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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7586| Título : | DISEÑO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO PARA CARACTERIZAR EL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE ESTRUCTURAS SOMETIDAS A ACCIONES SÍSMICAS, CON AYUDA DE UNA MESA VIBRADORA, ORIENTADAS A MEJORAR LA FORMACIÓN DE ESTUDIANTES DE INGENIERÍA CIVIL |
| Autor : | GARCIA DOMINGUEZ, OCTAVIO NIÑO LAZARO,MAURO POMPEYO |
| Fecha de publicación : | 2021 |
| Resumen : | Una de las acciones que rigen el diseño estructural de las edificaciones en muchos países, incluyendo México, son los sismos. La actualización y mejoramiento de los reglamentos de construcción que repercuten en el incremento del nivel de seguridad de las edificaciones depende de una mejor comprensión del origen del fenómeno, de sus efectos y del comportamiento de las estructuras ante estos. Por tal motivo, en la gran mayoría de las instituciones de educación superior de nuestro país, existe el curso de “Diseño Estructural”, el cual dedica parte importante del temario a la determinación de la respuesta estructural ante acciones dinámicas naturales como viento y sismo. El objetivo del proyecto es desarrollar e instrumentar prácticas experimentales de laboratorio que permitan demostrar la validez de las hipótesis y los principios fundamentales en los que se basa el análisis sísmico de estructuras para caracterizar su comportamiento dinámico ante estas acciones inducidas por sismos, esto a través de una mesa vibradora. El ensaye de modelos en mesa vibradora permitirá que los alumnos de las asignaturas de ingeniería aplicada en el área de estructuras de la carrera de Ing. Civil observen y comprendan mejor los principios básicos, hipótesis y consideraciones del análisis sísmico. Podrán observar la importancia de una buena estructuración y los problemas que puede experimentar los sistemas deficientes ante eventos sísmicos de diferente naturaleza, dependiendo de sus propiedades dinámicas y de los parámetros que las definen, como la masa y la rigidez lateral de la estructura. Para ello, se diseñarán y construirán modelos representativos de edificios a base de marcos rígidos, considerando distintas estructuraciones, los cuales serán sometidos a registros de sismos reales escalados o sintéticos, característicos de las zonas de mayor peligro sísmico de nuestro país. Los productos de este proyecto contribuirán a mejorar la formación de los estudiantes de Ing. Civil. |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7586 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | GARCIA DOMINGUEZ, OCTAVIO |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2021 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2021-2023 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | nivel superior |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: El objetivo del proyecto es desarrollar e instrumentar prácticas experimentales de laboratorio que permitan demostrar la validez de las hipótesis y los principios fundamentales en los que se basa el análisis sísmico de estructuras para caracterizar su comportamiento dinámico ante estas acciones inducidas por sismos, esto a través de una mesa vibradora. El ensaye de modelos en mesa vibradora permitirá que los alumnos de las asignaturas de ingeniería aplicada en el área de estructuras de la carrera de Ing. Civil observen y comprendan mejor los principios básicos, hipótesis y consideraciones del análisis sísmico. Podrán observar la importancia de una buena estructuración y los problemas que puede experimentar los sistemas deficientes ante eventos sísmicos de diferente naturaleza, dependiendo de sus propiedades dinámicas y de los parámetros que las definen, como la masa y la rigidez lateral de la estructura. Para ello, se diseñarán y construirán modelos representativos de edificios a base de marcos rígidos, considerando distintas estructuraciones, los cuales serán sometidos a registros de sismos reales escalados o sintéticos, característicos de las zonas de mayor peligro sísmico de nuestro país. Objetivos específicos: "En el primer año se diseñarán e instrumentarán en la mesa vibradora las siguientes 3 prácticas de laboratorio: Práctica 1: Respuesta de osciladores de un grado de libertado ante acciones dinámicas. Objetivo de la práctica: Mostrar el comportamiento dinámico de modelos cuya respuesta está regida por el modo fundamental de vibración. Se incluirán otros aspectos como los efectos de amplificación de la respuesta debidos al fenómeno de resonancia y la determinación de sus propiedades dinámicas analíticas y experimentales con base en el registro de las señales obtenidas de la instrumentación de los modelos. Práctica 2: Respuesta de osciladores de múltiples grados de libertado ante acciones dinámicas. Objetivo de la práctica: Mostrar el comportamiento dinámico de modelos cuya respuesta está regida modos superiores de vibrar. Se incluirán otros aspectos como acoplamiento de modos y la determinación de sus propiedades dinámicas analíticas y experimentales con base en el registro de las señales obtenidas de la instrumentación de los modelos. Práctica 3: Efectos de la torsión sísmica elástica en edificios Objetivo de la práctica: Mostrar el la respuesta dinámica de estructuras con distribuciones asimétricas de masas y rigideces en planta y elevación. Se incluirán aspectos relacionados con regularidad e irregularidad de las estructuras dadas por las características de la estructuración propuesta. En el segundo año se desarrollarán e instrumentarán las siguientes 3 prácticas de laboratorio en la mesa vibradora: Práctica 4: Determinación cuantitativa de la respuesta estructural ante diferentes excitaciones sísmicas. Objetivo de la práctica: Comparar la respuesta estructural analítica y experimental de modelos de edificios sometidos a diferentes registros de sismos reales y sintéticos. Práctica 5: Efecto de sistemas de aislamiento sísmico en la respuesta estructural. Objetivo de la práctica: Mostrar el comportamiento sísmico de estructuras aisladas en su base comparado con estructuras convencionales (sin aislamiento). Práctica 6: Efecto de dispositivos de disipación de energía en la respuesta estructural. Objetivo de la práctica: Mostrar el efecto y los beneficios de diferentes dispositivos de disipación de energía para reducir la respuesta estructural." |
| metadata.dc.description.strategies: | La metodología aplicada para el proyecto es la siguiente: Realización del diseño conceptual de las 6 prácticas. El diseño conceptual y alcance de las prácticas será definido a partir de los contenidos actuales de las asignaturas de Diseño Estructural y optativas del área de estructuras, relativos al análisis sísmico de estructuras. Acondicionamiento y colocación del sistema de adquisición de señales en la mesa vibradora del Laboratorio, incluyendo pruebas con los sensores que se colocarán en los modelos. Pruebas de operación y registro de señales en la mesa vibradora del Laboratorio de Materiales con la instrumentación existente y la que se propone acondicionar para las prácticas. Obtención de la respuesta teórica y propiedades dinámicas de los modelos estructurales propuestos para cada práctica. La respuesta teórica y sus propiedades dinámicas asociadas, se obtendrán con la ayuda de programas de cómputo comerciales comúnmente utilizados en el análisis de estructuras. Diseño y fabricación de los modelos empleando materiales con características de resistencia y rigidez requeridas para caracterizar el comportamiento de los modelos propuestos. Selección de los registros sísmicos y/o señales armónicas a utilizar. Los registros seleccionados serán representativos de sismos recientes intensos como los correspondientes al sismo de 1985 y 2017. Las señales armónicas serán considerando rangos de frecuencia que permitan excitar los modos de vibrar de los modelos estructurales. Instrumentación y registro de las señales en modelos en mesa vibradora. En esta etapa se diseñarán los arreglos de sensores necesarios para caracterizar el comportamiento estructural correspondiente a cada modelo utilizado en las distintas prácticas. Análisis de las señales registradas para determinar la respuesta experimental y las propiedades dinámicas reales de los modelos. Para esta etapa se realizará el análisis de las señales en el dominio de la frecuencia, empleando técnicas de Fourier y un análisis de correlación entre señales registradas en diferentes puntos de los modelos. Comparación de resultados teóricos y experimentales. En esta fase del proyecto será necesario evaluar los resultados y de haber diferencias sustanciales, se deberá realizar un proceso de calibración del modelo matemático para que sus resultados representen las características de masa y rigidez lateral del modelo físico. Documentación del desarrollo y elaboración de manuales de las prácticas para ser revisados por la academia de profesores del Departamento de Estructuras. Una vez concluidos los ensayes, estos serán documentados tomando como base la estructura de las prácticas de laboratorio existentes y se someterá a revisión de profesores del Departamento. |
| metadata.dc.description.goals: | En el primer año se tienen las siguientes metas: 1. Elaborar los manuales de las siguientes prácticas de laboratorio: Práctica 1: Respuesta de osciladores de un grado de libertado ante acciones dinámicas. Práctica 2: Respuesta de osciladores de múltiples grados de libertado ante acciones dinámicas. Práctica 3: Efectos de la torsión sísmica elástica en edificios 2. Publicación de al menos un artículo de difusión de los resultados del proyecto en uncongreso nacional 3. Graduación de un estudiante de licenciatura "En el segundo año se tienen las siguientes metas: 1. Elaborar los manuales de las siguientes prácticas de laboratorio: Práctica 4: Determinación cuantitativa de la respuesta estructural ante diferentes excitaciones sísmicas. Práctica 5: Efecto de sistemas de aislamiento sísmico en la respuesta estructural. Práctica 6: Efecto de dispositivos de disipación de energía en la respuesta estructural. 2. Publicación de al menos un artículo de difusión de los resultados del proyecto en uncongreso nacional 3. Graduación de un estudiante de licenciatura" |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | En términos generales, el objetivo sustancial del proyecto fue logrado, ya que, con los productos desarrollados podrán implementarse nuevas prácticas de laboratorio en asignaturas terminales y optativas de alta relevancia, que nunca habían existido y que, dados los desarrollos tecnológicos y evolución de la reglamentación actual en materia de diseño estructural, son una necesidad en la formación de ingenieros civiles en el área de Estructuras. Lo anterior será incorporado en la revisión del plan de estudios que actualmente se encuentra en proceso en las carreras de la División de Ingenierías Civil y Geomática de la Facultad de Ingeniería. Las condiciones adversas que se vivieron durante el periodo de desarrollo del proyecto, tanto por la pandemia como por la interrupción de las actividades académicas en la Facultad de Ingeniería y particularmente por problemas en el sistema hidráulico de la mesa vibradora del Laboratorio de Materiales, limitaron la participación de los alumnos y por ende el desarrollo de las tesis planeadas para la graduación de dos estudiantes. Sin embargo, los becarios participaron en la totalidad de las diferentes etapas del proyecto y reforzaron sus conocimientos en el tema, adquiriendo una serie de habilidades que les permitieron complementar su formación y mejorar su aprovechamiento académico. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | Para el primer año se lograron las siguientes metas: 1. Se elaboraron los manuales de las siguientes prácticas de laboratorio: Práctica 1: Respuesta de osciladores de un grado de libertado ante acciones dinámicas. Práctica 2: Respuesta de osciladores de múltiples grados de libertado ante acciones dinámicas. Práctica 3: Efectos de la torsión sísmica elástica en edificios 2. Se publicó el artículo “Caracterización de la respuesta dinámica de un modelo físico, representativo de un edifico asimétrico de 3 niveles, empleando mesa vibradora” en la memoria del XXII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural, 2021. En el segundo año se lograron las siguientes metas: 1. Se elaboraron los manuales de las siguientes prácticas de laboratorio: Práctica 4: Determinación cuantitativa de la respuesta estructural ante diferentes excitaciones sísmicas. Práctica 5: Efecto de sistemas de aislamiento sísmico en la respuesta estructural. Práctica 6: Efecto de dispositivos de disipación de energía en la respuesta estructural. 2. Se elaboró el artículo “Compresión del fenómeno de torsión sísmica elástica de edificios con ayuda de modelos ensayados en mesa vibradora”, el cual fue aceptado y programado para presentarse en el XXIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural, 2022, pero no fue posible asistir al evento. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Ingeniería |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| metadata.dc.contributor.coresponsible: | NIÑO LAZARO,MAURO POMPEYO |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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