FRM - Producción Académica de Posgrado - Doctorados - Ingeniería mención Civil-Ambiental
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Item Desarrollo de un dispositivo de aislamiento sísmico con bajo nivel de carga axial(2017-03-17) Gioacchini, Gustavo; Tornello, Miguel; Frau, CarlosLos terremotos son uno de los fenómenos naturales que causan anualmente la mayor cantidad de pérdidas de vidas humanas y también económicas. En los últimos años la ingeniería estructural sismorresistente ha desarrollado nuevas estrategias para proteger las construcciones de los terremotos entre las cuales se destaca el aislamiento sísmico. Los antecedentes sobre el empleo de estructuras aisladas indican que la estrategia de protección ha sido orientada fundamentalmente a grandes emprendimientos, aspecto que se considera altamente positivo, sin embargo, se han omitido muchas obras, ampliamente difundidas tales como viviendas de uno o dos niveles, edificios comerciales y edificios de departamentos de baja altura, estructuras y equipos industriales de bajo peso, donde el uso de dispositivos de aislamiento tendría una incidencia importante en el costo final. El objeto de la tesis es el diseño y fabricación de dispositivos elastoméricos para baja carga axial junto a su caracterización elástica y mecánica. Se presentan los resultados de los ensayos experimentales, de los distintos prototipos fabricados, ensayados a cargas verticales y horizontales cíclicas. También se muestran modelos numéricos y su validación a través de los ensayos experimentales. Los resultados obtenidos indican un aceptable comportamiento de los distintos dispositivos ensayados en función de las mediciones de energía disipada durante los ciclos de carga y descarga. Por último se realiza un análisis de la respuesta estructural de dos viviendas del Instituto Provincial de la Vivienda de Mendoza (IPV), para el caso de fundación tradicional y para el caso de fundación aislada con el nuevo sistema de aislamiento desarrollado en la presente tesis. Los resultados indican que el sistema de aislamiento reduce de manera apreciable las solicitaciones producidas en los elementos estructurales de la superestructura respecto a las construcciones con fundaciones tradicionales.Item Diseño basado en desplazamientos para el refuerzo de estructuras existentes mediante disipadores histeréticos(2021-01-01) Bay, Cristian; Palazzo, GustavoEn zonas de elevada peligrosidad sísmica existen estructuras que pueden requerir un refuerzo estructural para mejorar su desempeño. Los sistemas pasivos de disipación de energía son una alternativa que, frente a los sistemas convencionales, presentan la ventaja de menor tiempo de implementación y la posibilidad de recambio luego de un evento destructivo. En el presente trabajo se planteó la necesidad de desarrollar un método de diseño, basado en desplazamientos, de bajo costo computacional y fácil implementación, para estructuras reforzadas con sistemas histeréticos de disipación pasiva de energía, con el objetivo de alcanzar un nivel de desempeño adecuado. Primero se realizó una revisión de la literatura de los métodos de diseño para estructuras con y sin sistemas de disipación de energía, y se trataron aspectos conceptuales de los sistemas de protección sísmica. Posteriormente, se desarrolló el método para el refuerzo de estructuras existentes, y con una variante se aplicó a estructuras nuevas. Se dedicó un apartado a la selección de registros y utilización de distintos métodos de escalamientos para aplicar la formulación a edificios característicos de la zona, y se contrastaron los resultados con análisis dinámico no lineal. El método de diseño propuesto consta de un algoritmo de siete pasos, que parte de los conceptos básicos del diseño basado en desplazamientos, y concluye con las propiedades de los disipadores en cada nivel de la estructura. Mediante una simple variante, el iv algoritmo es también aplicado a edificios nuevos. Además, se ha desarrollado un software (CALDIS v1.1) para divulgar el método en la comunidad profesional y científica. Se realizaron 3 aplicaciones concretas para validar el método propuesto, dos a pórticos, de 2 y 6 niveles, representativos de estructuras existentes, y una estructura de 8 niveles, representativa de un edificio nuevo. Todos emplazados en zona de muy elevada peligrosidad sísmica en el oeste argentino. Se establecieron dos niveles de demanda sísmica, un terremoto de diseño y un terremoto máximo considerado, de acuerdo con lo establecido en los reglamentos internacionales. Para validar el método, y para cumplir los requerimientos de normas internacionales, se sometieron las estructuras a un análisis dinámico no lineal. Los resultados numéricos obtenidos mostraron el buen desempeño del método propuesto siendo una herramienta de bajo costo computacional y fácil implementación para estimar las propiedades de los disipadores histeréticos en edificios. Además, un análisis de sensibilidad sobre uno de los edificios mostró un rango importante de ductilidades para aplicar el método. También, se verificó que el escalamiento por ajuste espectral presenta menores dispersiones y menor tiempo de respuesta en los análisis no lineales. Finalmente, se concluye que el método propuesto es una excelente herramienta, y de sencilla implementación, para estimar propiedades de disipadores histeréticos en el refuerzo de estructuras existentes.Item Diseño hidrológico en cuencas montañosas del oeste Argentino(2022-07-28) Toum Acevedo, Jorge; Masiokas, Mariano; Villalba, RicardoArgentina cuenta con una cordillera de más de 3000 km de extensión donde numerosas poblaciones ubicadas en sectores adyacentes dependen directa o indirectamente del agua que desciende de sus ríos. A pesar de la importancia fundamental de la cordillera de los Andes como fuente proveedora de agua, son muy escasos los estudios centrados en su hidrología. Esta situación se ve agravada a su vez por los efectos desfavorables asociados al cambio climático que, por ejemplo, disminuyen la oferta de agua en la zona conocida como Andes Centrales (∼ 29o– ∼ 37oS). Dificultan estos estudios la escasez de registros instrumentales y la falta de herramientas específicas para abordar investigaciones que permitan evaluar la contribución de los diferentes componentes de su escorrentía, su relación con la dinámica ambiental, así como su variabilidad en tiempo y espacio. En esta tesis intento avanzar en el conocimiento sobre la hidrología andina mediante el desarrollo de software para el manejo eficiente de registros hidrometeorológicos y la modelización del ciclo hidrológico en distintos sectores de los Andes. Su aplicación permite esclarecer cómo han variado los componentes (derretimiento de hielo y nieve, lluvia) de la oferta hídrica en la cuenca del río Mendoza (Argentina) durante los últimos 40 años, una zona que desde el año 2010 padece la sequía más extrema y prolongada del registro instrumental (más de 100 años). También aplico estas herramientas en estudios de detalle sobre el balance de masa y energía en el Glaciar de los Tres, cuerpo de hielo seleccionado dentro el programa de balance de masa del Inventario Nacional de Glaciares de Argentina para Patagonia Sur. Como resultados de este trabajo surgieron dos paquetes de software libre y código abierto: hydrotoolbox y HBV.IANIGLA, ambos disponibles en el repositorio oficial del lenguaje R. El primero está escrito bajo el paradigma de programación orientada a objetos y fue diseñado para leer, graficar y manipular registro hidrometeorológicos y datos de entrada (salida) provenientes de modelos hidrológicos. El segundo paquete es una herramienta modular para estudios hidroclimáticos en regiones con topografía accidentada o dominada por procesos criosféricos como ocurre en los Andes. En la cuenca del río Mendoza cuantifico el aporte de los glaciares al derrame de este río y al de sus afluentes durante 40 años. Los resultados sugieren que durante periodos prolongados de sequía, los glaciares han aportado cerca del 30 % del derrame anual, resaltando su rol como reguladores hídricos a escala de cuenca hidrográfica. Esta zona, que sufre una sequía sin precedentes en el registro instrumental, acumula de acuerdo a las simulaciones numéricas 3 veces menos nieve (valor promedio histórico) que las cuencas adyacentes de los ríos Maipo y Aconcagua (vertiente occidental - Chile), situación que pondera aún más la importancia de los glaciares como reservas hídricas estratégicas. Por último, en el capítulo sobre el balance de masa en el Glaciar de los Tres, presento un conjunto de series hidro-meteorológicas inéditas con resolución temporal horaria y de 5 años de duración. Estas series, me permitieron cuantificar la importancia relativa que cada flujo de energía tiene sobre el balance de masa glaciar. Además demuestro que la metodología más robusta para el cálculo del balance de masa glaciar es la de balance energético. También pongo de manifiesto la importancia de complementar las mediciones de campo con observaciones provenientes de los sensores remotos. Los resultados derivados de esta tesis aportan herramientas e información novedosa y relevante para distintos sectores de los Andes, ya que pueden ser usados en otros estudios hidrológicos o glaciológicos así también como en investigaciones climatológicas, ecológicas y en la gestión del recurso hídrico.Item Respuesta experimental y analítica de mampostería de gran espesor utilizada en edificios patrimoniales(2023-11-01) Agüera, Nelson; Tornello, Miguel; Frau, CarlosLos últimos terremotos que han afectado a Latinoamérica en Perú y Chile (8.0 Mw-2007, 8.8 Mw-2010, 8.4 Mw-2015) ponen en evidencia que el desempeño sísmico de los edificios vulnerables es un tema pendiente en la Provincia de Mendoza. El tema cuenta con escaso desarrollo de investigaciones afines. La estimación de la vulnerabilidad y la posterior intervención sísmica antes de un evento es la mejor estrategia para mitigar un desastre, en especial en zona donde los periodos de recurrencias de sismos significativos son largos, como es el caso del Gran Mendoza. El comportamiento de los edificios antiguos suele ser complejo para ser interpretado por simples modelos mecánicos. Los ensayos realizados en muros de mampostería evidencian un comportamiento sumamente frágil, con una rotura de tipo explosiva que numéricamente puede entenderse como una limitación en la capacidad de disipación de energía. El objeto de la tesis es caracterizar algunas de la mampostería histórica que se emplazan en Mendoza y definir el comportamiento mecánico frente a cargas verticales y horizontales. Se presentan los resultados de los ensayos experimentales, a partir de la fabricación de muretes de mampostería de diferentes espesores y de las respuestas de dichos muretes cuando son sometidos a cargas verticales y horizontales cíclicas. Los resultados obtenidos indican una importante variabilidad de la respuesta estructural de los muretes ensayos en el ámbito de la presente tesis, en función del espesor de los mismos. Diferentes parámetros de respuesta mecánica no muestran una relación directa con la variación del espesor de los muretes, aunque el mecanismo de falla es similar y repentino para todos los casos estudiados. La representación de la nueva expresión de resistencia al corte, que propone la tesis para los muros de mampostería de espesores importantes, no contradice las teorías actuales conocidas, sino que realiza una corrección y un aporte simple para evaluar la respuesta de muretes de mampostería con espesores mayores a 290 mm.