Métodos y Materiales es una revista científica que nació en el año 2011 en el seno del Laboratorio Nacional de Materiales de la Universidad de Costa Rica. Está dirigida a personas investigadoras, docentes, profesionales y estudiantes, afines a métodos de ensayo de materiales e ingeniería civil. Tiene como objetivo difundir la producción científica adquirida mediante investigaciones realizadas en los ejes temáticos de métodos de ensayo, materiales de construcción y tecnologías aplicadas a la ingeniería civil. Revista Métodos y Materiales por LanammeUCR se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional. ISSN electrónico: 2215-4558 ISSN impreso: 2215-342X OAI-PMH URL: https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/materiales/oai
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Estado del arte de la normativa técnica sobre elementos prefabricados de concreto para vivienda unifamiliar en Costa Rica
En Costa Rica el sistema prefabricado de columnas y baldosas horizontales figura como una de las opciones más utilizadas en proyectos de vivienda de interés social desarrollados por el Banco Hipotecario de la vivienda, BAHNVI, este es una institución que aprueba y otorga bonos financiados por el Estado de Costa Rica para solucionar las necesidades de vivienda de sectores vulnerables de la población. Como consecuencia directa, la oferta de este producto ha aumentado considerablemente en los últimos años en la figura de pequeñas y medianas empresas distribuidas por todo el territorio nacional. Como una forma de velar por la buena calidad de estos productos se desarrolla por medio del Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica, INTECO, la norma para elementos prefabricados de concreto para la construcción de viviendas unifamiliares de un nivel, mediante el sistema de baldosas horizontales y columnas. La primera edición de esta norma se publica en 2013 y en el mes de febrero del 2017 se publica la segunda edición, la cual expone cambios en aspectos normativos, métodos experimentales y métodos de muestreo. Desde la publicación la primera edición de la norma, se ha dado un una mejora significativa en la verificación de calidad de este producto y un desarrollo importante en trabajos de investigación en el tema. Este artículo describe las principales investigaciones nacionales desarrolladas en el tema y su relación con la evolución de la normativa técnica.
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Pesaje simplificado de vehículos en movimiento basado en mediciones de deformaciones unitarias cortantes para puentes en servicio
Existe literatura que demuestra que el pesaje en movimiento con puentes, conocido por sus siglas en inglés como BWIM (Bridge Weigh-In-Motion) es confiable para obtener información acerca de las características de los camiones que transitan por las carreteras. El mejoramiento continuo de estos sistemas presenta oportunidades para incrementar su uso. Los métodos BWIM tradicionales basados en la flexión en vigas enfrentan distintos retos, los cuales han propiciado la aparición de otras metodologías que emplean deformaciones unitarias cortantes. Sin embargo, las técnicas conocidas que utilizan deformaciones unitarias cortantes, asumen o miden líneas de influencia para el cálculo de los pesos brutos vehiculares. En este artículo, se propone una metodología BWIM alternativa, que es independiente de las líneas de influencia, no requiere mediciones de la velocidad de los camiones y se basa en la discontinuidad que se observa en el registro de deformaciones unitarias cortantes, la cual ocurre cuando un camión cruza sobre el lugar en donde se coloca el sensor. A partir de una serie de experimentos realizados en campo, se demuestra que los niveles de error obtenidos con el método propuesto son similares a los obtenidos con otros métodos BWIM más complejos, por lo que se considera que existe potencial para poder ser utilizado para obtener los pesos brutos vehiculares de camiones que transitan por puentes continuos o simplemente apoyados, en una forma consitente y confiable.
Recomendaciones para obtener resultados confiables de resistencia de cilindros de concreto
A continuación se presenta una serie de recomendaciones para asegurar la confiabilidad de los resultados de resistencia de concreto muestreado en obra. Se describe cada uno de los pasos para lograr ese objetivo. Estos son: muestreo, moldeo, curado, protección y falla. Las recomendaciones brindadas se basan en un estudio profundo de las prácticas y normas así como en la experiencia adquirida en el proceso de falla de cilindros de concreto en el Lanamme UCR. Este artículo está dirigido principalmente a los laboratorios de ensayo que ejecutan muestreos y pruebas de concreto pero también a los ingenieros y profesionales que trabajan en la construcción de obras civiles.
En este documento, se presenta una breve explicación de la teoría del esfuerzo cortante, una descripción general de los principales tipos de ensayos triaxiales que se realizan con mayor frecuencia en un laboratorio de geotecnia, así como una detallada enumeración de los diferentes componentes que conforman el equipo de ensayos triaxial adquirido por el laboratorio de geotecnia del LanammeUCR. Finalmente se presenta el montaje y algunos lde los resultados producto de la ejecución de un ensayo UU.
Consideraciones generales sobre la Compactación de especímenes de mezcla asfáltica en caliente (MAC) en el Compactador Giratorio Superpave®
La compactación de especímenes de mezcla asfáltica en caliente (MAC) en el Compactador Giratorio Superpave® es uno de los desarrollos tecnológicos se diseñó con el objetivo de simular la densificación que se produce en el sitio durante la construcción y durante la vida útil. Otro objetivo fue determinar la “trabajabilidad” de la mezcla, dicho de otra manera, que tan fácil o que tan difícil resulta compactar la mezcla asfáltica. También, permitió utilizar agregados de mayor tamaño. Finalmente, el equipo debía ser lo suficientemente práctico para ser utilizado en los ensayos de aseguramiento y control de calidad. En este artículo se resumen la historia, funcionamiento del equipo, factores que afectan la uniformidad de los resultados, método de ensayo, resultados que se obtienen y finalmente, las conclusiones y recomendaciones basados en la experiencia adquirida a lo largo de los años en el LanammeUCR utilizando este equipo
Preparación de emulsiones asfálticas en laboratorio
Costa Rica, desde hace mucho tiempo, ha hecho uso de emulsiones asfálticas para diferentes aplicaciones, sin embargo, su preparación y algunos cuidados para su almacenamiento han sido desconocidos por muchos que cotidianamente las utilizan. Por lo cual, en este artículo se detallan los procedimientos para la preparación de los diferentes tipos de emulsiones asfálticas a nivel de laboratorio, así como algunas recomendaciones de manipulación durante y posterior al proceso de fabricación, de manera que se puedan obtener los resultados esperados de acuerdo con la aplicación específica para la cual se confeccionó cada una de esas emulsiones.
Caracterización de polímeros aplicando el método termogravimétrico
La termogravimetría es una técnica que ha sido utilizada para la caracterización de materiales, principalmente de carbón y arcillas. En los últimos años la técnica se ha extendido a otros materiales. Esta técnica en combinación con otros métodos térmicos provee una fuente de información no solamente térmica sino también química. Es importante aclarar que este método no permite conocer la composición química del material en estudio ni tampoco identificar los cambios térmicos que no están asociados con variaciones de masa como la cristalización o la transición vítrea La termogravimetría se basa en los cambios de masa como resultado de una variación de temperatura o por someter un material a una temperatura establecida durante un periodo definido. Los cambios de masa identificados permiten determinar bajo qué condiciones los materiales se descomponen. Los resultados se expresan gráficamente a través de termogramas
Preparación y certificación de un Material de Referencia en densidad de agua ultra pura
La conductividad y dureza total en muestras de agua producida por cuatro combinaciones de equipos de purificación de agua fueron estudiadas. Se produjo agua ultrapura mediante diferentes métodos, eligiéndose la metodología que con que se obtuvieron muestras de agua con una conductividad y dureza total menor. Se llevaron a cabo varios procesos para la certificación de los materiales entre ellos: estudio de la conductividad en función del tiempo, el estudio del efecto de los procesos de llenado y envase, de asignación de valor de la densidad a cuatro temperaturas diferentes, utilizando métodos y variables de los estudios de estabilidad en las magnitudes de la conductividad y la densidad. Finalmente los resultados de la certificación fueron reportados en el certificado para el material de referencia certificado en densidad de los lotes de agua ultra pura.
Pruebas experimentales para determinar la capacidad de columnas de concreto prefabricado
Este documento desarrolla un método para comparación y correlación de dos métodos para prueba de columnas prefabricadas de concreto reforzado. El objetivo principal de este artículo es simplificar el control de calidad en este campo y brindar información para extrapolar los resultados que se obtengan de un método de prueba más sencillo como el ASTM C78M, Método Estándar para la Capacidad en flexión del Concreto (usando una viga simple cargada en el tercio medio) a un método con un modelo más cercado al modelo analítico comúnmente utilizado para determinar el estado de fuerzas internas de la columna, como el Método para la Capacidad en flexión del Concreto (usando una viga empotrada en 0,220 · L y cargada a los 0,728 · L.). Para la investigación fueron evaluadas 5 fábricas productoras de columnas, Para cada fábrica, fueron fallas 7 columnas con un método y 7 columnas con el otro método. El resultado experimental indica que aparentemente no existe diferencia significativa entre los dos métodos
Método de ensayo para la determinación cualitativa y cuantitativa del contenido de polímero presente en ligantes asfálticos modificados
En Costa Rica, como en muchos países, se está implementando el uso de asfaltos modificados con polímeros en la construcción de carreteras, el mercado creciente ofrece varios tipos de polímeros que mejoran notablemente las propiedades reológicas de los asfaltos, comúnmente del tipo SBR, SBS, polvo de hule de llanta, EMA, EVA entre otros. Los porcentajes de modificación con respecto al ligante asfáltico están entre el 1% al 5% m/m. Sin embargo, a pesar del hecho anterior, poca investigación se ha realizado en la cuantificación de la cantidad de polímero incorporado en el ligante asfáltico. En consecuencia, el presente estudio pretende revisar los métodos para determinar, de forma cuantitativa y cualitativa, la presencia de polímeros presentes en el ligante asfáltico. Este artículo está dirigido principalmente a los laboratorios de ensayo que ejecutan ensayos a ligantes asfálticos y sus derivados, pero también a los ingenieros y profesionales que trabajan en la construcción de obras viales y en su control de calidad.
Overlay Tester: Equipo de laboratorio para evaluar la resistencia al agrietamiento en mezclas asfálticas
La resistencia al agrietamiento debe ser un tema a tomar en cuenta en el desempeño de la mezcla asfáltica, la cual tiene que resistir la deformación permanente, fatiga y el daño por humedad. Las grietas aparecen en los pavimentos flexibles a través de dos mecanismos de falla: fatiga y reflejo de grietas. Las grietas por reflejo son un tipo de falla que ha recibido menos atención que el agrietamiento por fatiga. El agrietamiento por reflejo debe ser tomado en cuenta cuando se selecciona la mezcla asfáltica como sobrecapa a colocar sobre pavimentos rígidos, bases estabilizadas o simplemente cuando la capa existente está muy agrietada. Es bien sabido que las grietas existentes se propagan a la capa superior provocando que el agua se infiltre causando un rápido deterioro de la estructura del pavimento. Este artículo se enfoca en la implementación del ensayo de overlay, el cual es un ensayo muy práctico que da suficiente información de las características de agrietamiento de las mezclas asfálticas desde la formación de la grieta hasta su comportamiento de propagación, además es lo suficientemente sensible a los cambios en los contenidos y tipo de asfalto para discriminar entre distintos tipos de mezclas
Comparación de determinación de propiedades mecánicas en barras de refuerzo para concreto con extensómetro axial convencional y extensómetro láser
El presente artículo describe el proceso de ensayo y análisis de resultados de 40 barras de acero para refuerzo de concreto, las cuales fueron instrumentadas con un extensómetro axial convencional de puntas simultáneamente con un extensómetro láser con el fin de determinar estadísticamente la validez de los resultados obtenidos con el láser y posteriormente validar su utilización en la práctica normal del laboratorio para este tipo de ensayos. Los resultados encontrados determinan que el extensómetro láser registra diferentes valores en la determinación del módulo de elasticidad de las probetas pero no presenta diferencias significativas en la determinación de los valores de cumplimiento requerido por las normas ASTM para su uso en concreto.
Efecto de los materiales de coronamiento en la resistencia a la compresión de cilindros de concreto
El objetivo de esta investigación es evaluar la relación entre el tipo de coronamiento de los especímenes cilíndricos de concreto y su respectivo valor final de esfuerzo a la compresión, de tal forma que permita determinar el cumplimiento según el método utilizado. Se estudian tres métodos posibles para preparar las caras de los cilindros, la primera consiste en colocar una mezcla formada de yeso-cemento a especímenes endurecidos, la segunda es colocar una mezcla elaborada con cemento Portland a especímenes frescos y la última se refiere a preparar las caras de los especímenes endurecidos mediante pulido. Como punto de comparación principal se tienen los cilindros con caras pulidas, considerados los elementos más representativos, dado que la carga de falla se aplica directamente al espécimen, posteriormente se analizan los resultados de compresión de los demás elementos. Como resultado final de la investigación, no hay una diferencia significativa en el valor de resistencia a la compresión inconfinada, por tanto los tres métodos para preparar las caras de los cilindros son aceptables
Comparación de métodos gravimétricos y termogravimétricos para la de obtención del porcentaje de residuo de asfalto de una emulsión asfáltica
La caracterización de las emulsiones asfálticas incluye el ensayo de destilación para cuantificar el contenido de asfalto. Este ensayo se realiza desde hace mucho tiempo, tanto en Costa Rica como en otros países. Es un método tradicional y preciso, que ha representado una muy buena opción para la recuperación del asfalto residual de una emulsión asfáltica, pero consume mucho tiempo y requiere de la pericia del analista para identificar momentos clave de la separación. En vista de que se pueden utilizar las nuevas tecnologías para la cuantificación de la composición de las emulsiones asfálticas, se propone aplicar técnicas de análisis termogravimétricos instrumentales. La primera fase del proyecto consiste en determinar los parámetros que se deben utilizar en un analizador termogravimétrico (TGA, por sus siglas en inglés) para obtener resultados comparables con el método de destilación. Para lo cual se varían las rampas de temperatura y la velocidad de calentamiento en cada una de las muestras analizadas. A pesar de que los resultados no presentan diferencias estadísticamente significativas, se percibe el efecto que tienen los cambios de parámetros en el análisis termogravimétricos en los resultados. Los resultados obtenidos muestran que es posible utilizar los análisis termogravimétricos instrumentales para determinar el porcentaje de residuo asfáltico en la emulsión, pero además permite establecer las condiciones que deben definirse como parte de un procedimiento de análisis, según los resultados debe seleccionarse tasas de calentamiento de 10 °C/min o menores a 5° C/min. Asimismo se determina que las tasas de calentamiento moduladas no arrojan buenos resultados. En la siguiente fase se compararán los métodos mencionados utilizando emulsiones fabricadas en el laboratorio, considerando los parámetros definidos en esta fase.
Método de reducción de muestra para ensayos de laboratorio en mezcla asfáltica en caliente
Para el año 2004 no se contaba con métodos de reducción de muestra para mezcla asfáltica en caliente estandarizados y se tomaban como referencia los métodos de cuarteo para agregados pero estos no indicaban obviamente la temperatura a la cual se debía calentar la muestra para asegurar su trabajabilidad y que no afectara las propiedades de la mezcla entre otros detalles. Es por esta razón que, el LanammeUCR implementó un método totalmente nuevo para poder certificar el muestreo de mezcla asfáltica en caliente en vagoneta, por lo que se aprovechó este estudio para incluir el método de cuarteo para demostrar que las submuestras son representativas del lote de muestra. Se realizó un diseño experimental el cual incluía la realización del método de cuarteo para varias cajas de mezcla y luego medir la granulometría y el contenido de asfalto con el ensayo de ignición para cada submuestra así como el ensayo de gravedad específica máxima teórica, se demostró que con este método sí es posible obtener submuestras representativas del lote con buena repetibilidad y además se comprobó que la segregación de la mezcla se eliminó con el uso de la canaleta además de que se obtienen las submuestras deseadas en un solo paso. Este método tiene 11 años de implementado y las ventajas sobre el método estándar AASHTO R 47 publicado en el año 2008 es que, en este método se detallan los cuidados que se tienen que tomar en cuenta a la hora de manipular la mezcla asfáltica en caliente, tales como las temperaturas a las que se tiene que calentar la muestra y los tiempos de calentamiento pues esto afecta de manera significativa las propiedades del material. Además se incluye el uso de herramientas manuales muy simples que son de fácil fabricación y económicas que tomaron en cuenta el criterio de ergonomía para asegurar que el procedimiento fuese seguro y práctico.
Determinación de la resistencia a la tracción del asfalto (BBS) y trabajo de adhesión (WaL,S) de los ligantes asfalticos, mediante determinaciones de ángulo de contacto.
Debido a los problemas generados por el agua en muchos de los pavimentos alrededor del mundo se ha buscado una forma de mejorar los materiales que componen las mezclas asfálticas. Con este fin se han desarrollado diferentes métodos para poder medir las propiedades de los materiales que se relacionen con el daño por humedad. Los métodos que se describen son conocidos como ensayos de goniometría y ensayos de resistencia a la tracción de asfaltos (ABS). Parte de las investigaciones en este campo están enfocadas en las propiedades físico-químicas de los asfaltos relacionadas con falla por adhesión. Este artículo pretende describir dos de los principales métodos de ensayo utilizados en laboratorios para medir el trabajo de adhesión en los ligantes asfálticos y emulsiones. Los procedimientos aquí descritos pueden ser de interés para los ingenieros y profesionales que trabajan en el diseño de pavimentos y en áreas afines.
Comparación de propiedades mecánicas en alambre corrugado, determinadas mediante el uso del extensómetro axial y el extensómetro láser
En esta investigación se presenta el estudio de 16 alambres de acero, a los cuales se les aplicó un ensayo de tensión utilizando dos tipos de extensómetro: láser y axial. El objetivo principal del análisis es definir si los resultados recuperados del extensómetro láser presentan la suficiente precisión como para determinar propiedades mecánicas adecuadamente, es decir validar el uso del extensómetro láser en el ensayo de tensión; así como generar una metodología de estudio para materiales con región de fluencia no definida. A partir de los resultados obtenidos, se concluye que el extensómetro láser reproduce datos cualitativamente similares a los del axial, por lo que se valida el uso del equipo para el ensayo de tensión; además se confirma que la metodología desarrollada permite calcular óptimamente propiedades mecánicas para materiales con región de fluencia no definida.
Concepto para un túnel de viento de vórtice variable
Se propone un diseño de bajo costo de un túnel de viento con vórtice variable, que mediante la inyección controlada de flujos cruzados direccionales, permite variar el tamaño y velocidad de rotación de los vórtices independientemente de la velocidad promedio del flujo. Se evita con ello la reconfiguración de la sección de estabilización, comúnmente utilizado en los túneles de capa limite. El uso de este túnel de viento en la escala y velocidad indicada serían para pruebas prácticas usando modelos a escala para cuantificar la interacción del viento atmosférico con construcciones civiles, caracterizar patrones de erosión de terrenos y transporte de sedimentos, y determinar los patrones generales de dispersión de contaminantes atmosféricos en ciertas escalas de terreno; podría utilizarse también para definir parámetros de calibración en modelos numéricos de flujo de fluidos a baja velocidad en dos dimensiones.
Proceso de normalización de métodos de ensayo de laboratorio para mezclas asfálticas en caliente (MAC)
El Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO) nace en 1987 como respuesta a una necesidad costarricense de normalización técnica. INTECO ha evolucionado enormemente a través de los años elaborando una gama muy extensa de normativas con alrededor de 30 comités técnicos y más de 500 normas publicadas. Dentro de estos comités se encuentra la “CTN 04 Mezclas Bituminosas y Ligantes Asfalticos” perteneciente a la categoría de Mezclas Asfálticas la cual nace en el 2004 gracias a la solicitud del LanammeUCR. Este documento incluye un resumen de cada norma INTECO relacionada a Mezclas Bituminosas, con imágenes ilustrativas del equipo y recomendaciones de profesionales del LanammeUCR para la buena práctica de dichos procesos. A su vez, incluye tres tablas comparativas en donde se demuestran las diferencias más relevantes del equipo, procedimiento y criterios de aceptación entre las normas más actualizadas de AASHTO y ASTM de mezclas bituminosas con las equivalentes a las INTECO. Estos métodos tienen más de 7 años de no ser actualizados en Costa Rica, por lo que se invita a los anteriores miembros del comité técnico y a cualquier persona en el medio interesada a conformar un nuevo equipo de trabajo para lograr no solo actualizar dichas normas sino que también crear nuevas.
Requisitos para madera estructural según el CSCR-2010 y su aporte en la investigación
Este artículo trata sobre la relación entre las especificaciones del Código Sísmico de Cosa Rica 2010 (CSCR-10) y la investigación generada a partir de ellas. El uso de la madera para construcción en Costa Rica ha venido creciendo desde el año 2000, en el cual se desarrollaron productos industrializados, tales como madera laminada (GLULAM) y madera contrachapada (PLYWOOD). A raíz de esto, el CSCR empezó a trabajar en la elaboración de un capítulo para la versión del año 2010 de ese código (CSCR-10) en donde se desarrolla la especificación para madera estructural. El objetivo de este artículo es destacar el impacto que han tenido los códigos de diseño y las normas de especificación en el desarrollo de la investigación aplicada en el campo del diseño y construcción con madera. Para establecer esta relación, se explican las secciones del CSCR-10 y luego se describen las investigaciones más relevantes. Finalmente, se concluye que el CSCR tiene un gran impacto en el desarrollo de la investigación de la madera estructural en Costa Rica, lo cual se ve reflejado en las investigaciones que se han realizado en un periodo de ocho años.
Códigos de diseño para madera estructural
Resistencia de bloques y prismas de mampostería de concreto en Costa Rica
La resistencia de sistemas de mampostería depende en gran medida de la resistencia de los bloques que la componen, por lo tanto, a este parámetro se le ha brindado una gran importancia en la normativa de diseño de mampostería a nivel mundial. En Costa Rica, el Código Sísmico regula el diseño y construcción con mampostería, y clasifica los bloques en tres clases: A, B y C, siendo la Clase A el de mayor resistencia requerida. En la presente investigación se analizan resultados experimentales de pruebas de compresión de 1320 especímenes de bloques de concreto y 386 prismas de mampostería obtenidas de la base de datos del LanammeUCR para examinar su resistencia y cumplimiento con respecto a la normativa costarricense vigente. Se determina que el mercado de producción de bloques ha evolucionado desde la implementación de la normativa vigente y que poco más del 90% de los bloques producidos en el país actualmente cumplen con la clasificación de Clase A indicada en el CSCR-2010. Adicionalmente se determina que aproximadamente el 90% de los prismas de mampostería elaborados a partir de bloques de mampostería producidos en el país, presentan una resistencia a la compresión medida sobre el área neta superior a los 10 MPa.
Estudio de la adherencia entre capa de pavimentos, interponiendo geosintéticos
En un sistema multicapa, como puede considerarse un pavimento con capas de distintos materiales, los movimientos entre capas son un origen importante de fisuras. Cuando la adherencia entre capas es escasa, la carpeta de rodamiento suele fisurarse de manera temprana con incremento en su deformación ante las solicitaciones del tránsito debido al consumo de energía interna del material, derivándose en problemas de fatiga, fisuras de arriba hacia abajo (top- down). En este contexto se planteó el estudio de la adherencia entre distintos sustratos (base de hormigón y base asfáltica), interponiendo diferentes materiales geosintéticos, utilizando como agente de adhesión una emulsión asfáltica modificada, y colocando sobre éste una capa de mezcla asfáltica convencional CAC D20, que actúa como refuerzo en la rehabilitación de pavimentos deteriorados. Se considera como referencia la adherencia entre capas sin la colocación de ningún material geosintético. Para cuantificar la resistencia a la adherencia se utilizó el ensayo de corte LCB (Laboratorio de Caminos de Barcelona), y el ensayo de adherencia por tracción directa, implementados en el LEMaC, Centro de Investigaciones Viales de la Universidad Tecnológica Nacional de La Plata. Los ensayos presentan la carga y deformación en la interfase de los materiales, encontrando en los resultados que la adherencia se ve beneficiada o perjudicada, dependiendo del tipo de material geosintético y el sustrato donde se lo aplique.
Prueba de vibración ambiental de puente tipo viga cajón de concreto presforzado
Este artículo presenta los resultados de un monitoreo basado en vibraciones de un puente simplemente apoyado tipo viga cajón de concreto presforzado. La estructura evaluada corresponde al puente sobre el río Tenorio en la Ruta Nacional 1, Costa Rica, el cual fue construido en el año 2014. El objetivo del estudio fue registrar la respuesta dinámica del puente en condiciones operacionales y con base en estos datos identificar sus modos de vibración utilizando el método de identificación de subespacios estocásticos basado en covarianzas (SSI – COV). La prueba de vibración se llevó a cabo empleando un sistema de monitoreo híbrido desarrollado por el LanammeUCR. Por medio de acelerómetros uniaxiales se registraron las aceleraciones en 25 puntos distintos del puente durante aproximadamente 40 minutos. A partir del análisis realizado se lograron identificar nueve modos de vibración en el rango de 0 a 25 Hz, incluyendo modos de flexión vertical, torsión y un modo de flexión transversal.
Determinación del contenido de plomo, cromo y mercurio total a nivel traza en matriz de cemento mediante las técnicas analíticas de FAAS, GFAAS y CVAAS: Validación del método de ensayo
El presente estudio muestra el proceso de validación de los métodos de ensayo utilizados para la determinación del contenido de Plomo (Pb), Cromo (Cr) y Mercurio (Hg) total a nivel de traza en matriz de cemento mediante las técnicas analíticas de Espectrofotometría de Absorción Atómica en Llama (FAAS, por sus siglas en inglés), Espectroscopia de Absorción Atómica con Horno de Grafito (GFAAS, por sus siglas en inglés) y Espectroscopia de Absorción Atómica por Vapor Frío (CVAAS, por sus siglas en inglés). El método seleccionado para digerir la matriz de cemento consistió en una digestión ácida en multi-etapas asistida por microondas, la cual mostró la capacidad de disolver, en un tiempo de 3,5, h muestras de 0,5 g de cemento, generando digestiones sin presencia de partículas o algún otro remanente sólido. La linealidad de los métodos FAAS, GFAAS y CVAAS fue corroborada mediante el análisis de bondad de ajuste modelo lineal de mínimos cuadrados ordinarios (OLS, por sus siglas en inglés) y el estudio gráfico de los residuales obtenidos de la curva de calibración. La homocedasticidad de la varianza del modelo OLS fue demostrada al emplear la prueba de Bartlett. Los resultados mostraron que las diferentes técnicas analíticas empleadas poseen una excelente linealidad en el ámbito de trabajo establecido en la validación. La sensibilidad de las curvas de calibración se mantuvo invariable en el transcurso del tiempo para cada uno de los elementos estudiados. Los métodos mostraron un pequeño incremento de la repetibilidad y de la repetibilidad intermedia al comparar los resultados obtenidos en matriz acuosa, sin embargo, fueron inferiores al 4 % y al 6 %, respectivamente. El cemento ejerció sobre las determinaciones de Cr y Pb por FAAS, un efecto matriz, el cual fue disminuido utilizando correcciones de fondo con lámpara de deuterio. Las recuperaciones obtenidas para este tipo de técnica fueron de un 106,5 % para el análisis de Pb y un 90,5 % para el análisis de Cr. En el caso de las determinaciones de Pb por GFAAS y Hg por la técnica de CVAAS se observaron recuperaciones del 100 % en los elementos estudiados. Los límites de detección (LD) alcanzados en esta validación muestran niveles de 0,016 mg kg-1 para el Cr (FAAS), 0,064 mg kg-1 para el Pb (AAS),8,72 μg kg-1 para el Pb (GFAAS) y 0,43 μg kg-1 para el Hg (CVAAS). Por último, la incertidumbre de las mediciones estimada en este estudio demostró que las mediciones de los elementos pesados, específicamente Pb, Cr y Hg pueden realizarse con un nivel de incertidumbre alrededor de 3,95 %, 2,28 % y 13,27 %, respectivamente. Se concluye que los métodos de ensayo evaluados en este estudio presentan un buen desempeño para medir Cr, Pb y Hg en cemento, siempre y cuando se contemplen factores importantes como lo son la correcta digestión de las muestras y la corrección de algunos efectos sistemáticos.
Estudio numérico de la influencia del ruido presente en la señal, la ubicación de los sensores y la tasa de muestreo sobre el método BWIM basado en deformaciones unitarias
Los sistemas de pesaje en movimiento para puentes, en inglés Bridge-Weigh-In-Motion (BWIM), han sido utilizados con éxito para identificar algunas de las propiedades de los vehículos pesados que transitan sobre una vía. No obstante, las fuentes de incertidumbre no son siempre fáciles de controlar y por lo tanto podrían afectar la confiabilidad de los resultados. En esta investigación, se estudió la influencia de algunas de las dificultades experimentales que se presentan al utilizar el método BWIM basado en deformaciones unitarias. En particular, se analizaron tres efectos: el nivel de ruido presente en la señal, la ubicación de los sensores en el puente y la tasa de muestreo utilizada para la recolección de datos. Estos efectos se simularon numéricamente al añadir ruido generado sintéticamente a una onda de respuesta idealizada. En este trabajo se discuten los resultados con énfasis en posibles consecuencias sobre las estimaciones de velocidad y peso de vehículos pesados en pruebas de campo.
Interpretación a partir del análisis cinético de los resultados del ensayo acelerado (IRAM 1674) para la reacción álcali-sílice pavimentos
En este trabajo se presentan los resultados de expansión según el ensayo acelerado de la barra de mortero (IRAM 1674) hasta los 14 días de inmersión en solución agresiva y el análisis cinético según las recomendaciones RILEM AAR-2. El objetivo principal del trabajo es contribuir a la interpretación de los resultados del ensayo acelerado a partir del análisis del crecimiento de la expansión con la edad del ensayo (análisis cinético), otorgándole así mayor confiabilidad al ensayo. El análisis cinético consiste en ajustar por mínimos cuadrados los datos experimentales de expansión a un modelo de comportamiento conocido (modelo KAMJ), de dónde surgen los parámetros Lnk y M. El cálculo de los parámetros cinéticos Lnk y M es un buen indicador para analizar el comportamiento de la reacción. Si bien en la bibliografía se propone un valor límite para Lnk de -6 (valores menores, agregados no reactivos y valores mayores agregados deletéreos), al analizar los datos experimentales, se observó que valores bajos de este parámetro podrían no estar asociados a un crecimiento asintótico de la expansión, y por lo tanto, presentar un comportamiento deletéreo. Se considera que el coeficiente Lnk/M es un buen indicador para evaluar el comportamiento del agregado. Sin embargo - para poder definir un valor límite para el coeficiente Lnk/M - resulta necesario establecer una correlación con los ensayos en primas de hormigón de larga duración (1año o más) o de la experiencia en campo de comportamiento del agregado.
Comparación de los métodos de contenido de asfalto de mezcla asfáltica en caliente
La composición de la mezcla asfáltica que se utiliza para la construcción de pavimentos asfálticos se define de acuerdo con un diseño elaborado para que cumpla con el desempeño de acuerdo con el proyecto de construcción, mantenimiento o rehabilitación en el que va a ser utilizada. Como el asfalto es el material aglutinante que provee la cohesión y adhesión a la mezcla, es importante poder cuantificar sí la mezcla producida cumple con el contenido de asfalto establecido en el diseño de mezcla. Para determinar el contenido de asfalto hay varios métodos disponibles. No obstante, existen dudas sobre la exactitud de algunos métodos y especialmente, sobre la correlación entre los métodos que permitan el uso confiable de los mismos. En este estudio se comparan los métodos de contenido de asfalto de una muestra de mezcla asfáltica fabricada en planta. Los resultados demuestran que los métodos de incineración por horno de resistencias, incineración en horno mediante infrarrojo y el método de extracción con solventes usando centrífuga no presentan diferencias estadísticas significativas, lo cual no sucede con el método de extracción con solventes mediante sistema de reflujo, el cual a pesar de ser el más preciso también es el que se aleja más de los resultados obtenidos con los otros métodos. No obstante es importante mencionar que los cuatro métodos estudiados se encuentran dentro de la tolerancia permitida por la normativa nacional con respecto al contenido de asfalto establecido en el diseño de mezcla. Adicionalmente se analizó la extracción con reflujo utilizando tricloroetileno grado ACS y gasolina como solventes, pues en algunos laboratorios se prefiere éste último al ser más fácil de conseguir, de menor costo y menos riesgoso para la salud humana y el medio ambiente. No es posible afirmar que los resultados obtenidos sean estadísticamente iguales al usar tricloroetileno ACS y gasolina, es importante señalar que los resultados al utilizar tricloroetileno están dentro de la tolerancia, pero esto no sucede al usar gasolina como solvente.
Cuantificación de V, Ni, Zn y Fe en asfalto por espectroscopia de absorción atómica
El asfalto tiene complejas composiciones químicas y físicas que normalmente varían con la fuente del petróleo crudo. Su composición se basa en aproximadamente 84% C, 10% H2, 1% O2 y 5% trazas de elementos como S, Ni, V y Fe. El propósito de esta investigación es desarrollar un método para cuantificar V, Ni, Zn y Fe en asfalto AC-30 por espectroscopia de absorción atómica. La investigación propone un procedimiento de tratamiento de hasta 2 g de asfalto, el cual se basa en su dilución con solvente orgánico (mineral spirits) en balones aforados con ayuda de un baño ultrasónico para aligerar la dilución. Se dictan los parámetros de optimización del método buscando los datos instrumentales adecuados en el equipo de absorción atómica para la obtención de la mayor absorbancia posible en la alineación tanto del quemador como de las lámparas de cátodo hueco y deuterio; además de la optimización de la llama y del flujo del nebulizador. Las curvas de calibración de cada metal se realizaron con un estándar con base de hidrocarburos para medir las concentraciones de metales en el asfalto en mg/kg con un coeficiente de correlación lineal de mínimo 0.995. El estudio de recuperación en asfalto se realiza con la adición de una cantidad de los metales directamente a las alícuotas de matriz de asfalto. Las concentraciones obtenidas para el Ni fueron 70, V 330, Zn 24 y para Fe 10 ppm, los cuales presentaron una desviación estándar relativa inferiores al 1% lo que indica que las mediciones de una misma muestra son precisas y que presentan poca dispersión entre ellas. Las recuperaciones promedio fueron de 99.17% para Ni, 100.30% V, 92.26% Zn y 97.72% Fe. Estos resultados indican que el método resulta confiable para la cuantificación de metales mediante la técnica de absorción atómica.
Implementación de metodología para el diseño estructural de vigas-anillo en tuberías a presión
El objetivo del trabajo consistió en automatizar una metodología para el cálculo de los esfuerzos internos generados en la sección transversal de una tubería de acero a presión restringida por una viga-anillo. El estudio se enfocó en tuberías a presión expuestas con ausencia de juntas de expansión. Las cargas analizadas corresponden a las que se presentan en la condición normal de operación, este caso ocurre cuando la tubería forzada opera llena y a presión. El apoyo analizado corresponde al tipo viga-anillo. La herramienta se elaboró empleando los lenguajes de programación de Mathcad 10 y EXCEL 2016 y permite calcular los esfuerzos internos que ocurren en los puntos de apoyo de las tuberías. Solo se encontró una metodología para abordar el cálculo de estos esfuerzos. El programa no toma en cuenta la carga de sismo.
Propuesta de modificación de secuencia de ejecución del ensayo de módulo dinámico
En los últimos años se han desarrollado diferentes métodos de ensayo y metodologías para la caracterización de las propiedades reológicas de materiales asfálticos, de las cuales algunas se han ido incorporando a las metodologías de diseño y normativa de México. Sin embargo, la correcta determinación de propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica requiere de evaluaciones complejas, así como la necesidad de otras áreas de conocimientos cómo es la metrología, instrumentación y tratamiento de datos, aunado a una comprensión clara del comportamiento mecánico de un material viscoelástico. Tal es el caso del ensayo de módulo dinámico, el cual tiene como objetivo evaluar las propiedades viscoelásticas lineales de la mezcla asfáltica mediante la determinación dos parámetros mecánicos el Módulo dinámico o complejo (|E*|) y el ángulo de fase.