmente una metodología robusta que permite evaluar cargas explosivas contra edificaciones basada en el documento UFC-3-340-02 del Departamento de Defensa de los Estados Unidos combinado con el software ALOHA de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Posteriormente para evaluar la respuesta estructural de las edificaciones objeto de análisis ante la carga explosiva, esta investigación usa el software de libre acceso desarrollado por la Universidad de Berkeley OpenSees, con procesamiento de datos por medio de rutinas de Python al evaluar más de 27.000 eventos explosivos por edificio típico condensándolas por medio de curvas de capacidad. Finalmente, esta herramienta desarrollada para el análisis del riesgo de desastres de origen antrópico, en este caso explosión, entrega curvas de fragilidad para edificaciones típicas de hasta 4 niveles por medio de la elaboración de curvas log-normal, graficando la probabilidad de excedencia contra una sobrepresión dada, basado en el modelo de análisis de múltiples franjas ( Multiple Stripes Analysis, MSA) (Baker & Eeri, 2015) y a su vez identificando niveles de daño asociados a las metodologías HAZUS (FEMA, 20220) y RISK-UE – EVK4-CT-2000-00014 (Milutinovic & Trendafiloski, 2003),para los niveles de daño leve, moderado, severo y colapso. (Texto tomado de la fuente).
Lineamientos normativos para el diseño civil estructural de subestaciones eléctricas de alta tensión
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Moreno Soto, Laura Margarita; Takeuchi Tam, Caori Patricia; Análisis, Diseño y Materiales Gies
Concebir una subestación funcional que cumpla con los aspectos de confiabilidad, seguridad y operatividad implica partir de la comprensión de su propósito. La función de las subestaciones en el manejo de la energía es de suma importancia, dado que permiten alterar o transformar las propiedades de la transferencia de la energía eléctrica. Este trabajo de final de maestría presenta los lineamientos normativos que regulan los análisis y diseños de una subestación, que permiten plantear un desarrollo conceptual y un diseño detallado para su construcción, de ahí la necesidad de compilar guías, normas y documentos que tengan injerencia en esta área, para analizar su aplicabilidad a los diversos aspectos que componen las subestaciones eléctricas de alta tensión aisladas con aire. Este documento contextualiza la funcionalidad de una subestación, presentando las pautas normativas que determinan el planteamiento de la disposición física, junto con las nociones conceptuales, que ayudan entender el funcionamiento de sus equipos. Este contexto permite comprender las necesidades estructurales que se deben satisfacer para un diseño funcional. En ese sentido, para facilitar la comprensión de su composición la infraestructura se dividió en cinco aspectos: infraestructura de pórticos, equipos de patio, equipos de transformación y compensación, edificios ocupacionales e infraestructura correspondiente a otras obras civiles. Se hace un análisis detallado de cada aspecto, brindando recomendaciones y pautas técnicas para el dimensionamiento, análisis y diseño adecuado, según las necesidades, y poniendo en contexto las normativas vigentes aplicables (Texto tomado de la fuente).
Estudio de la degradación de propiedades mecánicas en el concreto de estructuras de generación hidroeléctrica por exposición a aguas residuales del río Bogotá
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Correa Hoyos, Iván Alexander; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Takeuchi Tam, Caori Patricia; Análisis, Diseño y Materiales Gies; Hernández Romero, Leslie Nicole
Estudio centrado en la evaluación de la degradación de las propiedades mecánicas y la durabilidad del concreto en dos centrales hidroeléctricas ubicadas en la cuenca del río Bogotá: el tanque de aquietamiento de la central El Paraíso y el Canal de Descarga de la central El Charquito, expuestas de manera continua a las aguas contaminadas del río. El objetivo principal fue analizar el impacto de los contaminantes presentes en el agua del río sobre la resistencia y la durabilidad del concreto. Para lograrlo, se realizaron ensayos, de compresión, medición del módulo de elasticidad y análisis microscópicos para evaluar la integridad del concreto a nivel microestructural y determinar la extensión del daño. Los resultados revelaron que la degradación es principalmente superficial, con una penetración de aproximadamente 3 a 5 mm, causado por una combinación de abrasión mecánica, generada por el flujo constante del agua y un ataque químico debido a la presencia de sulfatos, cloruros y materia orgánica en las aguas del río Bogotá. No obstante, se encontró que el concreto presenta un buen desempeño en términos de resistencia a la compresión y módulos de elasticidad con valores cercanos a los de diseño. Lo anterior debido posiblemente a la baja porosidad del concreto que limita la penetración profunda de los agentes agresivos, lo que sugiere que el daño se concentra en la superficie expuesta. Por último, se presentan alternativas de intervención que prevengan frente al continuo deterioro del concreto en la superficie expuesta, que comprometan la durabilidad, resistencia y estabilidad de las estructuras (Texto tomado de la fuente).
Metodología para la obtención de las propiedades dinámicas de edificios de concreto a partir de vibraciones ambientales
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Gómez Guerrero, Eduardo; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel
En esta tesis se propone una metodología para obtener las propiedades dinámicas de edificaciones de concreto a partir de la medición de vibraciones ambientales. El objetivo principal es contribuir a la reducción de la vulnerabilidad sísmica en estructuras mediante la implementación de técnicas de monitoreo dinámico. Para ello, se realizaron mediciones en el edificio de aulas de ciencias "Gloria Amparo Galeano Garcés" ubicado en el campus de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Se utilizó un acelerómetro de alta precisión (SENSR CX1) para captar las vibraciones en diferentes puntos de la edificación, lo que permitió registrar aceleraciones en los tres ejes principales (X, Y, Z). Los datos obtenidos fueron procesados utilizando la Transformada Rápida de Fourier (FFT), con el fin de identificar los periodos naturales de vibración. El análisis de los resultados mostró una buena correlación entre los periodos obtenidos a partir de las vibraciones ambientales y aquellos calculados mediante un análisis modal utilizando el software ETABS, en especial para los primeros modos de vibración, que son los más relevantes en términos de respuesta estructural. Sin embargo, se identificaron algunas discrepancias en los modos superiores, atribuibles a la alta rigidez de la estructura y su baja altura. El estudio concluye que la metodología es eficaz para la obtención de las propiedades dinámicas y puede ser aplicada en el monitoreo y análisis de otras edificaciones con características similares. Además, se plantea la necesidad de mejorar la instrumentación sísmica en Colombia para optimizar la captura de datos en tiempo real, lo que permitirá validar modelos estructurales y reducir la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de la reología de pastas de cemento adicionadas con arcillas calcinadas y calizas en presencia de aditivos superplastificantes
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Velandia Larrotta, Henry Felipe; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Arango Londoño, Juan Fernando; Análisis, Diseño y Materiales Gies
En el desarrollo de este trabajo se realizaron pruebas experimentales con el fin de determinar el comportamiento en estado fresco de pastas de cemento adicionadas con arcilla calcinada (cemento LC3) por medio de ensayos de reología. Por otra parte, se realizaron ensayos de caracterización como: densidad, finura, consistencia normal, tiempos de fraguado, minislump, fluidez y resistencia a la compresión con el fin de tener un mejor conocimiento del material estudiado y describir de manera detallada su comportamiento físico durante la primera hora de fraguado. La adición de arcilla calcinada y caliza en las pastas de cemento genera un aumento en la demanda de agua de la mezcla, aumenta el esfuerzo de fluencia y disminuye la viscosidad. En este sentido, se probaron aditivos superplastificante disponibles en el mercado nacional (Viscocrete 3100 y Sikaplast 5500) con el fin de evaluar su aporte para mejorar las propiedades en estado fresco. El aditivo Viscocrete 3100 generó una reducción en el esfuerzo de fluencia y en la viscosidad tanto en la mezcla de referencia como en las mezclas adicionadas durante la primera hora del fraguado. Además, el aditivo Sikaplast redujo el esfuerzo de fluencia y la viscosidad, y tiene la propiedad de conservar esta última propiedad física durante la primera hora del fraguado, lo cual es un aspecto para destacar para prevenir la posible segregación en la pasta de cemento (Texto tomado de la fuente).
Diseño de tres superestructuras de puentes en viga cajón en concreto reforzado y en concreto postensado
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Salcedo Monroy, Juan Pablo; Vallecilla Bahena, Carlos Ramiro
De acuerdo con los requisitos de la norma colombiana de diseño de puentes LRFD-CCP14, en la concepción y evaluación de estructuras para puentes, estos deben cumplir con ciertos requisitos básicos, como lo son: seguridad, utilidad, deformaciones, constructibilidad y economía. Bajo estos parámetros el diseño estructural de puentes se debe concebir bajo un estudio global de todas las variables. Con base en lo anterior, en el presente documento se plantea un análisis comparativo técnico y la evaluación del comportamiento estructural de tres superestructuras de puentes vehiculares, para tal fin, el estudio se divide en dos etapas: la primera, es el análisis y diseño estructural teniendo en cuenta los requisitos de la Norma Colombiana de Diseño de puentes LRFD- CCP14 y la segunda, comprende la comparación técnica de tres puentes vehiculares. La estructura en estudio del presente documento corresponde un puente vehicular de longitud 80 m con apoyos intermedios. Los tres tipos de puentes presentados en este documento cumplen con los requisitos de diseño del código CCP-14 (Texto tomado de la fuente).
Mejoramiento y creación de prácticas de laboratorio para la asignatura Mecánica de Sólidos como apoyo en el proceso enseñanza - aprendizaje
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Moreno Pineda, José Dario; Linero Segrera, Dorian Luis
La asignatura Mecánica de Sólidos de los programas de Ingeniería Civil y Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, tiene un componente práctico que facilita el aprendizaje del comportamiento lineal y elástico de cuerpos deformables sometidos a diferentes tipos de cargas. Este componente práctico está conformado por nueve ensayos de laboratorio, los cuales se encuentran descritos en el texto Guías de Laboratorio de Mecánica de Sólidos, publicado en 2022 por la misma institución. Se realizó un diagnóstico de cada una de las prácticas de laboratorio relacionadas en el texto mencionado anteriormente, identificando acciones que conducen a reducir la incertidumbre sobre seis de ellas. Así mismo se crearon tres nuevas prácticas sobre temas no abordados experimentalmente en el curso de Mecánica de Sólidos. De esta manera se logró fortalecer la conexión entre teoría y práctica, con los recursos disponibles en el Laboratorio de Estructuras de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá. Para todas las prácticas de laboratorio desarrolladas se determinaron las propiedades mecánicas de los materiales de las probetas de ensayo, se renovaron los dispositivos empleados para medir desplazamientos y deformaciones, y se implementó un modelo experimental en el cual se realizan nueve repeticiones de cada practica. Los resultados experimentales obtenidos fueron comparados con los valores teóricos esperados, exhibiendo pequeñas diferencias. Esto le demuestra y le afianza los conceptos básicos al estudiante de la asignatura, cumpliendo con los objetivos de formación del programa de ingeniería civil (Texto tomado de la fuente).
Comparación del desempeño de edificaciones en concreto reforzado diseñadas con dos diferentes especificaciones de demanda sísmica
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Parra Garcia, Jose Armando; Bernal Granados, Gabriel Andrés; Molina Herrera, Maritzabel; Grupo de Investigación de Estructuras (GIES)
La evaluación de la amenaza sísmica es un elemento fundamental para la reglamentación sismorresistente, puesto que establece el nivel mínimo de demanda sísmica requerido para garantizar un apropiado nivel de seguridad en el diseño y construcción de las edificaciones. Actualmente, existen dos propuestas de coeficientes sísmicos para el diseño de estructuras, que presentan importantes diferencias respecto a los espectros de diseño, coeficientes de sitio y la zonificación de amenaza sísmica. En este trabajo se analiza el desempeño de edificaciones con pórticos en concreto reforzado diseñadas siguiendo las especificaciones de demanda sísmica dadas por estas dos propuestas para el territorio colombiano: (i) la planteada por la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS) y (ii) la presentada por el Servicio Geológico Colombiano. El diseño estructural de las edificaciones estudiadas se hizo a través del análisis dinámico elástico espectral, aplicando las especificaciones dadas por cada propuesta sobre los espectros de diseño y siguiendo la normativa vigente (NSR-10). Esta evaluación se limita a edificaciones en dos ciudades del país (Cúcuta y Medellín), con un suelo de cimentación tipo B, una única configuración en planta y tres niveles de altura (4, 8 y 12 pisos) con uso para oficinas. Con el fin de evaluar el desempeño estructural de las edificaciones, se analizaron las respuestas de las estructuras a través del procedimiento no lineal estático de plastificación progresiva (Pushover) y del análisis dinámico cronológico no lineal en el que se aplicaron acelerogramas sintéticos determinados de acuerdo con la amenaza sísmica local. Con los resultados obtenidos se comparó el desempeño sísmico de las edificaciones a través del grado de plastificación de los elementos estructurales, los cortantes en la base, los desplazamientos de cubierta, las derivas de entrepiso y las curvas de capacidad, permitiendo analizar la incidencia de los dos modelos de amenaza en el diseño estructural y el desempeño de las edificaciones. (Texto tomado de la fuente)
Structural risk assessment due to earthquake-tsunami events in the urban area of San Andrés de Tumaco, Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Páez Ramírez, Juan Sebastián; Bernal Granados, Gabriel Andrés; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Páez Ramírez, Juan Sebastián [0000184928]; Paez-Ramirez, Juan [0000000287403501]; Análisis, Diseño y Materiales Gies
Tumaco, a coastal city in Colombia, faces significant risks from earthquakes and tsunamis due to its geographical location and geological characteristics. This master's thesis aims to understand and quantify the complex interaction of these natural hazards, their potential impacts on the city's infrastructure and population, and the implications for disaster resilience. The structural risk assessment begins with an analysis of seismic hazards, which includes the characterization of three earthquake and tsunami scenarios: those that occurred in 1906 and 1979, and a worst-case scenario. This study also incorporates an exposure model that identifies and classifies the city's constructions, considering the structural typologies present, the occupancy classes, and the spatial distribution of these elements. Building upon previous research on seismic and tsunami events in Tumaco, this work adopts a multi-hazard approach to structural risk assessment. By evaluating the complex interaction between these two natural phenomena, the threats are combined using basic probability theory, Boolean logic rules, and assuming the statistical independence of the two phenomena. This approach allows for the development of multi-hazard fragility functions for each level of damage (light, moderate, severe, and collapse) according to the evaluated event, expressed in terms of the probability of damage exceedance based on the PGA value and wave height. Using probabilistic approaches and considering Tumaco's unique characteristics, combined vulnerability surfaces are generated, providing information on the expected damages for each evaluated event, offering a view of the potential magnitude of the impacts on the city. Replacement costs for exposed structures are calculated, and economic loss estimates are derived, highlighting the socioeconomic implications of multi-hazard events in Tumaco. These results are presented in a catalog of maps that allow for a spatial visualization of the structural risk distribution, facilitating the identification of areas with greater vulnerability. Overall, this thesis provides valuable insights into the structural risk posed by multi-hazard events of earthquakes and tsunamis in Tumaco, supporting better decision-making and resilience-building efforts in the region.
Evaluación del comportamiento inelástico en elementos de concreto reforzado con fibras cortas de acero sometidos a flexión: aplicación del método de fibras
(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Pira Ruíz, Jenny Magaly; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Luna Tamayo, Patricia; JENNY PIRA, [J. Pira]; Pira Ruíz, Jenny Magaly [0000000347211043]; Análisis, Diseño y Materiales Gies
En este estudio se evalúa el comportamiento inelástico del concreto reforzado con fibras cortas de acero bajo condiciones de flexión, con el objetivo de entender su comportamiento y capacidad de disipación de energía. Se desarrolló un modelo constitutivo para simular la respuesta mecánica inelástica del material bajo cargas axiales, complementado por un análisis de momento-curvatura utilizando un enfoque de discretización por capas en secciones transversales. La metodología incluyó una validación experimental de los modelos teóricos mediante ensayos en elementos de concreto sometidos a flexión pura, permitiendo la comparación directa entre los resultados teóricos y experimentales. Los hallazgos indican que el método de fibras mejora significativamente la capacidad de modelar el comportamiento no lineal del concreto reforzado con fibras, ofreciendo predicciones más precisas en comparación con los métodos convencionales. Se observó un incremento notable en la ductilidad y en la absorción de energía del material, atribuido a la inclusión de las fibras de acero. Estos resultados resaltan la importancia de considerar las propiedades mecánicas y geométricas de las fibras en el diseño de mezclas de concreto reforzado para optimizar su rendimiento estructural (Texto tomado de la fuente).
Calificación de conexiones viga-columna resistentes a momento para pórticos en perfiles tubulares de acero
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Benavides Ávila, José Luis; Takeuchi Tam, Caori Patricia; Lozano Monsalve, Daniel Ricardo
En el sector de la construcción ha aumentado el uso del acero, tendencia que incluye la implementación de la perfilería tubular estructural. Aunque esta alternativa industrial está ampliamente disponible, faltan estudios sobre su aplicación dentro de un sistema de resistencia sísmica para asegurar su correcto comportamiento, específicamente en pórticos resistentes a momento. Por lo tanto, es necesario investigar sobre el uso y comportamiento de estos perfiles y la forma adecuada y práctica de conectarlos para garantizar un buen comportamiento de los elementos estructurales y conexiones (viga-columna) para formar pórticos. En el presente estudio se calificaron dos conexiones atornilladas viga-columna entre perfiles tubulares, con el objetivo de proporcionar a la industria alternativas de aplicación de pórticos de acero resistentes a momento. En este proceso se garantizó el cumplimiento de todos los requisitos normativos para las conexiones dentro de estos sistemas. El trabajo se desarrolló en dos grandes ejes: la experimentación en laboratorio para establecer un comportamiento de referencia, y la simulación numérica, para ofrecer alternativas de determinación del comportamiento mecánico en el rango elástico e inelástico de una conexión a través de análisis por el método de elementos finitos sin comprometer la viabilidad económica. Cada proceso se describió en detalle y se presentó una guía de diseño de las conexiones para futuras aplicaciones. Finalmente, se presentaron los resultados y análisis tanto experimentales como numéricos Como resultado se obtuvieron dos tipos de conexiones metálicas entre perfiles tubulares que cumplieron con los requisitos de normativas locales, como la NSR-10, e internacionales, como el AISC 341-22 (Texto tomado de la fuente).

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