Un nuevo modelo continuo-discreto para el estudio del tráfico urbano con autopistas

La modelación del tráfico urbano, que permite predecir el flujo vehicular en cada tramo de la red de transporte y el tiempo de viaje entre puntos de la ciudad, se ha realizado tradicionalmente, según un enfoque discreto, a partir del conocimiento de las características de la red y de la cantidad esperada de viajes entre distintos puntos. Este enfoque brinda información detallada del sistema y lleva a un problema de optimización en gran escala. Un enfoque diferente y menos estudiado es la formulación continua, basada en la idea fundamental de que la variación de las características del tráfico en áreas cercanas es pequeña cuando se la compara a las diferencias del sistema entero y de esta manera se pueden utilizar funciones continuas para representar las características de la red tales como el costo de viaje y el flujo vehicular. En una gran ciudad, la circulación vehicular se realiza por dos tipos de arterias bien definidas, las autopistas y las calles comunes. Las autopistas se caracterizan por tener largos tramos de vías de circulación en sentidos contrarios separadas, ausencia de cruces a nivel y accesos espaciados y especialmente diseñados. Estas características facilitan la circulación de vehículos a altas velocidades. Por el contrario, las calles comunes, permiten rápidos cambios de dirección y sentido, y los vehículos que circulan por ellas deben variar constantemente su velocidad por la presencia de cruces con otras arterias, pasos a nivel y circulación peatonal. Basado en este diferente comportamiento del tráfico de acuerdo al tipo de arteria, se presenta un enfoque combinado continuo-discreto. Se asume que los usuarios de la red de transporte se encuentran distribuidos en la ciudad y pueden optar por viajar hacia su destino a través de la red de calles o acceder a las autopistas en determinados puntos de la ciudad, de acuerdo a un criterio de costo mínimo de viaje. Se utiliza un nuevo enfoque continuo que conduce a ecuaciones diferenciales de difusión anisótropa no lineal para modelar las calles de la ciudad y un enfoque discreto que lleva a un conjunto de ecuaciones algebraicas de continuidad para modelar las autopistas. Ambos sistemas interactúan en los puntos de acceso a las autopistas. El modelo se resuelve por el método de elementos finitos.Fil: Dominguez, Patricia Neri. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; ArgentinaFil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

Un modelo continuo-discreto para el estudio de la evolución diaria del desequilibrio en las redes de transporte urbano

El problema de asignación de tráfico urbano de la ingeniería de transporte consiste en la determinación de los flujos horarios de vehículos en cada arteria de una ciudad. Tal determinación se basa en el conocido principio de Wardrop que asume condiciones de equilibrio, es decir las variables involucradas son independientes del tiempo. Cuando en la red de transporte se produce una modificación de las características de la circulación, por ejemplo por trabajos de construcción en ciertos tramos, los usuarios se ven forzados a tomar otros caminos y en consecuencia se altera el funcionamiento normal de la red. Esto es, se rompe el equilibrio temporalmente hasta que la situación alcanza un nuevo estado de equilibrio. En este trabajo se estudia tal proceso de evolución del flujo en desequilibrio después de la perturbación de cierta parte de la red. Se propone un modelo dinámico de evolución diaria hacia el nuevo estado de equilibrio que describe el comportamiento de los conductores intentando minimizar su tiempo de viaje. En tal modelo, la red troncal de autopistas se representa de manera discreta como un conjunto de arcos y nodos mientras que las calles y avenidas de la ciudad se aproximan mediante un modelo continuo, interactuando ambos sistemas en los puntos de intercambio. Se proporciona un ejemplo numérico para ilustrar acerca de las posibilidades de tal modelo.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; ArgentinaFil: Dominguez, Patricia Neri. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentin

Efecto no lineal de cerramiento de fisura en vigas de pared delgada sometidas a vibraciones forzadas

La presencia de daños en elementos estructurales representa un aspecto crítico en la seguridad de los mismos. En lo que respecta a estructuras ingenieriles, el tipo de daño más común es el asociado a fisuras por fatiga del material. En su modelación, la fisura completamente abierta o lineal constituye el enfoque empleado en la mayoría de los trabajos científicos presentes en la literatura. Pero para el caso de fisura por fatiga, la realidad es que ésta puede encontrarse abierta o cerrada durante el movimiento. Este efecto de cerramiento, conocido como breathing, depende de la naturaleza misma de la fisura y también del tipo de carga y de las amplitudes de vibración. Para su estudio es menester resolver un problema dinámico no lineal. En el presente artículo se estudia el comportamiento dinámico de vigas de pared delgada con presencia de una fisura de característica batiente. Se muestra que, debido a la no linealidad de la fisura, se evidencian efectos cuya presencia es imposible en la viga sin daño o en la viga con presencia de una fisura abierta o lineal. De los efectos mencionados, pueden destacarse la auto-excitación de resonancias tanto sub-armónicas como súper-armónicas y la presencia de doblamientos de período en el plano de fase.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentin

Influencia del efecto breathing en la identificación de fisuras en vigas de paredes delgadas

La presencia de fisuras que pueden abrirse o cerrarse debido al movimiento genera en estructuras sometidas a cargas cíclicas un cambio en la rigidez dependiente del tiempo. Puede considerarse a grandes rasgos que este tipo de fisura no lineal se comporta en parte como una fisura completamente abierta, y en parte como si no hubiese fisura presente. En consecuencia, la configuración de una estructura es más rígida con una fisura no lineal que con una fisura completamente abierta o lineal. A su vez, los efectos no lineales de la fisura se traducen en resonancias armónicas que pueden incrementar los desplazamientos en ciertas zonas del espectro de frecuencias. En investigaciones previas se ha demostrado que este efecto de cerramiento, conocido como efecto breathing, genera importantes consecuencias en el comportamiento dinámico de vigas de paredes delgadas. Asimismo, este efecto debe influenciar el proceso de identificación de los parámetros inherentes a la fisura, como su ubicación y su severidad. Dicha influencia se estudia en el presente artículo mediante la resolución del problema inverso de identificación, empleando enfoques de fisura lineal y no lineal por separado y comparando luego los resultados obtenidos. Para el tratamiento del problema directo, se emplea un modelo unidimensional introducido por los autores. Se utilizan como indicadores de daño desplazamientos medidos de la historia temporal. Estos indicadores se obtienen a partir de un modelo de elementos finitos de mayor jerarquía (tridimensional), en el que el efecto breathing se considera como un problema de contacto. Los indicadores consideran la presencia de ruido de medición, tanto aleatorio como sistemático.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentin

Un método continuo-discreto para el diseño óptimo de sistemas de transporte urbano

El diseño de nuevas redes de transporte o la modificación de las existentes es un proceso complejo que involucra aspectos técnicos, económicos y ambientales y debe compatibilizar los objetivos sociales y los particulares de los conductores. En este trabajo, se diseña la modificación de la red urbana de autopistas de una ciudad, para lograr el estado óptimo del sistema de transporte, es decir, minimizar el tiempo empleado por todos los usuarios de la red para llegar a su destino. Se pretende, asimismo que tal diseño verifique el equilibrio de usuario, que garantiza el mínimo tiempo de viaje a cada conductor y que cumpla, simultáneamente, restricciones de costo de construcción y medioambientales. El modelo incluye un programa de optimización no lineal para buscar el estado óptimo del sistema y un modelo continuo-discreto de tráfico urbano, que se expresa mediante un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales y un sistema de ecuaciones algebraicas, para resolver el problema de asignación de viajes a la red. El problema de optimización se resuelve mediante el algoritmo de Recocido Simulado, mientras que para solucionar el problema de asignación y obtener los flujos vehiculares, se recurre al método de Elementos Finitos. La ventaja fundamental de la utilización del modelo continuo-discreto de tráfico es que permite mantener la precisión de los tradicionales modelos discretos con menor tiempo de cálculo. La contaminación atmosférica se estima mediante expresiones adecuadas de emisiones de contaminantes y ecuaciones de transporte, mientras que el ruido urbano se calcula utilizando conocidas fórmulas predictivas.Fil: Dominguez, Patricia Neri. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; ArgentinaFil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

A simplified two-dimensional acoustic diffusion model for predicting sound levels in enclosures

A new concept for the enclosure-acoustic prediction derived from the mathematical theory of diffusion was proposed some years ago [J. Picaut et al., Acustica 1997]. This model has been applied to predict the sound level distribution in rooms of simple geometries with good accuracy and a relatively low calculation time. However, in situations related with (optimal) acoustic design, the need to evaluate multiple simulations may increase the computational cost. The aim of this work is to provide an approximately equivalent two-dimensional diffusion model achieving similar results with a significant reduction of the execution time. The proposed simplified model is obtained by means of the Kantorovich method. Comparisons of numerical simulations performed with the full diffusion model and the software CATT-Acoustic® are presented to show the efficiency of the simplified diffusion model.Fil: Sequeira, Martin Eduardo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; ArgentinaFil: Cortínez, Víctor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca. Grupo de Análisis de Sistemas Mecánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentin

Identificación de fisuras por fatiga en vigas precargadas mediante el análisis dinámico no lineal

En diversas estructuras aparecen fracturas por fatiga generadas por acciones dinámicas que es necesario identificar de manera temprana para evitar una rotura catastrófica como consecuencia de la propagación de las mismas. Este trabajo tiene como objetivo desarrollar un método de identificación de fracturas por fatiga a partir de la medición de desplazamientos dinámicos. Tal enfoque se basa en la utilización de un modelo teórico para las vibraciones forzadas no lineales de vigas contemplando efectos de cerramiento parcial de las fisuras, desplazamientos excesivos y solicitaciones iniciales permanentes que alteran el cerramiento parcial de la falla. El problema de identificación se plantea como uno de optimización que busca minimizar la diferencia entre los valores medidos y calculados. Se utiliza el método de los elementos finitos para obtener la respuesta dinámica ante diferentes escenarios de daño conjuntamente con el método de recocido simulado para obtener los parámetros de daño óptimos.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Dominguez, Patricia Neri. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Estabilidad Dinámica Lateral De Vigas De Pared Delgada Considerando Efectos Geométricos No Lineales.

En este trabajo se presenta el análisis de la inestabilidad dinámica lateral de vigas de pared delgada doblemente simétricas. Como aspecto distintivo se considera el efecto de la predeformación estática en el plano de carga, que tiene una importancia crucial en el caso estático, como ha sido recientemente mostrado por los autores, Machado y Cortínez (2005). El análisis se basa en un modelo geométricamente no lineal que es adecuadamente linealizado manteniendo el acoplamiento entre la predeformación estática en el plano de carga con el movimiento lateral-torsional correspondiente al movimiento inestable. Mediante una solución numérica se obtienen las regiones paramétricas de inestabilidad y se discute la importancia del nuevo efecto considerado mediante la comparación con los resultados provenientes del análisis clásico.Fil: Machado, Sebastián Pablo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

Vibraciones no lineales de vigas de pared delgada precargadas con fisuras de fatiga

Es posible detectar, de manera temprana, la aparición de daños en estructuras esbeltas a partir de la medición de sus características dinámicas. Por tal motivo resulta de gran interés el estudio teórico de las vibraciones de estructuras fisuradas. Recientemente se ha desarrollado un modelo dinámico para vigas de pared delgada que considera la presencia de fisuras de fatiga. En particular, se ha contemplado el efecto no lineal de apertura y cierre de la fisura que ha demostrado tener una influencia de gran importancia en su dinámica. En este trabajo se extiende tal modelo para contemplar la existencia de un estado de carga inicial. En particular, las correspondientes tensiones iniciales afectarán la dinámica de cierre y apertura de las fisuras. Se analiza tal influencia numéricamente a partir de un modelo de elementos finitos de la estructura mencionada.Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Dotti, Franco Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Reguera, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentin

Coupled Free Vibrations Of Tapered Box-Beams Made Of Composite Materials

In this paper, analytical solutions are developed for the free vibration analysis of tapered thin-walled laminated-composite beams with closed cross-sections. The present approach is based in a recently developed model that incorporates in a full form the shear flexibility. The model considers shear flexibility due to bending as well as non-uniform torsional warping. The model is briefly reviewed with the aim to present the equilibrium equations and the related boundary conditions and constitutive equations. The lamination can be selected in order to manifest different types of elastic couplings. The typical laminations for a box-beam, like Circumferentially Uniform Stiffness and Circumferentially Asymmetric Stiffness stacking sequences, are analyzed. The exact values (i.e. with arbitrary precision) of frequencies are obtained by means of power series schemes. A parametric analysis is performed for different taper ratios, stacking sequences and materials.Fil: Piovan, Marcelo Tulio. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; ArgentinaFil: Filipich, Carlos Pedro. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; ArgentinaFil: Cortínez, Víctor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentin