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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Uso del sargazo y de otros sustitutos orgánicos en la industria de la construcción. Revisión
Actualmente el sargazo por las grandes cantidades que han arribado en las costas de México y en otras partes del mundo, se ha convertido en un problema ambiental, económico y de salud, lo que hace importante su estudio para proporcionarle una valorización. El sargazo ha sido utilizado para la elaboración de biocombustibles y biorremediación, sin embargo, por la gran cantidad de este material orgánico, la industria de la construcción lo ha utilizado en estado crudo como sustituto cementante. El objetivo de este artículo es conocer el potencial uso de la ceniza de sargazo como sustituto cementante comparándolo con diversas biomasas orgánicas que han sido utilizadas para el mismo fin, para lo cual se ha realizado una revisión bibliográfica sobre biomasas orgánicas, sus características, porcentajes de sustitución y su aplicación. Lo anterior proporcionará conocimiento de las propiedades que tiene que contener la ceniza para su aplicación ya sea en morteros o pastas que mejoren la durabilidad a largo plazo, para avanzar en la construcción sustentable.
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Análisis modal operacional de un edificio utilizando programas computacionales comerciales
En este trabajo se presentan los parámetros modales de un edificio de 17,5 m de altura, debido a vibraciones ambientales, obtenidos mediante métodos en el dominio de la frecuencia y del tiempo disponibles en el programa computacional comercial ARTeMIS Modal v.5.0, con el fin de evaluar su eficacia para realizar análisis modal operacional en edificios y utilizando datos de vibraciones ambientales. En la medición se utilizó la técnica de sensores ambulantes, realizando seis configuraciones diferentes, con cuatro acelerógrafos triaxiales modelo TitanSMA. Se compararon datos procesados mediante los programas computacionales Geopsy y ARTeMIS Modal y no se encontró diferencia en los resultados. Se identificaron cinco modos de vibración mediante el análisis espectral, mientras que en el dominio del tiempo los resultados no fueron consistentes. Además, se utilizó el Criterio de Aseguramiento Modal (MAC) para un control cruzado entre las formas modales obtenidas con los métodos de dominio de frecuencias y de tiempo.
Índice de nivel de sustentabilidad para un análisis comparativo simplificado de materiales para la construcción sustentable: la madera laminada y otros elementos estructurales similares en México.
En este proyecto se presenta la viabilidad de las vigas de madera laminada como una opción de construcción sustentable en comparación con materiales tradicionales. Para ello, se desarrolló un índice de evaluación, en el cuál, se toma en cuenta la información de contenido, distancia, proceso, modulación y mantenimiento de cada material; dando un resultado de índice simplificado y preliminar de sustentabilidad de los materiales para la toma de decisiones en proyectos. Además de la viga laminada, se evaluó la viga de madera maciza, la viga de concreto y viga de acero; confirmando que la madera es un material más amigable con el ambiente, ya sea presentada como viga de madera maciza o laminada.
Influencia del aditivo superplastificante en el hormigón con agregado laterítico
Debido a la escasez y elevados costos de transporte de agregados pétreos en el oriente y noreste de Bolivia, se han buscado diferentes alternativas para su sustitución parcial o completa en la industria de la construcción y, específicamente, para la fabricación de hormigón. La presente investigación tiene como objetivo la evaluación de la trabajabilidad, resistencia a la compresión y velocidad de pulso ultrasónico (VPU) del hormigón producido totalmente con agregados gruesos lateríticos y un aditivo superplastificante comercial. Mediante el método IPT/EPUSP, se dosificó un hormigón con agregado grueso laterítico para 30 MPa (resistencia a la compresión de diseño). Se consideraron cinco diferentes porcentajes de aditivo (en peso del cemento): 0% (referencia), 0.6, 0.8, 1 y 1.2%. Si bien el aditivo superplastificante mejora la trabajabilidad a mayores porcentajes, las mezclas con 0.6, 0.8 y 1% presentaron mayor resistencia a la compresión y VPU, cuando se compararon a la referencia (0%). 1.2% de aditivo presentó los menores valores de resistencia a la compresión y VPU. El uso de aditivos, en este caso superplastificante, resulta beneficioso para la trabajabilidad y resistencia a compresión del hormigón laterítico; no obstante, se deben definir los contenidos más adecuados para su utilización.
Estimación de rendimientos de mano de obra y material en la aplicación de morteros de repello industrializado en proyectos de vivienda
En este trabajo se estimó el rendimiento y costo de mano de obra, del material y del equipo en la aplicación de repello con mortero industrializado, estos datos son importantes para la determinación de la factibilidad de un proyecto ya que impactan directamente su costo y duración total. Las mediciones fueron realizadas en tres proyectos habitacionales de mampostería de uno y dos niveles, ubicados en Alajuela, Heredia, San José o Cartago de Costa Rica. En los primeros dos se utilizaron morteros de diferentes marcas, sin embargo, la metodología de aplicación fue manual en ambos casos. En el tercer proyecto se utilizó el mismo mortero que uno de los proyectos anteriores, pero se aplicó mecánicamente. Para el análisis de los datos obtenidos, se utilizó la prueba estadística t de student con una confiabilidad de 90%. Cabe destacar que los resultados son válidos solo para proyectos con características similares. De acuerdo con los resultados obtenidos, el costo de la actividad de repello aplicado manualmente es muy similar al aplicado con lanzadora ya que, el ahorro en el costo de mano de obra obtenido equivale aproximadamente al monto necesario para cubrir la amortización del equipo lanzador y el costo adicional del material proyectado.
Estudio R&R de frecuencias naturales en madera de S. campanulata, F. americana y A. Plurijuga.
El objetivo de la investigación fue realizar un estudio de repetibilidad y reproducibilidad en muestras representativas de probetas de madera de pequeñas dimensiones de Spathodea campanulata, Fraxinus americana y Albizia Plurijuga. La estrategia experimental asume dos etapas. La primera consistió en el análisis de los resultados de las frecuencias medidas en las tres especies angiospermas. Su objetivo fue validar la homogeneidad y la representatividad de las maderas en estudio. La segunda etapa se orientó al estudio de las variaciones de los resultados de las frecuencias. Su objetivo fue construir tablas de repetibilidad y reproducibilidad y de su análisis de varianza. Se preparó un diseño completamente al azar y balanceado. La unidad experimental consistió en tres grupos homogéneos de 40 probetas de cada especie. Para cada especie estudiada se realizaron estudios cruzados de repetibilidad y reproducibilidad. Los resultados indican que para S. campanulata, el 97,7% de la varianza total se debe al instrumento en tanto que el 2,3% a diferencias entre operadores; para F. americana, el 99,2% de la varianza total se debe al instrumento y el 0,8% a diferencias entre operadores, mientras que para A. plurijuga, el 100% de la varianza total se debe al instrumento en tanto que no existe variabilidad debida a diferencias entre operadores
Evaluación técnica de la eficacia de productos curadores como opción al curado húmedo del concreto
Esta investigación tiene como objetivo determinar los efectos del uso de productos curadores en el concreto hidráulico mediante condiciones de laboratorio. No obstante que investigaciones y especificaciones técnicas de los productos curadores indican mejoras en el curado del concreto, su utilización y posibles ventajas deben ser experimentalmente verificadas para las condiciones y tipos de concretos fabricados en Costa Rica. Se utilizan tres tipos de productos curadores, el primero corresponde a un producto curador transparente a base de silicatos que no produce membrada (C1), el segundo es un producto curador formador de membrana a base de resinas (C2) y el tercero es un producto curador formador de película a base de solución coloidal (C3). Por medio de ensayos de laboratorio se determina la resistencia a la compresión, módulo de ruptura y cambio de longitud (expansión o contracción) del concreto para diferentes condiciones de curado. En general, los resultados indican que los productos curadores, a cualquier edad de aplicación, no disminuyen la contracción o expansión del concreto. Para que los curadores logren una efectividad adecuada en el desarrollo de la resistencia a la contracción y a la flexión en el concreto, se debe curar con agua por un mínimo de tres días previo a la aplicación del producto. Los resultados sugieren mejores resultados al aplicar el producto curador a los 7 días luego de mantener los especímenes en el cuarto húmedo.
Evaluación de muestras del agregado grueso proveniente de residuos de concreto para producir nuevos concretos
Las demandas de materiales de construcción son cada vez más crecientes, sus fuentes escasas y el manejo de residuos de construcción y demolición muy complejo. La investigación que sustentó el presente artículo buscó estudiar las características del agregado grueso para la construcción proveniente de escombros de obras civiles, y compararlas con los agregados vírgenes tradicionales, con el fin de valorar su posible utilización. Se trabajó con tres fuentes de materia prima para reciclar: paredes de mampostería, baldosas prefabricadas y concreto colado en sitio (cilindros de prueba); todos facilitados por el LanammeUCR. Se siguieron las normas establecidas por INTECO, tanto para la caracterización de los agregados reciclados como para los diseños de mezcla. En las mezclas se utilizaron tres diferentes porcentajes de agregado grueso reciclado sustituyendo al natural. Los resultados arrojaron pequeñas variaciones respecto al comportamiento del agregado virgen, en especial en la absorción, peso unitario y desgaste. Se obtuvieron resultados muy favorables en cuanto a la resistencia a la compresión de los concretos con agregado grueso reciclado, contemplando siempre un diseño de mezcla que se ajustara a sus características. Entre las limitaciones está que no se estudió la durabilidad del concreto fabricado; tampoco se trabajó con agregado fino reciclado; ambos fenómenos serán abordados en futuras investigaciones. Al finalizar la investigación se concluye que el reciclaje de agregado grueso es técnicamente factible.
Pesaje de vehículos en movimiento en puentes de un claro con número limitado de sensores
En las economías emergentes, la implementación de la Gestión de Infraestructura del Transporte es una necesidad imperante. Con el propósito de utilizar de la forma más eficiente posible los limitados recursos disponibles, la tecnología surge como un aliado estratégico en dicho objetivo. Con el fin de preservar los pavimentos y puentes, diferentes metodologías han sido desarrolladas para la detección de vehículos con sobrepeso. En el presente artículo se presenta la implementación y validación del pesaje de vehículos en movimiento mediante la instrumentación de un puente en servicio ubicado en Costa Rica, con una cantidad reducida de sensores. Se utilizó el enfoque basado en áreas de influencia de ondas de respuesta de deformaciones unitarias. Dada la distribución de los sensores, minimizando los requisitos de instrumentación, se utilizaron dos tipos de deformación unitaria: horizontal y cortante. Dos camiones de calibración fueron utilizados como referencia y luego se procedió a estimar el peso del tráfico aleatorio, para confrontar dichos resultados con los datos de la estación de pesaje estática más cercana.
Coloración de tejas de caucho y plástico reciclado y su respuesta opto-térmica
La eficiencia energética consiste en lograr un menor consumo de energía frente a una misma prestación. La distinta cantidad de radiación solar que es reflejada o absorbida se debe al color de la superficie. Las tejas desarrolladas en esta investigación son de color negro, por tener partículas de caucho en su composición, que contienen negro de humo. Los colores oscuros tienen una absortividad solar mayor, por lo tanto, se analizó la alternativa de colorear las tejas con colores claros, para reducir la absorción de radiación solar. El objetivo es evaluar distintas posibilidades técnicas para la coloración de tejas a partir de la incorporación de pigmentos, y determinar el rendimiento energético. Para la fabricación, se incorporaron óxidos, masterbatch, caucho y polietileno de color. Se realizaron experiencias variando sus dosificaciones y para la determinación del comportamiento termo-físico de las tejas se testearon propiedades ópticas (albedo y emisividad) y temperatura superficial de 2 unidades muestrales -una teja coloreada en verde y una en negro-. El grupo con mejores resultados fue el número 3, donde se mezcla el caucho negro, el polietileno verde y el masterbatch. Al comparar el desempeño termo-físico de tejas recicladas color verde en relación a tejas color negro, se observó un comportamiento más eficiente en las tejas de color verde. Se registraron incrementos en el nivel de albedo del 11% y disminuciones de temperatura superficial superior a 8°C.
Diseño de un tablero de control para el seguimiento del desempeño de una grúa torre en un proyecto de construcción
La grúa torre es un equipo con un alto costo de operación y crítico para el avance de las construcciones verticales. Por ello, surge la necesidad de tener instrumentos que permitan controlar el desempeño de la grúa torre en los proyectos de construcción verticales. En esta investigación, se creó un tablero de control, el cual posibilita la medición y el control del desempeño de la grúa torre durante la ejecución del proyecto constructivo. La herramienta diseñada se implementó en la construcción de un edificio con un sistema estructural compuesto por muros, columnas y losas postensadas. Se estudió solamente una grúa torre. En algunas ocasiones, se brindaron causas lógicas y razonables para explicar un determinado comportamiento de la grúa torre analizada. Sin embargo, estas causas podrían no ser ni las únicas ni las definitivas. Se recurrió al muestreo de trabajo para obtener representatividad en las muestras. Se estima que la herramienta propuesta traerá las siguientes mejoras: enfoque de la grúa torre en las tareas más críticas; medición y mejora de los rendimientos de diversas tareas esenciales para el avance; determinación y reducción del porcentaje de tiempo muerto; mejor seguimiento a los incidentes y reducción de los accidentes, lo que reduce el tiempo en el que el proyecto está detenido debido a accidentes; y, finalmente, mayor seguimiento al mantenimiento de la grúa torre, lo que disminuye el tiempo en el que el equipo está detenido debido a fallas. El costo de la implementación de la herramienta presentada es viable para la mayoría de empresas a cargo de construcciones de modalidad vertical. La relación costo-beneficio del instrumento propuesto se estimó en un factor de 9.8, lo cual sugiere que los beneficios de la herramienta son considerablemente mayores que sus costos.
El Uso del aditivo mineral como modificador de las propiedades mecánicas en el concreto: una revisión
El presente artículo recopila e identifica la adición de ciertos aditivos minerales de uso más frecuente en la industria de la construcción como modificadores del concreto durante su estado fresco y endurecido, los cuales en su mayoría son usados como remplazo parcial del cemento. Actualmente los investigadores buscan optimizar las propiedades del diseño de mezclas dependiendo al uso por el cual son concebidas, así mismo que sea factible económicamente y respetuoso con el medio ambiente. Se revisaron 50 artículos indexados entre los años 2010 y 2021 distribuidos en las siguientes bases de datos: 37 artículos de Scopus, 10 artículos de ScienceDirect, 2 artículos de Springer y 1 artículo de SciELO. Los aditivos en estudio son escoria de alto horno granulada (EAHG), cenizas volantes (CV), humo de sílice (HS), ceniza de cascarilla de arroz (CCA). En su mayoría presentan una mejora considerable en sus características mecánicas de tracción, resistencia a la compresión y módulo de elasticidad. La adición de CV mejora en la mezcla del diseño durante su estado fresco, la CCA durante su estado endurecido y las mejores resistencias para el HS; sin embargo, la EAHG resulta cumplir con casi todas las expectativas en mayor porcentaje y así mismo junto con la CCA, son potencialmente competitivos.
Propuesta para la implementación de la metodología BIM en los proyectos de obra pública de Costa Rica
El “Modelado de la Información en la Construcción” (BIM, por sus siglas en inglés) es una nueva metodología que ha tenido una creciente difusión en los últimos años dentro de Costa Rica. No obstante, esta difusión ha generado intentos aislados, principalmente del sector privado. Se realizó un análisis de la situación costarricense para conocer las capacidades actuales del país en el uso de la metodología BIM, para esto se realizaron entrevistas distribuidas entre los sectores público, privado y académico; las cuales fueron empleadas en conjunto con los modelos de “Punto de Adopción” y “Componentes de Macro-Madurez” desarrollados por Billial Succar y Mohamad Kassen. Esto permitió conocer el punto de inicio para implementar la metodología BIM a nivel nacional y desarrollar una serie de tareas para implementar la metodología BIM en el país que fueron validadas por un comité de expertos. El producto de este trabajo es un proceso de adopción u hoja de ruta para la incorporación de la metodología BIM durante las fases de planificación, diseño, construcción y operación de la obra pública en Costa Rica como herramienta para mejorar la gestión de proyectos constructivos.
Detección de infiltración por causas accidentales con termografía infrarroja: estudio de caso
La infiltración en edificios es uno de los problemas más frecuentes y, en la mayoría de los casos, es producto de fugas en tuberías, defectos de construcción, entre otros. Su detección es difícil, ya que no presentan manifestaciones externas en las primeras fases. La termografía infrarroja puede ser una técnica potencial para detectar estos defectos, ya que no necesita contacto directo con la estructura inspeccionada y tiene resultados en tiempo real. Por lo tanto, este artículo tiene como objetivo evaluar la termografía infrarroja para detectar infiltraciones debido a causas accidentales. La metodología del trabajo consistió en inspeccionar las áreas comunes de un condominio multifamiliar con una cámara termográfica y el uso de un detector de humedad, de manera complementaria. Los resultados mostraron que la detección fue posible con pequeños gradientes térmicos, alrededor de 0.4 °C a 1.5 °C, donde las áreas afectadas se visualizaron con una temperatura más baja debido a la inercia térmica del agua. En la inspección para comprobar si hay infiltraciones, la técnica mostró una rápida detección de esta manifestación patológica y que puede ser utilizada como una herramienta auxiliar.
Evaluación de una modificación en la norma ASTM C1609 para el estudio de concreto reforzado con fibras sintéticas sometido a flexión
En el presente trabajo se evalua la viabilidad de una modificación a la norma ASTM C1609 con el fin de sentar evidencia de la conveniencia en la aplicación, o no, de ese estándar para ensayar concreto reforzado con fibras sintéticas (SNFRC) sometido a flexión. Igualmente, se buscó realizar una comparación entre los resultados de tal norma con respecto a los que provee el estándar europeo EN14651. Se determinó un comportamiento pseudodúctil del material en el que la incorporación de fibras le permite resistir cierta carga aun después de alcanzar su módulo de ruptura. La reducción en la velocidad de ensayo aumentó las probabilidades de tener resultados exitosos vía ASTM C1609, especialmente cuando el SNFRC tiene poca fibra añadida. Además, la modificación de velocidad no implicó alteraciones en los resultados del ensayo. Por otra parte, se encontró que la norma europea no produce problemas en la ejecución del ensayo, sin embargo, sus resultados no fueron en todos los casos comparables con lo obtenido a través de la norma norteamericana.
concreto reforzado con fibras sintéticasEliminar concreto reforzado con fibras sintéticas
Desgaste superficial de adoquines: implementación y ajustes en la normativa ecuatoriana
El control de calidad de los adoquines en el Ecuador ha permanecido invariable desde 1987, utilizando como criterio de calidad y durabilidad el valor de la resistencia a la compresión del bloque bajo el concepto de indicador global. Supone este indicador que al cumplir la especificación de resistencia, cubrirá exigencias tal como el desgaste superficial, por tanto la expectativas de la vida útil de la capa de rodadura. Sin embargo en los últimos años se ha verificado de manera general un deterioro temprano de las superficies de los adoquines a pesar del cumplimiento de los requerimientos de compresión establecidos en la norma ecuatoriana. En estas condiciones la Universidad, la industria de la construcción y el Instituto de normalización ecuatoriana decidieron dar origen a una nueva norma de control en el que se desglosa el indicador en varios parámetros físicos y mecánicos, empleando como documento base la norma europea EN 1338. Entre los parámetros, la cuantificación y valoración del desgaste superficial se constituyó en de mayor interés, tanto por el desconocimiento de la capacidad de desgaste superficial de la mayor parte de la producción en el país, así como el método de ensayo a utilizarse. El presente artículo, sobre la base de un tradicional análisis estadístico de 516 ensayos de desgaste superficial por medio del método de la banda ancha (EN 1338) realizados en el laboratorio de Materiales de Construcción de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador entre los años 2010 a 2015, verificó el comportamiento de distribución normal simétrico en los dos lotes en el que fueron clasificados los datos; uno correspondientes a fábricas que mantienen procesos de control de calidad y otro a fábricas sin control además, cuantificó el valor de huella característico según el método de ensayo de desgaste en el período de análisis. Por medio de la información obtenida se ha justificado la necesidad del control del desgaste superficial así como la recomendación de establecer una especificación para el Ecuador, diferente a la establecida en la norma europea.
Comparación del desempeño en laboratorio de tratamientos superficiales elaborados a partir de las metodologías de diseño de TxDOT y Austroads
Los tratamientos superficiales son una alternativa para preservar el estado actual de una carretera y mejorar algunas de sus características como impermeabilidad y textura superficial. A pesar de sus beneficios, actualmente no existe un método de ensayo formalmente definido para evaluar el desempeño en laboratorio de tratamientos superficiales elaborados a partir de distintos materiales o metodologías de diseño. Por tal razón, en el presente artículo, a partir de una serie de modificaciones realizadas al ensayo ASTM D7000, se compara el desempeño de tratamientos superficiales elaborados a partir de las metodologías de diseño adoptadas por las agencias de transporte TxDOT y Austroads. Estas metodologías parten de las dos líneas de pensamiento fundamentales para el diseño de tratamientos superficiales, los principios de Hanson, utilizados en el método de Austroads y los principios de Kearby, utilizados en el método de TxDOT. A partir de los ensayos realizados se determinó que la metodología de Austroads propicia la elaboración de tratamientos superficiales que tendrían una mayor cantidad de agregado remanente, luego de simular los efectos del tránsito vehicular sobre las muestras de tratamientos superficiales elaboradas, siendo éste un aspecto que podría incidir positivamente en su desempeño.
Evaluación Superficial de Vías Urbanas empleando Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT)
Este trabajo de investigación presenta una metodología alternativa de gestión de pavimentos en vías urbanas, basado en la evaluación superficial del pavimento mediante el uso de imágenes georreferenciadas, obtenidas por un vehículo aéreo no tripulado (VANT) que se procesan generando un ortomosaico y un modelamiento en 3D de alta resolución, que se utiliza para realizar la evaluación superficial por el Método Pavement Condition Index (PCI). Finalmente, con los resultados obtenidos se logra reducir significativamente los tiempos de inspección y costos de evaluación optimizando los recursos de los gobiernos municipales. Además, permite a la entidad determinar los costos de mantenimiento o rehabilitación de tal manera de conservar en buen estado los pavimentos urbanos.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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