Ingeniería

Influencia del corcho en la propiedades físicas, térmicas y mecánicas del bloque de concreto

Resumen La presente investigación pretende determinar la influencia del corcho granulado en las propiedades físicas, térmicas y mecánicas del bloque de concreto. Se realizaron ensayos de absorción, densidad, contenido de humedad, resistencia a la compresión y conductividad térmica a bloques de concreto elaborados artesanalmente, con sustitución de arena por corcho granulado en 3 % y 5 % en dos grupos experimentales, junto con un grupo patrón. Para el caso de las propiedades físicas, la absorción presentó valores promedio de 9.47 %, 8.23 % y 9.37 % para el grupo patrón (BP) y grupos experimentales (BC3 y BC5), respectivamente. Los valores de densidad aumentaron a medida que se incrementó el porcentaje de corcho, con una densidad de 2088.77 kg/m3 para el grupo con 5 % de corcho. En cuanto al contenido de humedad, los valores fueron disminuyendo desde 13.67 % del BP, 11.87 % para BC3 y, finalmente, 9.23 % para BC5. La propiedad mecánica de resistencia a la compresión presentó variaciones de aumento y disminución con valores de 19.53 kg/cm2 para el grupo BP, 23.10 kg/cm2 para el grupo BC3 y 16.21 kg/cm2 para el grupo BC5. Por último, para el ensayo de conductividad térmica, los resultados disminuyeron según lo esperado, con valores de 0.387 W/mK, 0.3164 W/mK y 0.3036 W/mK para los grupos BP, BC3 y BC5, respectivamente. Estos datos procesados con las pruebas estadísticas mostraron que la incorporación de corcho granulado en el bloque de concreto tiene una influencia significativa en sus propiedades físicas, térmicas y mecánicas.

Abstract This research intends to determine the influence of granulated cork on the physical, thermal and mechanical properties of the concrete block. Absorption, density, moisture content, compressive strength and thermal conductivity tests were carried out on concrete blocks produced in a traditional way, with a substitution of sand by granulated cork at 3 % and 5 % in two experimental groups, in addition to one standard group. In the case of the physical properties, absorption presented average values of 9.47 %, 8.23 %, and 9.37 % for the standard group (BP) and experimental groups (BC3 and BC5) respectively. Density values showed an increase as the percentage of cork grew, reaching a density of 2088.77 kg/m3 for the group with 5 % cork. Respecting moisture content, its values decreased from 13.67 % for BP, 11.87 % for BC3, and finally 9.23 % for BC5. The mechanical property of compressive strength showed variations of increase and decrease with values of 19.53 kg/cm2 for the BP group, 23.10 kg/cm2 for the BC3 group, and 16.21 kg/cm2 for the BC5 group. Lastly, for the thermal conductivity test, the results decreased as expected with values of 0.387 W/mK, 0.3164 W/mK, and 0.3036 W/mK for the BP, BC3 and BC5 groups respectively. These data processed with statistical tests showed that the incorporation of granulated cork in the concrete block has a significant influence on its physical, thermal and mechanical properties.

Comportamiento sísmico de edificios irregulares en planta considerando sistemas de aislación con excentricidad de rigidez

Resumen El objetivo de la presente investigación es evaluar el efecto de los parámetros dinámicos del sistema de aislación (el grado de acoplamiento torsional (Ωb), el periodo de vibración (Tb), la razón de amortiguamiento crítico (ξb) y la excentricidad de rigidez de la base de aislación (erb)) en el comportamiento torsional de una familia de edificios con seis pisos y aislados en la base de concreto armado, considerando las excentricidades de rigidez o masa (er o em, respectivamente) en la superestructura. Estas modifican su comportamiento estructural ante sismos severos e incrementan los desplazamientos laterales y las derivas de manera significativa. Para ello, se realizó un análisis no lineal tiempo-historia a cada modelo estructural, por lo que estos se sometieron a un conjunto de siete registros de aceleraciones sísmicas, medidos en la costa de Perú y Chile, los cuales fueron escalados según el espectro de diseño de pseudoaceleraciones vigente en Perú. Como respuestas globales de interés, se consideran los desplazamientos laterales máximos y las derivas de entrepiso. Así pues, se observó que el efecto de em generó mayores amplificaciones en los desplazamientos laterales y derivas que er. Similarmente, el parámetro erb fue muy influyente en el comportamiento torsional de los edificios aislados con em y er, pues amplificó los desplazamientos laterales hasta en un 50 %. Además, el parámetro Tb impactó notablemente las derivas de entrepiso, ya que las redujo hasta en un 55 %. Por otro lado, los parámetros Ωb y ξb fueron poco influyentes en dichas respuestas.

Abstract This research aims to evaluate the effect of the dynamic parameters of the isolation system (the degree of torsional coupling (Ωb), the period of vibration (Tb), the critical damping ratio (ξb), and the stiffness eccentricity of the isolation base (erb)) on the torsional behavior of a six-story reinforced concrete building family, considering the stiffness or mass eccentricities (er or em, respectively) in the superstructure. These modify structural behavior under severe earthquakes and increase lateral displacements and drifts. For this purpose, a nonlinear time-history analysis was performed on each model by subjecting them to a set of seven seismic accelerations records, measured on the coast of Peru and Chile, which were scaled following the pseudo-acceleration design spectrum from Peru. The main global responses were the maximum lateral displacements and the inter-story drifts. It was observed that the effect of em generated more amplification on lateral displacements and drifts than er. In a similar way, the parameter erb was very influential on the torsional behavior of the isolated buildings with em and er, amplifying lateral displacements up to 50 %. In addition, the parameter Tb impacted mostly on the inter-story drifts, reducing it up to 55 %. On the other hand, the parameters Ωb and ξb did not significantly influence the responses of interest.

Respuesta sísmica de edificios de ocho niveles de concreto armado con irregularidad en planta

Resumen Para el modelamiento de estructuras, la hipótesis de diafragma rígido (DR) es empleada frecuentemente en el diseño sismorresistente, sin considerar si dicha hipótesis refleja una respuesta real de la edificación ante cargas de sismo. Desde una concepción arquitectónica, las edificaciones con tipologías de plantas irregulares satisfacen necesidades espaciales, funcionales y bioclimáticas; sin embargo, dichas estructuras se contraponen con su desempeño sísmico por tener respuestas diferentes. Además, se debe asumir una hipótesis para la losa de entrepiso que puede ser diafragma rígido (DR) o diafragma flexible (DF). Por lo tanto, es necesario conocer las respuestas lineales de estructuras con plantas irregulares. El objetivo del presente estudio es evaluar las configuraciones irregulares en plantas tipo L, H, T y U sobre el comportamiento sísmico de estructuras de ocho niveles, considerando las hipótesis de DR y DF. A partir de las respuestas globales y locales, se determinó que los casos de estudio con DF presentaron periodos de vibración más largos, que generaron mayores deflexiones de las estructuras, provocados por la deformación de la losa en su plano. Sin embargo, los valores de las fuerzas cortantes con DF fueron menores en comparación con los modelos con DR, debido a que la losa de entrepiso se deformó en su plano, lo que repercutió en la disminución del coeficiente de amplificación sísmica (C). Así, también, las tipologías L, T y U presentaron mayores demandas sísmicas, desplazamientos laterales y aceleraciones en los bordes en comparación al modelo H, que presentó desplazamientos laterales menores y uniformes.

Abstract For the modeling of structures, the hypothesis of a rigid diaphragm (DR) is frequently employed in earthquake-resistant design, without considering whether this hypothesis accurately reflects the building’s actual response to seismic loads. From an architectural standpoint, buildings with irregular floor plan typologies fulfill spatial, functional, and bioclimatic needs. However, these structures contradict their seismic performance due to their differing responses. Additionally, a hypothesis must be assumed for the floor slab, which can be a rigid diaphragm (DR) or a flexible diaphragm (DF). Therefore, it is essential to understand the linear responses of structures with irregular floor plans. The objective of this study is to evaluate irregular configurations in L, H, T, and U-type floor plans regarding the seismic behavior of 8-story structures, considering both DR and DF hypotheses. Based on global and local responses, it was determined that the DF study cases exhibited longer vibration periods, resulting in greater deflections of the structures caused by the deformation of the slab in its plane. However, shear force values with DF were lower compared to DR models, due to the slab deforming in its plane, resulting in a reduction of the seismic amplification coefficient (C). Additionally, L, T, and U typologies showed higher seismic demands, lateral displacements, and accelerations at the edges compared to the H model, which exhibited smaller and uniform lateral displacements.

Análisis modal operacional de un edificio de concreto reforzado mediante métodos subespaciales estocásticos

Resumen El objetivo del presente estudio es la identificación de los parámetros modales operacionales de un edificio de concreto reforzado tipo marco de seis niveles. Esto mediante instrumentación con técnica de sensores ambulantes y comparando las dos principales variaciones que existen del método de identificación subespacial estocástico: el basado en covarianzas (SSI-COV) y el basado en datos (SSI-DATA). Dicha experimentación se realiza con el fin de contrastar su eficacia para identificar el sistema dinámico de edificios de concreto a partir de pruebas de vibraciones ambientales. La instrumentación del edificio fue realizada con cuatro acelerógrafos triaxiales. Uno de ellos se mantuvo fijo en el piso superior como nodo de referencia para el empate de formas modales. Los otros tres se movilizaron de piso en piso para la recuperación de la forma modal operacional completa del edificio a lo largo de los puntos de observación. Así, se obtuvo un total de seis configuraciones de prueba, con una duración de 20 min cada una. Se identificaron nueve modos en total con el método SSI-COV, de forma que se pudo empatar y recuperar exitosamente las formas modales completas. No obstante, no fue posible identificar modos correctamente con el método SSI-DATA, para datos recolectados en los pisos inferiores; por lo que tampoco fue posible recuperar las formas modales completas para el edificio. En este caso, se concluye que SSI-COV tiene mejor capacidad para la identificación modal a partir de vibraciones ambientales recolectadas vía acelerógrafos ambulantes en edificios.

Abstract The objective of this study is to identify the operational modal parameters of a six-story reinforced concrete frame building. This is done through roving sensor instrumentation technique while comparing the two main variations of the stochastic subspace identification method: covariance-based (SSI-COV) and data-based (SSI-DATA) The experimentation is executed in order to contrast their effectiveness to identify the dynamic system of concrete buildings from ambient vibration tests. The instrumentation of the building was carried out with four triaxial strong motion accelerographs. One stayed fixed on the top floor as a reference node for modal shape merging. The other three were moved from floor to floor to recover the operational modal shapes throughout the building at the observation points. This resulted in a total of six test configurations that lasted 20 min each. A total of nine modes were identified with the SSI-COV method, with successful merging and recovering of their complete modal shapes. However, modes could not be identified correctly with SSI-DATA, for data collected on the lower floors, so it was not possible to recover the complete mode shapes of the building. In this case, it is concluded that SSI-COV has better capacity for modal identification from ambient vibrations collected via roving accelerographs in buildings.

Metodología para seleccionar el equipamiento técnico en el proceso productivo de elixir de ron

Resumen El octavo objetivo de la Agenda 2030 pretende promover el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo, así como el trabajo decente para todos. El comercio internacional es un medio indispensable para favorecer y lograr su cumplimiento. Mantener la productividad y rentabilidad en la producción de bienes exportables, como el ron cubano, es esencial para satisfacer esta meta. El presente trabajo presenta una metodología para determinar un equipamiento tecnológico adecuado que permita reducir las pérdidas de materiales y productos durante la obtención de rones, en la Unidad Empresarial de Base (UEB) Manuel Fariñas Núñez de Santiago de Cuba. Para conocer los problemas tecnológicos existentes, se realizó una observación del funcionamiento de todos los dispositivos técnicos utilizados en la producción. Se recolectaron los datos referentes a las variables significativas de operación y se visitó el almacén de la empresa para cuantificar los suministros de reserva. A partir de un balance macroscópico de energía mecánica, se desarrolló un modelo matemático y un algoritmo de solución del problema. Durante la investigación, se detectó que, en el área de filtración del ron añejado, existen pérdidas del producto debido a daños en las tuberías. La metodología desarrollada permitió identificar el diámetro que satisface las condiciones de operación del sistema; además, posibilita obtener algoritmos de cálculos para seleccionar o identificar parámetros óptimos en sistemas productivos. La correcta escogencia y operación del equipamiento tecnológico garantiza la productividad y rentabilidad de una empresa.

Abstract The goal eight of the 2030 Agenda aims to promote sustained, inclusive and sustainable economic growth, full and productive employment, as well as decent work for all. International trade is an indispensable means to stimulate and achieve its fulfillment. Maintaining productivity and profitability in the production of exportable goods, such as Cuban rum, is essential to meet this goal. The present article presents a methodology to determine the adequate technological equipment that allows reducing the losses of materials and products during the obtaining of rums, at the UEB (Base Business Unit) Manuel Fariñas Núñez, in Santiago de Cuba. To find out the existing technological problems, an observation of the operation of all the technical devices used in production was carried out. Data regarding significant operating variables were collected and the company’s warehouse was visited to quantify reserve supplies. From a macroscopic balance of mechanical energy, a mathematical model and an algorithm for solving the problem were developed. During the investigation, it was detected that in the filtration area of the aged rum there are losses of the product due to breakdowns in the pipes. The developed methodology allowed identifying the diameter that satisfies the operating conditions of the system; in addition, it allows obtaining calculation algorithms to select or identify optimal parameters in production systems. The correct selection and operation of technological equipment guarantees the productivity and profitability of a company.