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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.coverage.spatialMéxico-
dc.coverage.temporal2021-2023-
dc.date.accessioned2023-12-05T00:41:20Z-
dc.date.available2023-12-05T00:41:20Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.urihttps://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7586-
dc.description.abstractUna 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.-
dc.description.sponsorshipDirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA)-
dc.languagees-
dc.rightsTodos los derechos son propiedad de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)-
dc.titleDISEÑO 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-
dc.typeProyecto PAPIME-
dcterms.bibliographicCitationGARCIA DOMINGUEZ, OCTAVIO; NIÑO LAZARO, MAURO POMPEYO. (2021). 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. (Proyecto PAPIME). Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). UNAM. México.-
dcterms.educationLevelnivel superior-
dcterms.provenanceFacultad de Ingeniería-
dc.identifier.papimePE108121-
dc.subject.keywordsacciones sísmicas-
dc.subject.keywordsestructuras-
dc.subject.keywordsformación de estudiantes-
dc.subject.keywordsMesa vibradora-
dc.subject.keywordsmodelos físicos-
dc.subject.keywordsPrácticas-
dc.contributor.responsibleGARCIA DOMINGUEZ, OCTAVIO-
dc.contributor.coresponsibleNIÑO LAZARO,MAURO POMPEYO-
dc.description.objectiveObjetivo 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."-
dc.description.strategiesLa 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.-
dc.description.goalsEn 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"-
dc.description.goalsAchievedPara 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.-
dc.description.area1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías-
dc.description.selfAssessmentEn 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.-
dcterms.educationLevel.SEPLicenciatura-
dcterms.callforproject2021-
dc.subject.DGAPAIngenierías-
dc.description.products"Tutorial (manual, guía, etc). Manual de la práctica de laboratorio No 3.(primer año): - Con base en la bibliografía reciente más relevante, se elaboró el marco teórico en el que se basa la práctica. - Con ayuda de contraventeos de cables de acero y masas excéntricas, se adaptó el modelo físico de 3 niveles para generar otras 3 configuraciones asimétricas: la primera de ellas con asimetría en planta, contraventeado todos los entrepisos de uno de los ejes extremos del edificio; en la segunda se generó una asimetría en elevación, quitando los contraventeos del último entrepiso y en la tercera configuración se dejó el edificio con la rigidez original colocando una serie de masas excéntricas; sin embargo, se observaron diferencias importantes en los resultados teóricos y experimentales obtenidos debido a que se identificó que los cables de acero colocados exhibieron un comportamiento no lineal. Con base en esto se decidió construir otros 2 modelos físicos más simples que permitiesen comparar el comportamiento de un edificio simétrico con el de uno asimétrico, así como un modelo de 5 niveles asimétrico; estos modelos ya están construidos y en una segunda etapa se realizarán las pruebas experimentales correspondientes para mejorar el alcance de esta práctica. - Se desarrolló un protocolo experimental que considera 2 etapas que son: 1) Caracterización de los modelos simétrico y asimétrico de 3 niveles, 2) Caracterización de los modelos de 5 niveles. - Se desarrolló el manual de la práctica de acuerdo con los lineamientos establecidos en el Laboratorio de Materiales, en cuyo contenido se incluyó: objetivo, medidas de seguridad, marco teórico, materiales y equipo a utilizar, desarrollo de la práctica y la bibliografía de consulta."-
dc.description.productsTutorial (manual, guía, etc..Manual de la práctica de laboratorio No 5. (segundo año): - Con base en la bibliografía reciente más relevante, se elaboró el marco teórico en el que se basa la práctica. - Se desarrolló un protocolo experimental que consiste en: 1) Identificar cualitativamente las frecuencias naturales de vibrar del modelo físico por emplear, 2) Obtener la respuesta experimental del modelo ante dos excitaciones sísmicas particulares, 3) Comparar las respuestas teórica y experimental de los modelos. - Se desarrolló el manual de la práctica de acuerdo con los lineamientos establecidos en el Laboratorio de Materiales, en cuyo contenido se incluyó: objetivo, medidas de seguridad, marco teórico, materiales y equipo a utilizar, desarrollo de la práctica y la bibliografía de consulta. - Se diseñaron y construyeron 6 aisladores de base utilizando placas de cobre que deslizan sobre varias camas de balines para desacoplar la respuesta del modelo del movimiento de la base. - Se hizo una adaptación a uno de los modelos físicos de 3 niveles construidos para la práctica 3, añadiendo otra losa y un sistema de aislamiento con el fin de contar con dos modelos iguales, uno con base rígida y otro aislado. - Se desarrolló un protocolo experimental que consiste en: 1) Determinar las frecuencias naturales de vibrar de ambos modelos, 2) Comparar su respuesta ante un registro sísmico real aplicado en su base y 3) Observar su respuesta ante un registro armónico de frecuencia variable creciente para identificar las frecuencias en las que se presenta la respuesta máxima de las estructuras. - Se desarrolló el manual de la práctica de acuerdo con los lineamientos establecidos en el Laboratorio de Materiales, en cuyo contenido se incluyó: objetivo, medidas de seguridad, marco teórico, materiales y equipo a utilizar, desarrollo de la práctica y la bibliografía de consulta.-
dc.description.productsTutorial (manual, guía, etc.).Manual de la práctica de laboratorio No 6. (segundo año): "- Con base en la bibliografía reciente más relevante, se elaboró el marco teórico en el que se basa la práctica. - Se modificó el modelo de un marco plano con el que contaba el Laboratorio de Materiales con el fin de poder implementarle un péndulo conectado en la azotea, el cual realiza el trabajo de un Amortiguador de Masa Sintonizada (AMS) que disipa energía y reduce la respuesta del sistema estructural ante una excitación dinámica en su base. - Se desarrolló un protocolo experimental que consiste en 2 etapas: 1) Determinación las frecuencias naturales de virar del marco plano sin AMS, en la que se obtienen analítica y experimentalmente estos valores; 2) Implementación del AMS, en el que, para una masa dada, los alumnos determinarán la posición de esta para que el péndulo posea un periodo de vibrar similar al periodo fundamental del marco, con objeto de contrarrestar las fuerzas de inercia que se inducen al modelo a través del movimiento de su base y por ende reducir su respuesta. - Se desarrolló el manual de la práctica de acuerdo con los lineamientos establecidos en el Laboratorio de Materiales, en cuyo contenido se incluyó: objetivo, medidas de seguridad, marco teórico, materiales y equipo a utilizar, desarrollo de la práctica y la bibliografía de consulta."-
dc.description.productsTutorial (manual, guía, etc).Manual de la práctica de laboratorio No 1. (primer año): "- Con base en la bibliografía reciente más relevante, se elaboró el marco teórico en el que se basa la práctica, - Se desarrolló un protocolo experimental que consiste en la determinación de la frecuencia de vibrar de cada uno de los osciladores mediante 3 métodos diferentes: 1) Induciendo vibración libre y contando el número de ciclos por segundo, 2) De forma analítica a partir de los datos de masa y rigidez de cada oscilador y 3) identificando la frecuencia en el espectro de Fourier de la señal registrada con un acelerómetro. - Se formularon modelos numéricos de los osciladores con el fin de comparar los resultados con los experimentales. - Se desarrolló el manual de la práctica de acuerdo con los lineamientos establecidos en el Laboratorio de Materiales, en cuyo contenido se incluyó: objetivo, medidas de seguridad, marco teórico, materiales y equipo a utilizar, desarrollo de la práctica y la bibliografía de consulta."-
dc.description.productsTutorial (manual, guía, etc.).Manual de la práctica de laboratorio No 2.(primer año): - Con base en la bibliografía reciente más relevante, se elaboró el marco teórico en el que se basa la práctica. - Se desarrolló un protocolo experimental que consistió en la aplicación de una señal aleatoria a la base del modelo para la determinación de sus propiedades dinámicas a partir de un análisis de señales. Además, se aplicó una señal armónica para excitar los modos de vibrar del edificio y que estos fuesen visibles por los alumnos. - Se calibró un modelo numérico desarrollado en un programa comercial de análisis estructural y se compararon las respuestas numérica y experimental. - Con ayuda del programa Mathcad, se obtuvo también la respuesta del modelo en forma analítica y se comparó con la experimental. - Se desarrolló el manual de la práctica de acuerdo con los lineamientos establecidos en el Laboratorio de Materiales, en cuyo contenido se incluyó: objetivo, medidas de seguridad, marco teórico, materiales y equipo a utilizar, desarrollo de la práctica y la bibliografía de consulta.-
dc.description.productsTutorial (manual, guía, etc.).Manual de la práctica de laboratorio No 4. (segundo año): - Con base en la bibliografía reciente más relevante, se elaboró el marco teórico en el que se basa la práctica. - Se desarrolló un protocolo experimental que consiste en: 1) Identificar cualitativamente las frecuencias naturales de vibrar del modelo físico por emplear y 2) Ensayar el modelo ante excitaciones sísmicas y comparar los resultados con la respuesta analítica. - Se desarrolló el manual de la práctica de acuerdo con los lineamientos establecidos en el Laboratorio de Materiales, en cuyo contenido se incluyó: objetivo, medidas de seguridad, marco teórico, materiales y equipo a utilizar, desarrollo de la práctica y la bibliografía de consulta.-
dc.description.objectivesAchievedEl objetivo de este proyecto fue desarrollar e instrumentar prácticas 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 este tipo de solicitaciones, esto con ayuda de una mesa vibradora. Por ello se diseñaron 6 prácticas de laboratorio que permitirán fortalecer los conocimientos teóricos adquiridos por los alumnos en los cursos de ingeniería aplicada y asignaturas optativas del área de Estructuras de la carrera de Ingeniería Civil. En el desarrollo de las prácticas se aplicó la siguiente metodología: - Revisión del contenido temático de las asignaturas en las que se implementarán las prácticas de laboratorio, con objeto de definir sus alcances y desarrollo para lograr los objetivos. - Elaboración de la fundamentación teórica de los temas particulares que aborda cada práctica (marco teórico), a partir de la bibliografía especializada de referencia. - Diseño conceptual de los modelos estructurales físicos, representativos de edificios, considerando distintas estructuraciones y número de niveles. - Determinación de las propiedades mecánicas de los materiales empleados, mediante ensayes de laboratorio. - Dimensionamiento de los elementos estructurales de cada modelo para que sus propiedades dinámicas y respuestas sean fácilmente observables y medibles. - Diseño de las conexiones de los elementos estructurales para su impresión en 3D. - Construcción de los modelos estructurales físicos. - Diseño del protocolo experimental (desarrollo de la práctica). - Diseño de la instrumentación de los modelos estructurales para la determinación de sus propiedades dinámicas y de su respuesta ante las excitaciones consideradas. - Ensayes de los modelos en la mesa vibradora con base en el protocolo experimental diseñado. - Modelación y análisis de los modelos para la obtención analítica de sus propiedades dinámicas y de su respuesta ante las acciones contempladas. - Comparación de resultados teóricos y experimentales obtenidos.-
dc.description.outcomesLa incorporación de este tipo de prácticas en los nuevos planes de estudio de la licenciatura en Ingeniería Civil y de la especialización en Estructuras, tendrá un impacto importante en la formación de los alumnos, permitiéndoles mejorar el entendimiento de los efectos de los sismos sobre las edificaciones y acrecentar su nivel de conciencia y sensibilidad, a fin de que hagan un manejo responsable de las herramientas y programas de cómputo actuales de análisis y diseño de estructuras. Este tipo de prácticas tiene un gran potencial de ser aplicadas en otras instituciones, aunque no cuenten con una infraestructura altamente especializada, ya que los avances tecnológicos en el área de la electrónica permiten contar con sensores cada vez más asequibles y eficientes para el monitoreo de parámetros dinámicos. Por otro lado, los equipos que generan vibraciones pueden ser fácilmente construidos para desarrollar experimentos demostrativos donde se buscan comportamientos cualitativos que coadyuven a la comprensión de los conceptos ingenieriles y/o afectaciones de fenómenos naturales tales como los sismos, sobre las estructuras. Adicionalmente, es factible desarrollar prácticas similares con aplicación en otras áreas afines a la Ingeniería Civil como: 1) Arquitectura en la que son importantes los aspectos como el confort de sus ocupantes, la funcionalidad de las edificaciones y el cuidado de su contenido, 2) Ingeniería Geofísica en la que es fundamental el entendimiento de los sismos, 3) Ingenierías Mecánica y Eléctrica, en donde algunos de sus equipos pueden verse afectados por acciones dinámicas derivadas de vibraciones ambientales o forzadas, entre otras áreas.-
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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