Examinando por Autor "Liu Kuan, Yi Cheng"
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Ítem Análisis comparativo de la respuesta dinámica de sistemas de un grado de libertad utilizando tanques de agua como amortiguadores líquidos sintonizados(2016) Pichardo Cerda, Diego Gerardo; Liu Kuan, Yi ChengUna de las alternativas por las que ha optado la Ingeniería Sismorresistente para modificar la respuesta de una estructura ante cargas sísmicas son los amortiguadores líquidos sintonizados. Sin embargo, en Costa Rica no existe investigación formal sobre este tipo de amortiguadores, por lo que resulta relevante iniciar una línea de investigación en el país que permita conocer sobre la efectividad de este tipo de amortiguadores y cómo estos amortiguadores modifican la respuesta de un sistema de un grado de libertad como un primer acercamiento al tema. En esta investigación se diseñaron los modelos de un grado de libertad y los tanques de agua, posteriormente se llevaron a cabo pruebas experimentales en una mesa vibratoria donde se midió el desplazamiento, aceleraciones y fuerzas según fuera el caso. Los resultados de las pruebas de movimientos sinusoidales demostraron que los desplazamientos a la frecuencia de resonancia disminuyen con respecto al caso con el tanque vacío. Además, entre más profundidad de agua haya en el tanque, más disminuye la frecuencia de resonancia con respecto al caso con el tanque vacío. Por otro lado, los resultados de las pruebas de simulación sísmica evidenciaron que en la mayoría de los casos, los amortiguadores disminuyeron los desplazamientos máximos en comparación con el caso con el tanque vacío, sin embargo se obtuvo en algunos casos en que estos desplazamientos máximos más bien aumentaron.Ítem Análisis forense de fallas históricas de los puentes bailey sobre el río Balsa-Santa Clara y el río Cataratas(2022) Corrales Guillén, Alejandro; Liu Kuan, Yi ChengLos puentes Bailey son estructuras ampliamente utilizadas en Costa Rica; sin embargo, estos pueden fallar por el paso de vehículos pesados, prueba de esto es el colapso del puente Bailey sobre el Río Balsa-Santa Clara del año 2018 cuando transitaba un camión cargado de agregado fino, además en el año 2015 el puente Bailey sobre el Río Cataratas colapsó cuando transitaban dos camiones cargados de asfalto. El presente trabajo realiza el análisis de las causas y modo de colapso de estos puentes, con el fin de tomar medidas que eviten que este tipo de colapsos se repitan en el futuro. El modelaje de las estructuras se realizó por medio del software de análisis estructural SAP2000, la definición de las secciones estructurales que componen el puente, para esto se utilizaron referencias bibliográficas de manuales o estudios anteriores de este tipo de estructura. Se logró determinar las causas y modos de colapso de los puentes bajo estudio, en el puente sobre el Río Balsa-Santa Clara se dio un global de la cuerda superior, esto debido a la pérdida de conectividad entre la viga travesaño y el resto de elementos estructurales, mientras que, en el caso del puente sobre el Río Cataratas, el pandeo sufrido en la cuerda superior fue local pues se excedió la capacidad estructural a compresión máxima del elemento.Ítem Análisis modal operacional y calibración del modelo estructural del puente sobre el Río Grande en la Ruta Nacional No. 27(2016) Garita Durán, Hellen; Liu Kuan, Yi ChengEn este proyecto se identifican los parámetros dinámicos y se realiza un monitoreo del puente sobre el río Grande. Se eligió esta estructura debido a que se encuentra sobre la Ruta Nacional No. 27 que comunica San José, con el principal puerto del pacífico costarricense, Caldera. El LanammeUCR realizó una inspección visual del puente en el 2013. Las inspecciones visuales aunque son de gran importancia, tienen la limitante de que no permiten cuantificar la capacidad real de cargas o el grado de deterioro con el que cuenta un puente. El Monitoreo de Salud Estructural permite cuantificar la variación en la rigidez de la estructura y con esto, determinar su estado real. En este Proyecto de Graduación se realizó una revisión de la literatura técnica del método de identificación subespacial estocástica. El insumo necesario para la ejecución del método fueron los registros de las vibraciones ambientales. Se realizó el diseño de las configuraciones de sensores para la instrumentación en el campo. Posteriormente se obtuvieron los registros de vibraciones inducidas por cargas ambientales del puente, de forma sincronizada. Estas señales se procesaron con el fin de eliminar registros anómalos que pudieran alterar los resultados. Luego se efectuó un análisis modal operacional de la estructura mediante métodos estocásticos de subespacios. Paralelamente se realizó un modelo analítico del puente en un programa de análisis estructural con base en sus planos para la construcción. Del modelo se obtuvieron las propiedades modales analíticas que se compararon con las experimentales. Finalmente se calibró el modelo analítico. El modo fundamental de la estructura en el momento de la toma de datos correspondió al primer modo de flexión vertical y tenía una frecuencia de 1,26 Hz. En total se identificaron 12 modos de flexión vertical y 6 de torsión a partir del método estocástico de subespacios. ...Ítem Calibración de modelos estructurales y estudio del comportamiento dinámico para puentes de vigas de acero compuestas y continuas de 3 tramos(2018) Durán Bolaños, Moisés Felipe; Liu Kuan, Yi ChengEste proyecto tiene por objetivo, la calibración del modelo estructural de los elementos finitos y el estudio del comportamiento dinámico de los puentes ubicados sobre la quebrada Salitral y el río Ciruelas en la Ruta Nacional No.27, y las estructuras en paralelo sobre el río Virilla en la Ruta Nacional No.3, con base en las frecuencias y formas modales operacionales identificados a partir de sus vibraciones ambientales. Los puentes de estudio son conformados por vigas de acero compuestas y continuas de 3 tramos. Los parámetros modales operacionales han sido identificados previamente en campo y a través del análisis de los planos de diseño, la revisión de los informes de inspección y de monitoreo respectivos de cada puente, se busca realizar su correcto modelado, y así determinar el grado de congruencia que lleguen a tener los parámetros modales analíticos respecto a los experimentales, proponer y evaluar escenarios de calibración en caso de ser necesario y estudiar el comportamiento dinámico e indicadores de daño del puente a través de los mismos. El proceso de calibración es necesario para los puentes sobre la quebrada Salitral y Ciruelas producto de la reducción en la rigidez de su losa de concreto y al comportamiento como columna en voladizo de las pilas que interactúan con la superestructura proveyendo cierta flexibilidad lateral a sus apoyos y modificando así su comportamiento dinámico. Por otro parte, debido a su reciente construcción, no es necesario realizar la calibración de los modelos de los puentes sobre el río Virilla. Se ha logrado reproducir analíticamente a través de modelos estructurales el comportamiento de dichas estructuras debido a los bajos porcentajes de diferencia entre los parámetros experimentales y analíticos. Conceptos clave: Monitoreo de salud estructural, parámetros modales, calibración de modelos estructurales, comportamiento dinámico de puentes.Ítem Calibración de un modelo estructural para el puente sobre el Río Chirripó Ruta Nacional N°32 basada en análisis modal operacional(2022) Mora Membreño, Carlos; Liu Kuan, Yi ChengEste proyecto tiene como objetivo calibrar el modelo estructural para el puente sobre el Río Chirripó Ruta Nacional N°32 a partir del análisis modal operacional. Dicho análisis nos proporciona formas modales y frecuencias que se utilizarán para el proceso de calibración del modelo. Las vigas del puente en estudio son de acero y continuas con 6 tramos. Los parámetros en base al análisis modal son previamente proporcionados por la unidad de puentes del LanammeUCR. Los cuales fueron calculados a partir de la instrumentación colocada en el puente. Seguidamente, mediante los planos constructivos se procede a realizar el modelado del puente con la herramienta CSI Bridge. Con el fin de que los parámetros modales del modelo se asemejen a los experimentales, para evaluar la existencia de daño en el puente. Una vez construido el modelo se establecen casos de calibración para analizar el comportamiento que tiene el puente en el sitio de estudio. Para el proceso de calibración se plantearon varios escenarios para tomar en consideración. Primeramente, se agregaron cargas que no se habían tomado en cuenta, luego se hicieron modificaciones a la losa y por último se modificaron las rigideces de algunos elementos en particular. El proceso anterior se llevó a cabo con el fin de que la diferencia entre los parámetros modales experimentales y teóricos sea mínima.Ítem Calibración del modelo analítico del edificio "Torre Uno Paseo Colón" con base en resultados experimentales de análisis modal operacional(2021) Carranza Neurohr, Alejandro; Liu Kuan, Yi ChengEsta investigación consiste en la calibración del modelo analítico de “Torre Uno Paseo Colón” con base en los resultados experimentales de análisis modal operacional medidos por Vásquez (2020). Para esto, se ajustaron los parámetros de masa y rigidez del modelo de diseño con el fin de obtener un modelo calibrado que asemeje el comportamiento modal operacional en términos de la magnitud de los periodos y las formas modales de los distintos modos. Con respecto a los parámetros de masa, se ajustaron las cargas permanentes y temporales a valores más representativos de la realidad de la estructura en condición operacional. En términos de la rigidez este parámetro se calibró mediante la consideración del aporte de rigidez de los elementos no estructurales como la fachada y las divisiones livianas internas, se ajustó el factor de reducción del momento de inercia de las vigas de la estructura, se despreció el efecto P-delta, y se calibró el módulo de elasticidad del concreto con base en las pruebas de laboratorio de cilindros de concreto realizadas durante la etapa constructiva y la consideración teórica de que el módulo de elasticidad más representativo es el tangente inicial y no el secante para una condición operacional. Asimismo, se estudió las implicaciones de la calibración realizada con respecto al cálculo de la demanda sísmica según el CSCR 10/14.Ítem Calibración del modelo de elemento finito del puente sobre el río Tenorio en la Ruta Nacional 1 con base en análisis modal operacional(2016) Montalto Bolaños, Eduardo José; Liu Kuan, Yi ChengEste proyecto consiste en un monitoreo basado en vibraciones del puente sobre el río Tenorio en la Ruta Nacional 1, el cual se construyó en el año 2014. Se propuso registrar la respuesta dinámica del puente ante cargas ambientales por medio de acelerómetros uniaxiales. Con base en estos registros de aceleración se buscó estimar los modos de vibración del puente. Después se planteó desarrollar un modelo de elemento finito lineal de la estructura, al cual se le realizarían ajustes hasta alcanzar una mejor concordancia con los resultados experimentales. Las técnicas implementadas en el proyecto constituyen un avance en los métodos de evaluación de puentes que se utilizan en el país. El sistema de monitoreo utilizado para medir las vibraciones en el puente es un sistema portátil desarrollado por el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR), el cual ya ha sido implementado de forma satisfactoria para el monitoreo de puentes. Los sensores utilizados son acelerómetros uniaxiales. Además, se usaron termocuplas para registrar la temperatura durante la prueba de vibración. Para identificar los modos de vibración se implementó el método de identificación de subespacios estocásticos basado en covarianzas (SSI ¿ COV), empleando el programa MATLAB. El modelo de elemento finito se desarrolló en el programa de análisis CSiBridge®, empleando elementos tipo cascarón. La calibración de este modelo se realizó manualmente, al introducir cambios en el módulo de elasticidad del concreto y la rigidez de los apoyos. Con la instrumentación implementada se adquirieron registros de aceleración de aproximadamente 40 minutos en 25 puntos distintos del puente. A partir de estos datos, se identificaron nueve modos de vibración de la estructura en el rango de frecuencias de 0 a 25 Hz. Posteriormente, se logró que el modelo analítico reprodujera de muy buena ...Ítem Comparación del desempeño analítico ante cargas sísmicas de un edificio de concreto reforzado de gran altura de acuerdo con un diseño sismorresistente convencional y otro con el uso de sistemas de aislamiento elastoméricos(2018) Eskenazi Lépiz, Diego Alberto; Liu Kuan, Yi ChengEstudiar la aplicabilidad de los sistemas de aislamiento elastoméricos -con núcleo de plomo- en Costa Rica resulta importante, sabiendo que ha sido una técnica exitosa en el diseño sismorresistente de edificios alrededor del mundo. En Costa Rica se ha dado un aumento importante en la construcción de edificios altos en años recientes. Por lo tanto, el análisis de nuevas tecnologías es sin duda de gran interés ya que pueden traer mejores desempeños estructurales. Se realizó un análisis elástico de respuesta en el tiempo con tres terremotos nacionales, limitando el comportamiento no-lineal a los aisladores sísmicos, en el modelo estructural del edificio Sabana Real, con y sin aislamiento sísmico. Esto con el fin de medir las ventajas del aislamiento sísmico en edificios altos de concreto reforzado. En esta investigación se comprobó que, para estructuras altas y pesadas, es un reto diseñar el sistema de aislamiento sísmico para que pueda resistir la demanda de cargas axiales pero que, a su vez, sea lo suficientemente flexible para alargar de gran manera el período de vibración de la estructura, con el fin de reducir la demanda sísmica sobre los elementos estructurales de la misma. Además, se concluyó que esta tecnología no fue suficiente para observar los beneficios teóricos del aislamiento sísmico, en su totalidad, en el edificio estudiado, no sólo por el reto anterior sino también porque es un edificio con irregularidad moderada y esbelto. Otro problema de utilizar aisladores elastoméricos con núcleo de plomo en la base de edificios altos de concreto reforzado es el manejo de las tensiones, ya que estos son incapaces de resistir dichas cargas.Ítem Determinación de los parámetros dinámicos de la sección atirantada del puente La amistad de Taiwán sobre el río Tempisque mediante método de identificación de sistemas multivariables(2016) Irías Mata, Marisol; Liu Kuan, Yi ChengEl trabajo consistió en realizar el análisis modal operacional de la sección atirantada del puente sobre el río Tempisque ubicado en la ruta nacional No. 18, construido en el periodo 2000-2003, bajo la condición de vibraciones ambientales, utilizando el método de identificación de sistemas de subespacios estocástico mediante covarianza (SSI-COV). Se registraron las aceleraciones verticales en 50 puntos a ambos costados de la calzada así como las aceleraciones trasversales y longitudinales en 10 nodos de la superestructura. Para las mediciones se utilizaron 33 acelerómetros uniaxiales conectados alámbricamente a cuatro controladores (cRIO), los cuales de manera inalámbrica se conectan con el nodo usuario para transferir los datos. Dada las limitaciones del equipo, se midieron 3 configuraciones para abarcar la longitud del puente y posteriormente, se empataron las formas modales. Al utilizar los métodos FDD y SSI-COV se identificaron los parámetros modales operacionales de la estructura a partir de los registros de aceleración tomados los días 25 y 26 de enero del año 2016. Se identificaron en total 17 modos de vibración en un rango de frecuencias de 0 a 10 Hz. 10 modos correspondieron a modos de flexión vertical y 7, a modos de torsión. Como complemento, se desarrollaron modelos analíticos, en el programa computacional CSI BRIDGE, con elementos tipo marco y tipo cascarón para modelar la superestructura con el objetivo de identificar y comprobar los modos operacionales identificados experimentalmente. Se obtuvieron valores de MAC mayores a 0.8 para la gran mayoría de los modos de vibración identificados.Ítem Diseño conceptual topológico de un paso de fauna a base de plásticos reciclados e impresión 3D(2024) Morales Jara, Alesandro Franco; Liu Kuan, Yi ChengEsta investigación busca generar una nueva idea innovadora en cuanto al uso del tereftalato de polietileno (PET) como material estructural alternativo, esto en combinación con el diseño topológico e impresión 3D para la construcción de un paso de fauna aéreo, y de esta manera, evaluar su factibilidad estructural mediante una prueba de carga a un modelo a escala reducida. Este último busca mitigar la fragmentación de especies terrestres causada por la construcción de carreteras en ambientes rurales rodeados de bosques, además de reducir los accidentes de tránsito por atropello de animales. La conceptualización del paso de fauna aéreo se determinó a partir de investigaciones previas para polímeros compuestos, definiéndose un ancho de 20 m, un largo de 2 5m y una altura de 5 m. Se realizaron pruebas experimentales al material para determinar propiedades mecánicas como el esfuerzo máximo en tensión y compresión, y la densidad, parámetros que son insumos necesarios para el análisis y diseño conceptual llevados a cabo en un análisis de elemento finito y una optimización topológica en el programa de análisis de elementos finitos ANSYS. Esto permitió encontrar la geometría óptima para transmitir los esfuerzos generados por la carga de diseño hacia los apoyos. Posteriormente, el prototipo se construyó con una máquina de impresión 3D para aplicar la prueba experimental al modelo. Finalmente, la prueba de carga sobre el modelo permitió la calibración de un modelo bilineal del material que se ajusta al comportamiento global de la estructura ante la carga, resultados a partir de los cuales se validó la funcionalidad del diseño conceptual ante esfuerzos y deformaciones admisibles. Una vez validado el prototipo, se extrapolan los resultados para determinar un costo en materia prima de ₡439 380 000 y se mencionan posibles soluciones constructivas para los apoyos, las fundaciones y la conexión terreno-estructura.Ítem Estimación de la curva de deformación vertical de una viga simplemente apoyada ante la acción de cargas estáticas, mediante medidas de rotaciones con el uso de inclinómetros(2016) Caravaca Tenorio, Willy; Liu Kuan, Yi ChengEl presente trabajo busca la validación de un método de estimación de la curva de deformación vertical de una viga basándose en medidas de rotaciones tomadas por inclinómetros electrónicos adquiridos por el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales. Mediante pruebas de carga estáticas realizadas en laboratorio sobre una viga simplemente apoyada, se obtienen datos de rotación por medio de inclinómetros los cuales son analizados por medio de un código programado con mínimos cuadrados en el software MATLAB, transformando estas rotaciones en medidas de deformación vertical. Lo descrito anteriormente permite la obtención de la curva de deflexión de la viga, el cual es el producto final de este Trabajo Final de Graduación. El trabajo realizado permite la obtención de la mejor configuración de colocación de los inclinómetros a lo largo del eje x de la viga analizada, comparando la variabilidad de los datos con análisis estadísticos. Además se realizó el análisis de un ejemplo de aplicación en un puente real sobre el río Seco. W.G.C.T.Ítem Estudio comparativo del comportamiento dinámico de 2 puentes de paso superior sobre la Ruta 102 con base en análisis modal operacional y calibración de los elementos finitos(2022) López Agüero, Juan Luis; Otárola Ortega, Shasly; Liu Kuan, Yi ChengEl presente trabajo consiste en un estudio comparativo del comportamiento dinámico de los 2 puentes paralelos de paso superior sobre la ruta 102, construidos en el año 1974, donde uno de ellos presentaba daño en una de sus vigas principales, mientras que, el otro es relativamente sano. Lo anterior se realiza con base en las pruebas de vibración ambiental realizadas en el año 2016 y conduciendo un análisis modal operacional. Asimismo, se desarrollan y se calibran modelos de elementos finitos para cada una de las estructuras, con base en criterios ingenieriles y de forma manual, optimizando la concordancia con los parámetros modales experimentales, y de esta forma, cuantificar el daño en términos de reducción de rigidez y reflejar el efecto de dicho daño en el comportamiento dinámico de la estructura a través del modelo de los elementos finitos. Se recolectaron datos de las vibraciones en las estructuras por medio de un sistema portátil de instrumentación desarrollado en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR). La respuesta dinámica operacional de las estructuras fue medida por medio de 16 acelerómetros uniaxiales colocados en cada una de estas (8 por costado). Se aplicó el método de identificación de subespacios estocásticos basado en covarianzas (SSI – COV) para la determinación de los parámetros modales experimentales, empleando el programa MATLAB. El modelo de elemento finito se desarrolló en el programa de análisis estructural CSIbridge®, empleando elementos tipo área para el tablero y elementos tipo línea para las vigas principales. La calibración de este modelo se realizó de forma manual introduciendo cambios en el módulo de elasticidad del concreto del tablero y del concreto de las vigas, y también modificando la rigidez de los apoyos. En total se lograron identificar 6 modos de vibración para cada estructura, los cuales se encontraron en un rango de frecuencias...Ítem Evaluación de la capacidad de carga viva vehicular del puente tipo cercha de paso inferior sobre el Río Guacimal y similares(2016) Montero Carvajal, Emmanuel; Liu Kuan, Yi ChengÍtem Evaluación de la capacidad de carga viva vehicular en superestructuras de puentes de vigas preesforzadas en Costa Rica(2017) Gómez Bonilla, Dagoberto; Liu Kuan, Yi ChengLos puentes son estructuras fundamentales en un sistema de transporte. Gobiernan la capacidad de una carretera y su colapso induce al colapso de un tramo de la red vial. Por esta razón es de gran importancia el control del estado de las superestructuras de puentes. La Ruta Nacional 32 es un camino que se compone de una gran cantidad de irregularidades geográficas que obligan al empleo de puentes; 34 puentes se encuentran en esta ruta. Al mismo tiempo; la mayoría de estos puentes son de diseño estándar con superestructuras de vigas preesforzadas. La construcción de estos puentes data de hace más de 30 años; tiempo suficiente para que el tránsito vehicular en la ruta haya aumentado la demanda de cargas y los criterios de diseño puedan no ser suficientes para que las estructuras sean seguras al sostener estas cargas. Además se debe considerar el deterioro por el tiempo de operación de los puentes; y estos son los motivos que llevan a la realización de este proyecto. Se evalúa la capacidad de carga viva vehicular de las superestructuras con vigas preesforzadas de concreto y, considerando el deterioro, se obtienen factores de capacidad de carga que indican si la superestructura es capaz de resistir las demandas producidas; esto conforme al método de evaluación por factores de carga y resistencia (LRFR) de AASHTO. El análisis permite evaluar el desempeño de las superestructuras ante la condición de diseño y a partir de ahí con distintos niveles de carga. Los resultados permiten determinar posibles deficiencias de capacidad de carga, en algunos casos se pueden predecir daños esperables y también permite indicar restricciones de carga y/o prioridades de atención de las superestructuras. Los resultados y el desarrollo de los procedimientos constituyen información de importancia tanto para la administración como para los entes fiscalizadores de las obras viales del país; así como herramientas que sirvan de base para futuras evaluaciones...Ítem Implementación de micro controladores electrónicos de bajo costo en la adquisición de deformaciones unitarias en estructuras(2021) Berrocal Flores, Josué; Liu Kuan, Yi ChengEl proyecto consistió, en el establecimiento de un sistema de adquisición de datos con tecnología de internet de las cosas, que implementa microcontroladores electrónicos de bajo costo, orientado a la adquisición de deformaciones unitarias en estructuras. Al configurar e implementar diferentes componentes electrónicos y paquetes informáticos, se estableció el sistema de adquisición de deformaciones unitarias. Una vez puesta en marcha la adquisición, visualización y documentación de las deformaciones unitarias con el sistema, se validaron las mediciones del conjunto electrónico, mediante el monitoreo de las deformaciones unitarias en dos puntos de un espécimen estructural en voladizo, ante un incremento escalonado de cargas en su extremo libre y realizando la comparación de los resultados contra los valores analíticos determinados con la teoría de mecánica del sólido. Se logró establecer un DAQ de bajo costo, que implementa tecnología IoT para la adquisición, visualización y documentación de deformaciones unitarias, con un porcentaje de error en sus mediciones de máximo cinco puntos porcentuales en comparación con las predicciones teóricas.Ítem Prueba piloto de un sistema de pesaje dinámico basado en la deflexión vertical de un puente Bailey(2019) Carrillo Rojas, Wilberth Stif; Liu Kuan, Yi ChengEl trabajo consistió en la implementación de una prueba piloto para validar el método de pesaje dinámico de puentes mediante la medición de la deformación vertical de un puente modular. El método además de ser la primera vez que se implementa en el país, es la primera vez que se implementa mediante el análisis de imágenes digitales. Se midieron las líneas de influencia en campo del camión de prueba utilizado y de los demás camiones que transitaron por la estructura a la hora del muestreo. Se realizó la clasificación vehicular por rango de deformación y la eliminación del ruido producto de las vibraciones del puente por la velocidad de ruedo de los vehículos. Posteriormente se procedió a la calibración del modelo analítico 2D con las deformaciones estáticas de la estructura con la ubicación de los ejes del camión de prueba en puntos específicos capturados por medio de dos cámaras web. El modelo se calibró mediante la rigidez de las conexiones de las cuerdas inferior y superior para obtener un modelo que asemeje a la realidad de la estructura. Una vez calibrado el modelo 2D, se procedió a realizar la prueba de predicción de carga para diferentes tipos de vehículos para obtener el peso de esos vehículos a partir de la deformación que provocaron en la estructura.