Interacción Suelo-Estructura para la Obtención de la Respuesta Sísmica de la Subestructura con Columnas de Grava del Puente en la Avenida Sánchez Cerro, Piura.

La presente investigación tuvo como objetivo analizar el efecto de la interacción suelo estructura para la obtención de las respuestas sísmicas (respuestas estructurales y desempeño sísmico) en el puente de la avenida Sánchez Cerro con columnas de grava. Para ello se realizó un modelamiento considerando el tipo de la cimentación: empotrado, suelo flexible y suelo flexible con columnas de grava. El enfoque de la investigación es de tipo cuantitativo, de nivel descriptiva correlacional con diseño no experimental, transversal y prospectivo. Inicialmente, se recolecta la información mediante guías de observación donde se describen las propiedades del suelo y la geometría del puente. Luego, se procede a realizar un modelamiento del suelo en el programa Plaxis v20, para determinar las rigideces del suelo. A su vez, se realiza el modelamiento estructural del puente en el programa CSI Bridge v22, considerando las propiedades recopiladas y las rigideces del suelo. El cálculo de las respuestas estructurales se aplica análisis modal espectral junto con la metodología de las normativas FEMA 356 y FEMA 440. Adicionalmente, el desempeño sísmico se realiza mediante la aplicación un análisis no lineal estático de la metodología ATC-40 que permite el nivel de desempeño para determinar el nivel de vulnerabilidad mediante la metodología risk-UE (2003). Las respuestas sísmicas obtenidas presentan una variación de las respuestas estructurales tanto en incremento como disminución en las fuerzas cortantes, momentos flectores, periodo fundamental y otros. Mientras, en el desempeño sísmico la variación es mínima considerando el suelo flexible con o sin columnas de gravas

Evaluación estructural del puente reticulado Quiquijana mediante el método LRFD, con prueba de carga estática y dinámica, Cusco - 2021

El presente trabajo de esta investigación, tuvo como objetivo principal la evaluación estructural del puente Quiquijana, ubicado en el distrito de Quiquijana, provincia de Quispicanchis, departamento de Cusco. El puente es reticulado tipo Warren con montante de tablero mixto de cincuenta y un metros de longitud, con una antigüedad aproximada de cincuenta y seis años de vida útil fue diseñado con camiones de carga inferiores a las actuales como es el AASTHO LRFD vigente, para ello se realizó fichas de inspección y protocolo de prueba de carga estática y dinámica e indicando las ubicaciones de los puntos de control y monitoreo, para obtener de manera más precisas las deflexiones de los elementos y sus principales propiedades dinámicas para dar validez al modelo numérico calibrado para que esta sea un instrumento de evaluación de este puente, de acuerdo a las características de la estructura se realizó la prueba de carga estática para demostrar su deformación. Estos resultados se utilizaron para calibrar un modelo numérico de elementos finitos tridimensional del puente. Los resultados de los cálculos numéricos sirvieron para limitar y validar la restricción del paso de vehículos de más de veinticinco toneladas

Diseño de un banco de pruebas para el análisis de vibraciones en un sistema tipo rotor de Jeffcott para la aplicación del mantenimiento predictivo en el programa de ingeniería mecatrónica

Se propone el diseno de un banco de pruebas basado en un sistema rotor-eje apoyado sobre dos chumaceras para analizar su respuesta vibracional teniendo en cuenta que una maquina rotativa puede ser modelada matematicamente por medio del metodo de elementos finitos. En el trabajo se evidencia el diseno y la simulacion de los modos de vibración del banco de pruebas realizado en el software SOLIDWORKS considerando criterios de diseno para cada uno de los elementos del sistema (Motor, eje, rotor chumaceras y sus respectivos soportes). Tomando como base el diseño 3D, se plantea el modelado de las ecuaciones de movimiento del sistema y cada uno de sus componentes utilizando los efectos de la inercia rotativa, momentos giroscópicos, amortiguacion interna viscosa e histerica, las deformaciones por cizallamiento y el par axial. La formulación del trabajo permitirá que los estudiantes analicen diferentes escenarios de funcionamiento que permitan identificar la incidencia de la variacion del rotor a lo largo del eje y el comportamiento del sistema al modificar la separacion entre chumacerasThis paper proposes the design of a test bench based on a rotor-shaft system supported on two bearings to analyze its vibrational response taking into account that a rotating machine can be modeled mathematically by means of the finite element method. The work shows the design of the test bench made in SOLIDWORKS software considering design criteria for each of the elements of the system (engine, shaft, rotor, bearings and their respective supports). Based on the 3D design, the equations of motion of the system and each of its components are modeled using the effects of rotational inertia, gyroscopic moments, viscous and hysteretic internal damping, shear deformations and axial torque.The formulation of the work will allow students to analyze different operating scenarios that will allow them to identify the incidence of the rotor variation along the shaft and the behavior of the system when modifying the bearing spacing.PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a)TABLA DE CONTENIDO RESUMEN………………………………………………………………………………………15 ABSTRACT………………………………………………………………………………..……15 1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ...............................................................................16 1.1 INTRODUCCIÓN ..............................................................................................16 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...............................................................17 1.3 JUSTIFICACIÓN ...............................................................................................18 1.4 OBJETIVOS......................................................................................................19 1.4.1 OBJETIVO GENERAL................................................................................19 1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................19 2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS PARA EL DISEÑO Y ANÁLISIS VIBRATORIO DE UN SISTEMA TIPO ROTOR DE JEFFCOTT.................................................................20 2.1 Análisis vibracional............................................................................................20 2.1.1 ¿Qué es una vibración?..............................................................................20 2.1.2 Vibración simple .........................................................................................20 2.1.3 Vibración compuesta. .................................................................................21 2.1.4 Vibración aleatoria y golpeteos intermitentes. ............................................21 2.1.5 Tipos de medición.......................................................................................22 2.1.6 Dirección de medición ................................................................................22 2.1.7 Valores de alarma de la vibración en una máquina....................................23 2.1.8 Límites máximos de vibración.....................................................................23 2.2 Diagnóstico de máquinas ..................................................................................24 2.2.1 Desbalanceo...............................................................................................24 2.2.2 Desbalanceo estático .................................................................................25 2.2.3 Desbalanceo de par de fuerzas..................................................................25 2.2.4 Fuentes de desbalanceo ............................................................................26 2.2.5 Desalineación .............................................................................................26 2.2.6 Desalineación paralela ...............................................................................27 2.2.7 Desalineación angular ................................................................................27 2.2.8 Holgura de rodamiento ...............................................................................27 2.2.9 Soltura mecánica........................................................................................27 2.2.10 Frecuencia natural y resonancias...............................................................29 2.2.11 Análisis espectral........................................................................................29 2.3 Tipos de sensores.............................................................................................31 2.3.1 Rango de medición de los sensores de velocidad......................................31 2.3.2 Características de los acelerómetros..........................................................31 2.3.3 Acelerómetros.............................................................................................32 2.4 El método de los elementos finitos (MEF o FEM). ............................................32 3 MODELADO CAD Y ANÁLISIS FRECUANCIAL DEL SISTEMA ............................34 3.1 Antecedentes ....................................................................................................34 3.2 El rotor Jeffcott con chumacera móvil ...............................................................35 3.3 Modelamiento matemático del sistema .............................................................36 3.4 Modelamiento de los elementos del sistema.....................................................38 3.5 Establecimiento de las matrices de los elementos............................................38 3.5.1 Matriz de rigidez elástica ............................................................................39 3.5.2 Matriz de rigidez de amortiguamiento interno.............................................40 3.5.3 Matriz de masa ...........................................................................................40 3.5.4 Matriz de inercia rotacional.........................................................................41 3.5.5 Matriz de efecto giroscópico .......................................................................41 3.5.6 Matriz de masa global.................................................................................42 3.5.7 Matriz de amortiguamiento global...............................................................42 3.5.8 Matriz de rigidez global...............................................................................42 3.6 Ensamble matricial............................................................................................43 3.6.1 Ensamble global de las matrices de cada elemento...................................43 3.6.2 Ensamble de matrices de los componentes adyacentes al rotor................44 3.6.3 Disco central...............................................................................................45 3.6.4 Soportes: Cojinetes, piñón y acople al motor. ............................................46 3.7 Selección y Modelado 3D de los elementos del banco de pruebas ..................47 3.7.1 Selección del motor eléctrico......................................................................47 3.7.2 Diseño del eje.............................................................................................47 3.7.3 Diseño disco balanceador de masas..........................................................52 3.7.4 Selección de chumaceras...........................................................................52 3.7.5 Diseño del chasis del banco de pruebas ....................................................53 3.8 Simulación.........................................................................................................56 4 RESULTADOS ........................................................................................................60 4.1 Ecuaciones obtenidas en el análisis matemático ..............................................60 4.2 Cálculo del eje...................................................................................................61 4.3 Modelado 3D del banco de pruebas .................................................................61 4.4 Resultado del estudio de frecuencias en SolidWorks simulation ......................62 4.4.1 Estudio de frecuencia Forma modal 1 ........................................................62 4.4.2 Estudio de frecuencia Forma modal 2 ........................................................63 4.4.3 Estudio de frecuencia Forma modal 3 ........................................................64 4.4.4 Estudio de frecuencia Forma modal 4 ........................................................64 4.4.5 Estudio de frecuencia Forma modal 5 ........................................................65 5 CONCLUSIONES....................................................................................................67 6 RECOMENDACIONES............................................................................................68 7 BIBLIOGRAFIA........................................................................................................6

Análisis comparativo por elementos finitos de dos tipos de páneles navales sometidos a iguales condiciones de carga

Se presentan dos tipos de embarcaciones para transporte de personas, carga y combustible en embalses, diseñadas y construidas por la Corporación de ciencia y tecnología para el desarrollo de la industria marítima y fluvial COTECMAR las cuales presentan diferentes diseños estructurales, el primer tipo de embarcación contiene páneles con estructura primaria conectada directamente a las laminas exteriores y el segundo tipo presenta una estructura primaria con conexión indirecta. El objetivo de este estudio es analizar y comparar el comportamiento mecánico de los dos tipos de páneles por lo que se determinaron los esfuerzos, los desplazamientos y las frecuencias naturales de oscilación mediante el método de elementos finitos, el software utilizado para este análisis fue ANSYS 5.5. Los resultados arrojados por el programa indican que para el panel con conexión directa a las planchas de cubierta se presentan desplazamientos y esfuerzos menores que para el de conexión indirecta, mas sin embargo estas diferencias no son considerables. En cuanto a la respuesta a las vibraciones se aprecia un comportamiento más crítico para la conexión indirecta a bajas frecuencias.Incluye bibliografí

Diseño de concreto armado considerando interacción pórtico – tabique para mejorar la rigidez lateral frente a un sismo de una edificación en Cajamarca, 2022

La presente investigación se realizó en Cajamarca, Jr. Mariscal Cáceres; se elaboró el diseño de concreto armado considerando interacción pórtico – tabique para mejorar la rigidez lateral frente a un sismo de una edificación, conforme lo establece la Norma E.070; la presente investigación fue no experimental – propositiva, la muestra fue no probabilístico por juicio de expertos, la recolección de datos se realizó con la técnica de la observación, los instrumentos utilizados fueron guías de observación y fichas de resumen. Los muros de tabiquería contaron con espesores de .13m a .23m; el esfuerzo a compresión diagonal requerido fue de 35kgf/cm2 y 65kgf/cm2 según la ubicación del muro. El diseño en concreto armado de los elementos de la superestructura contempló varillas de hasta 3/4" en lo que respecta al diseño de vigas, barras de 5/8” para el acero longitudinal de las columnas, en el caso estribos para vigas y columnas el diámetro de barra fue de 3/8”. Con respecto al diseño de placas, no se necesitó elementos de borde, siendo su armado dos mallas, con acero vertical de 1/2"@.20m y acero horizontal de 1/2"@.125m, ensamblados en un espesor de .25m. El diseño de la superestructura tuvo armados con barras de hasta 3/4"@.20m o .15m en doble malla para el diseño de platea de cimentació

Análisis por elementos finitos de la respuesta de estructuras auxeticas hexaquirales y re-entrantes con coeficiente de Poisson Negativo Bajo Carga Uniaxial en el plano Xy

Los diferentes tipos de estructuras deformables con coeficiente de Poisson negativo, llamadas estructuras auxéticas, se han venido presentando en los últimos años como una alternativa interesante para los sectores industrial, automotriz y aeroespacial, así como para la fabricación de componentes estructurales, ópticos, acústicos, bio-mecánicos y termomecánicos. Estas estructuras se caracterizan por tener alta resistencia al cortante, permitir deformaciones considerables y una baja densidad relativa. En este estudio se realiza un análisis computacional por medio del método de elementos finitos en el aplicativo Ansys Workbench, del comportamiento elástico de estructuras auxéticas Hexaquirales y Re-entrantes con coeficiente de Poisson negativo en el plano bajo carga uniaxial, al variar la geometría de cada estructura se busca establecer la mejor relación entre la topología y la deformación para cada modelo, así como un marco comparativo en las respuestas de los dos tipos de estructuras. Los resultados obtenidos, demuestran que el comportamiento mecánico de cada estructura depende en gran medida de la conformación geométrica y del tipo de estructura que esta sea. De esta manera, se ofrecen parámetros de diseño utilizando modelos auxéticos para futuras aplicaciones teniendo en cuenta sus restricciones geométricas y de desempeño.Different types of deformable structures with negative coefficient of Poisson, called auxetic structures, have been presented in recent years as an interesting alternative for the industrial, automotive and aerospace sectors as well as for the manufacture of structural, optical, acoustic components, bio-mechanical and thermomechanical. These structures are characterized by high shear, allowing considerable deformation and a low relative density. In this study a computational analysis is performed by the finite element method in the application Ansys Workbench, the elastic behavior of auxetic structures Hexaquirales and Re-entrant with negative coefficient of Poisson in the plane under uniaxial load, by varying the geometry of each structure is to establish the best relationship between topology and deformation for each model, as well as a comparative framework in the responses of the two types of structures. The results show that the mechanical behavior of each structure depends largely on the geometric shape and the type of structure that is. Thus, design parameters using models for future applications auxetic considering its geometric constraints and performance are offered

Comportamiento dinámico de un autobús circulando en curva

En esta tesis doctoral se plantea la problemática en seguridad vial que se produce en la conducción de vehículos de transporte colectivo de viajeros cuando éstos describen una curva. La velocidad excesiva y otros factores afectan a un posible derrape o a un desafortunado vuelco, pudiéndose producir un accidente de circulación. El derrape o el vuelco suponen una posible salida de la vía y, en la mayoría de las ocasiones, aparecen numerosas víctimas. En este trabajo de investigación se abordan modelos numéricos de simulación que permiten establecer, en primer lugar, y analizar posteriormente, aquellos parámetros intervinientes en la dinámica lateral de este tipo de vehículo. Al ser parámetros de diseño del propio vehículo y/o de uso derivadas de la conducción del conductor, resultan fundamentales para mejorar la seguridad vial de este tipo de vehículos. Este planteamiento resulta novedoso en esta materia ya que no se abordan hasta ahora la conjunción de dos de los tres grandes protagonistas en la seguridad vial: conductor, vehículo y medio. Como última aportación se consideran en esta tesis doctoral parámetros de la vía (medio) cuando ésta cambia su curvatura. De esta manera se contemplan en este trabajo de forma simultánea estos tres agentes fundamentales.This doctoral thesis presents the problems in road safety that occurs in the driving of vehicles of collective transport of passengers when they describe a curve. Excessive speed and other factors affect a possible skidding or an unfortunate overturn, which can lead to a traffic accident. The skidding or rollover means a possible exit from the road and, in most cases, numerous victims appear. In this work, numerical models of simulation are approached that allow to establish, firstly, and to analyze later, those parameters involved in the lateral dynamics of this type of vehicle. Being parameters of design of the vehicle itself and/or use derived from the driving of the driver, they are fundamental to improve the road safety of this type of vehicles. This approach is new in this matter since the conjunction of two of the three main protagonists in road safety: driver, vehicle and road are not tackled until now. As a last contribution, parameters of the pathway or road (medium) are considered in this doctoral thesis when this changes his curvature. In this way, these three fundamental agents are simultaneously contemplated in this work.Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización IndustrialPresidente: José Luis San Román García.- Secretario: José Luis Muñoz Sanz.- Vocal: Julio Fuentes Los

Análisis térmico, modelamiento matemático y simulación de un reactor de agitación discontinuo para volumen específico

This paper presents the thermal analysis and mathematical modeling of a discontinuous agitation reactor. A data acquisition phase was implemented in terms of operation and utility of the agitation reactors. Subsequently, the concepts of thermodynamics, fluid mechanics, heat transfer and matter transport were applied to perform the respective thermal analysis and thus, determine the energy contained and transferred in the fluids used. In addition, a mathematical model was deduced in the EES software to examine its behavior, taking into account the operational variables subjected to various types of fluids. Finally, the physical-chemical environment of the reactor was simulated to validate the calculated data and compare them with the experimental values, relating the geometry of the equipment to the performance conditions and the specifications of the final product.El presente trabajo expone el análisis térmico y el modelamiento matemático de un reactor de agitación discontinuo. Se implementó una fase de adquisición de datos en cuanto al funcionamiento y la utilidad de los reactores de agitación. Posteriormente, se aplicaron los conceptos de termodinámica, mecánica de fluidos, transferencia de calor y transporte de materia, para realizar el respectivo análisis térmico, y así determinar la energía contenida y transferida en los fluidos utilizados. Por último, se dedujo un modelo matemático en el software EES, para comprobar su comportamiento, teniendo en cuenta las variables operativas sometidas a diversos tipos de fluidos. Además, se simuló el entorno físico-químico del reactor, para validar los datos calculados y compararlos con los valores experimentales, relacionando la geometría del equipo con las condiciones de trabajo y las especificaciones del producto final

Diseño de un modelo experimental de una viga de acero estructural AISI SAE 1020 sometida a cargas estáticas y dinámicas en la zona elástica para validar un modelo computacional, utilizando el sofware ANSYS 5.5

El estudio se basa en el análisis del comportamiento de una viga en voladizo de acero estructural AISI SAE 1020, la cual fue sometida a una serie de cargas P en su extremo libre. Estas cargas no excedieron el límite elástico del material de la viga. Se diseñó un modelo experimental de una viga de Acero Estructural empotrada en uno de sus extremos y sometida a cargas estáticas y dinámicas en el extremo libre, afectando el material en la zona elástica, con este se validó un modelo computacional utilizando el software (ANSYS 5.5), estudiando el comportamiento del material en la zona elástica. Los datos que se evaluaron son los esfuerzos (σ) y las deformaciones (ε) que se presentan en la viga. A demás fue utilizada la teoría de esfuerzos y la ley de Hooke. Se utilizó un sistema de adquisición de datos por medio de herramientas o dispositivos de medición como son las galgas extensiométricas (Strain Gages), tarjetas de procesamiento de datos, entre otros, con los que se validaron modelos computacionales con modelos experimentales

Diseño de un módulo simulador de un sistema de generación de energía eléctrica con carga variable

En la presente de tesis se desarrolla un módulo simulador de generación de energía variable ante la carga, debido a la importancia de la generación de energía se estudia las diversas etapas que esta conlleva, como la generación y consecuencias que se puede presentar en la turbina, hasta la definición de la calidad de energía eléctrica que llega a cada usuario en una determinada zona del Perú. En el proceso de construcción este módulo abarca posibilidades de funcionamiento basándose en la turbina y su comportamiento ante las variaciones de la carga, ya que en una escala mayor los problemas que conllevaría a serias consecuencias en el funcionamiento de un central. Se podrá evaluar su veracidad de los cálculos realizados en el funcionamiento del módulo, o software especializado en el modelamiento de sistemas como Matlab, el cual se utilizó para encontrar las variables principales que se utilizó para el control PID y de esta manera concluir el desarrollo del presente trabajo