Ciencia, Ingenierías y Aplicaciones

Analysis of Fractional Dynamical Systems Using Recursive Bayesian Estimation Methods and Response Data

Kalil Erazo — 2024-12-31

The research titled Analysis of fractional dynamical systems using recursive Bayesian estimation methods and response data was presented at the Engineering Mechanics Institute Conference and Probabilistic Mechanics & Reliability Conference (EMI/PMC 2024), University of Illinois Urbana-Champaign, Chicago, IL, May 28-31 2024, as part of the Minisymposium Computational methods for stochastic engineering dynamics.

Estudio de amenazas hidráulicas en la llanura de inundación de la cuenca del río Bogotá - Cundinamarca – Colombia

Héctor Alfonso Rodríguez Díaz — 2024-12-31

Este artículo presenta los análisis y resultados de la investigación realizada por el Centro de Estudios Hidráulicos de la Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería, correspondientes al “Estudio de amenazas hidráulicas en la llanura de inundación de la cuenca del Río Bogotá - Cundinamarca – Colombia”, mediante el uso de la herramienta computacional de simulación hidráulica HEC-RAS. Esta investigación ha sido dividida en tres horizontes y los resultados aquí presentados, corresponden al corto plazo, que incluyen, el ensamble de un modelo integrado de elevación con cubrimiento sobre toda la cuenca del Río Bogotá, la localización, identificación y ajuste de las intersecciones o pasos de vía con canales y drenajes, la validación, digitalización y complementación de la red de drenaje urbana y rural, la homologación del mapa de suelos a grupos hidrológicos con tasas de infiltración, la homologación del mapa de usos del suelo a valores de rugosidad e impermeabilidad, y la simulación bidimensional de un evento hipotético de descarga súbita, por el colapso simultáneo de los embalses Tominé, Neusa, Sisga, San Rafael, Chisacá y La Regadera.

Evaluación estructural de la superestructura de un puente existente tipo viga losa de hormigón armado en Ecuador

Kevin Solís — 2024-12-31

Este trabajo tiene como finalidad evaluar la superestructura del puente tipo viga – losa de hormigón armado sobre el río Soloma, situado en la provincia de Bolívar, Ecuador. El puente se encuentra conformado por un solo vano de 30 m de longitud, 10 m de ancho y 3 vigas longitudinales. La evaluación se realizó haciendo uso del “Manual for Bridge Evaluation” el cual pertenece a la normativa AASHTO, específicamente siguiendo la metodología “Load and Resistance Factor Rating” y aplicándolo a las condiciones y normativas actuales del Ecuador. Inicialmente, se realizan los cálculos para determinar las solicitaciones a las que está sujeto el puente haciendo uso de la AASHTO y la Norma Ecuatoriana de vialidad y utilizando los factores para las combinaciones de carga correspondientes a las condiciones del puente, con ello se comparan estos resultados con la resistencia real de los elementos dictaminado por los planos estructurales reales. Estos elementos en cuestión son: tablero, viga interior, vigas exteriores, diafragmas y voladizo. Posteriormente, se realiza una modelación del puente en el Software CSI Bridge para obtener un análisis más riguroso del comportamiento de la estructura ante las cargas, siguiendo las normas actuales. Una vez finalizada la modelación se presentan los resultados respectivos de momentos flectores y fuerzas cortantes en los elementos para obtener el factor de capacidad de carga “RF” y con ello analizar los puntos críticos del puente. Realizado los análisis y comparaciones se concluye que los únicos elementos que presentan deficiencias son las vigas.

Estudio comparativo de un edificio de acero diseñado con un sistema dual y utilizando diferentes tipos de columnas

Iván Acaro — 2024-12-31

El objetivo de esta investigación es realizar un estudio técnico-económico y comparar diversas configuraciones de columnas en un edificio de acero con un sistema dual compuesto por pórticos especiales con arriostramiento concéntrico. Con este fin se diseñaron y modelaron computacionalmente estructuras con columnas con secciones rectangulares huecas HSS, columnas con secciones tubos rectangulares rellenos de hormigón y columnas con secciones tipo I. Se analizó el comportamiento estructural de estos modelos bajo las mismas cargas y se calculó el costo total de cada alternativa mediante un análisis de precios unitarios. La comparación de las diversas configuraciones se realizó manteniendo una configuración arquitectónica similar y asegurando que los elementos estructurales cumplieran con las especificaciones de la normativa ecuatoriana. La modelación computacional permitió verificar la distribución del cortante basal, la dualidad del modelo, el ajuste del cortante dinámico, el control de modos de vibración y derivas, así como la relación demanda/capacidad, asegurando que todos los elementos estructurales soportaran solicitaciones dentro de sus capacidades. Mediante un estudio económico se obtuvo el presupuesto del edificio. Finalmente, el análisis técnico-económico de los tres modelos permitió identificar la configuración estructural que ofrece la mejor relación costo-beneficio, correspondiéndose con las secciones tubos rectangulares rellenos de hormigón.

Desarrollo de una ecuación para el cálculo del factor de fricción en accesorios y piezas especiales

Martin Meléndez Valencia — 2024-12-31

En el presente trabajo se desarrolló una ecuación para calcular el factor de fricción para piezas especiales (codos, reducciones de tuberías, llaves de paso) y accesorios (válvulas, difusores de presión, calentadores) utilizando la ecuación de Darcy-Weisbach para obtener un valor estimado de las pérdidas de energía que se tienen cuando un fluido a cierta velocidad y con cierta viscosidad pasa a través de accesorios o piezas especiales. Para llegar a la ecuación se propuso partir de las premisas que toda pérdida de energía por fricción de un fluido es causada por la velocidad, pero se refleja en la presión. Además, se asumió que los accesorios y piezas especiales siempre trabajan en turbulencia total. Para esta investigación se utilizó ingeniería inversa a lo que normalmente se hace al calcular el factor de fricción para las piezas especiales y accesorios que consiste en utilizar el Diagrama de Moody (1944) para estos fines. El diagrama de Moody tiene como abscisa los valores del Número de Reynolds que definen el régimen de velocidad (turbulencia o laminar) de un fluido obteniendo de forma gráfica el valor de fricción. Para desarrollar la ecuación se buscó el valor del factor de fricción para cada valor en mil de Reynolds. Utilizando MATLAB se construyeron varias curvas y se analizó el porcentaje de error versus el diagrama de Moody. La ecuación que tuvo un error de aproximación de fracciones racionales (RAT2) por debajo de 0.99.

Análisis comparativo del comportamiento sísmico entre una edificación de acero con sistema DIAGRID y una con Arriostramientos Concéntricos en Portoviejo-Ecuador

Galo Xavier Pico Zambrano — 2024-12-31

Este artículo presenta un análisis comparativo del comportamiento sísmico de dos sistemas estructurales aplicados a una edificación de acero de baja altura en Portoviejo, Ecuador: el sistema DIAGRID (PIMD) y los Pórticos Arriostrados Concéntricamente (PEMAC). El objetivo de la investigación es evaluar la eficacia de estos sistemas bajo condiciones sísmicas de diseño, utilizando procedimientos tradicionales establecidos en la normativa nacional, como el análisis modal espectral y el método estático equivalente. Además, se examinan propiedades dinámicas, cortantes basales, derivas laterales, capacidad axial y la eficiencia en el uso de materiales. Los resultados muestran que el sistema DIAGRID (PIMD) presenta una rigidez lateral significativamente superior, evidenciada por períodos de vibración menores (0.38 s en PIMD frente a 0.63 s en PEMAC) y una reducción del desplazamiento lateral de aproximadamente un 50% en comparación con el sistema PEMAC. Esta configuración permite una distribución más eficiente de las fuerzas laterales, reduciendo las deformaciones y mejorando el desempeño sísmico general. Además, el sistema PIMD logró una disminución del 3.64% en el consumo de acero, lo que se traduce en un ahorro significativo en los costos de construcción sin comprometer la seguridad estructural. El sistema DIAGRID (PIMD) se presenta como una alternativa robusta y eficiente para edificaciones de acero en regiones de alta sismicidad, ofreciendo ventajas en rigidez, economía de materiales y desempeño sísmico. Estos hallazgos proporcionan una base sólida para guiar a ingenieros y diseñadores en la adopción de tecnologías estructurales avanzadas, contribuyendo a la resiliencia de infraestructuras en contextos sísmicos.

Evaluación Estructural de la Superestructura de un Puente Existente tipo Viga Losa de Acero

Iliana Alexandra Aguas Remache — 2024-12-31

El enfoque principal de este proyecto es valorar las condiciones actuales de la superestructura de un puente tipo viga losa de acero de un solo vano con una longitud de 25 metros, ancho 10.4 metros y formado por 4 vigas longitudinales. El mismo se encuentra sobre la quebrada del río Chalguayacu en la provincia de Imbabura, Ecuador. La evaluación se realiza siguiendo la metodología del Manual for Bridge Evaluation y utiliza el método de Load and Resistance Factor Rating, aplicándolo a las condiciones actuales del país, para analizar y determinar la capacidad de carga de las secciones estructurales, identificando áreas que requieran refuerzo de acuerdo con las especificaciones de diseño actualmente requeridas. La investigación se basa en una evaluación de los componentes estructurales del puente como son: vigas, volado, diafragmas, tablero y elementos de corte, que servirán para identificar posibles deficiencias y sus implicaciones en el desempeño del puente. Los hallazgos buscan proporcionar información sobre la seguridad del puente y la integridad estructural, para su servicio continuo. Además, se realizará una modelación del puente con la ayuda del programa CSI Bridge, la cual proporcionará una comprensión detallada del comportamiento estructural del puente bajo diversas cargas, que se irán explicando a lo largo del proyecto. Finalmente, tras una exhaustiva revisión de los resultados, se determinó que las vigas tienen problemas de resistencia a cargas de momento, a pesar de comportarse adecuadamente ante cargas de corte. En cambio, los demás elementos estructurales evaluados se comportan de manera satisfactoria.

Editorial

Kalil Erazo — 2024-12-31