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Journal Cover Revista Ingenieria de Construcción
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  This is an Open Access Journal Open Access journal
     ISSN (Online) 0718-5073
     Published by SciELO Homepage  [680 journals]
  • Modeling a bending resistance modulus for a cementitious material
           compound based on properties in fresh state

    • Abstract: En la presente investigación se estudió la relación entre las propiedades del estado fresco y el estado endurecido de un material compuesto formado por una matriz de cemento Pórtland reforzado con fibra de fique dispuestas al azar, las propiedades evaluadas en estado fresco fueron: ondulabilidad, fluidez, drenabilidad y en estado endurecido el módulo de la resistencia a la flexión. Las muestras se prepararon con diferentes materias primas (Fibra de fique, Bentonita, Pulpa, Humo de Sílice y Acronal), las componentes se agregaron a una mezcladora a velocidad constante, luego se vertió la mezcla en una cámara de drenado donde se extrajo el agua y se conformó la lámina con dimensiones de 130x50x6 mm, luego se sumergió en una piscina de curado por 28 días para ser evaluado el módulo de la resistencia a la flexión. El modelo de regresión lineal que se propuso para predecir el módulo de la resistencia a la flexión, en función de las propiedades en estado fresco, se realizó a través del análisis de las interacciones entre las variables de la formulación de la mezcla utilizada. Como resultado del modelo de regresión se obtuvo que existe una clara correlación entre el módulo de la resistencia a la flexión y las propiedades predictoras ondulabilidad, fluidez y drenabilidad, además estas tienen un efecto negativo sobre el módulo de la resistencia a la flexión.In this research we studied the relationship between fresh state and hardened state of a fiber reinforced laminate compound (MCLRF), respectively, based on a matrix of Portland cement. The variables that have been worked in the fresh state were undulation ability, flow ability and drain ability and hardened in the form of resistance to bending, (bending resistance modulus). The samples were prepared with different raw materials (fique fiber, bentonite, pulp, silica fume, and Acronal). The ingredients were grinded by a mixer working at a constant speed, after that, the mixture was poured into a drainage chamber, and the water was extracted, forming a sheet with dimensions 130x50x6 mm, finally, it was immersed in a curing chamber for 28 days, for bending evaluation. The linear regression model proposed to predict the bending resistance modulus, considering the properties of in fresh state, was performed through the analysis of interactions between variables in formulation of the mixture used. From the regression model it was found that there is a clear correlation between bending resistance modulus and the predictive variables: undulation ability, flow ability and drain ability. Furthermore, the variables have a negative effect on the bending resistance modulus
       
  • Seismic behavior assessment in vulnerable housing with green
           roofs
    : case study in the township of Soacha,
           Colombia

    • Abstract: El grupo de investigación Ciencia e Ingeniería del Agua y el Ambiente y PROSOFI (Programa Social de la Facultad de Ingeniería) de la Pontificia Universidad Javeriana propusieron para viviendas de población socialmente vulnerable la construcción de techos verdes que se basan en cubrir parte de la cubierta de las viviendas con vegetación potencialmente productiva. Teniendo en cuenta que la masa inercial de las cubiertas verdes puede incrementar la vulnerabilidad sísmica de las viviendas; el grupo de investigación ESTRUCTURAS y CONSTRUCCIÓN realizó un análisis estructural (con enfoque sísmico) de la vivienda que se ha usado como prueba piloto de este tipo de cubiertas verdes. Se realizó un estudio de dinámica estructural de la vivienda con acelerómetros sísmicos y con modelaciones por elementos finitos. Los resultados sugieren que la vulnerabilidad sísmica de la edificación se incrementó con la presencia del techo verde ya que la distorsión de entrepiso creció un 62% y los esfuerzos máximos se aumentaron en un 241%; no obstante estos incrementos no son peligrosos para la estabilidad y funcionalidad de la casa prefabricada.The research group Science and Engineering of Water and the Environment and Social Program of the Faculty of Engineering (PROSOFI) of the Pontificia Universidad Javeriana proposed, for socially vulnerable population, green roofs based on covering the rooftop of houses with potentially productive vegetation. Taking into account that the inertial mass of the green roof could increase the seismic vulnerability of the house, the research group STRUCTURES and CONSTRUCTION performed a seismic structural analysis on the house used as a pilot test for this type of green roofs. A structural dynamic analysis of the building was performed with seismic accelerometers and finite element modeling. Results suggest that the seismic vulnerability of the building was increased by the presence of the green roof as the seismic interstory drift grew 62% and maximum stresses increased by 241%; nevertheless, these increases do not endanger the stability and functionality of the house.
       
  • Design, construction and operation of a prototype to measure load
           in a flexible pavement structure

    • Abstract: El artículo presenta el diseño y la construcción de un prototipo con el cual es posible medir cargas vehiculares en un pavimento flexible, a partir de las vibraciones que dichos vehículos generan cuando se movilizan sobre esta estructura vial. El principio físico es simple: cuando un vehículo circula sobre la superficie de un pavimento, éste genera vibraciones que pueden ser percatadas en zonas adyacentes a la vía en estudio, y las amplitudes de dichas deformaciones pueden dar información sobre la magnitud de la carga rodante. Adicionalmente, se reportan los resultados de un estudio de campo ejecutado con el fin de calibrar una ecuación matemática que simula las señales de vibración obtenidas con el prototipo. De manera general se concluye que el prototipo es capaz de predecir la carga que circula sobre el pavimento a partir de las vibraciones que éstos inducen cuando transitan sobre la capa de rodadura.This paper presents the design and construction of a prototype able to measure weigh-in-motion on a flexible pavement structure, through the vibrations generated when vehicles move on these road structures. The physical principle is simple: when a vehicle is moving across the pavement road surface, it creates vibrations that can be noticed in areas adjacent to the analyzed highway and the amplitudes of these vibrations can provide information on the magnitude of the vehicle load. Additionally, the paper reports the results of a field study performed in order to calibrate a mathematical equation which simulates the vibration signals obtained by the prototype when vehicles move across the road surface. As a general conclusion, the prototype is able to predict the load that is moving on the pavement, through the vibrations that they induce when transiting on its surface.
       
  • Analysis of the impact of flooding in the real estate value in
           lajeado city, brazil
    : case study for single-family
           homes

    • Abstract: El valor de mercado de una propiedad es un parámetro importante para la toma de decisiones en diversos sectores de la sociedad. La selección o identificación de los aspectos que más influyen en la variación del valor de la propiedad es fundamental, ya que es a partir de estas consideraciones que pueden ser desarrollados modelos explicativos para la formación del valor de la propiedad. En Lajeado, ciudad ubicada en el sur de Brasil, las inundaciones resultantes del río Taquari son fenómenos que ocurren con cierta frecuencia. Este estudio tiene como objetivo investigar la influencia de las inundaciones en el valor de bienes inmuebles urbanos en esta ciudad. Examinamos el segmento de viviendas unifamiliares, a través de un modelo de precios hedónicos. Los datos se obtuvieron del mercado local de bienes raíces y el modelo estadístico calculado mostró un buen rendimiento, siguiendo los requisitos del análisis de regresión. Los resultados indican que las propiedades residenciales ubicadas en zonas expuestas a inundaciones tienen un valor 16% menor que las propiedades ubicadas fuera de esas áreasThe market value of a property is an important parameter for decision making in various sectors of society. The selection and identification of the aspects that most influence the variation of the property value are fundamental, because it is from these considerations that we can develop explanatory models to establish the property value. In Lajeado, a city in southern Brazil, floods resulting from the Taquari river are a phenomenon that occurs with some frequency. This study aims at investigating the influence of these floods on urban real estate values. We analyzed the single-family home segment through a hedonic pricing model. Data were obtained from the local real estate market. The calculated model showed good statistical performance, following the regression analysis requirements. Results indicate that residential properties located in flood-prone areas have a 16% lower value than properties located outside these areas.
       
  • Structural damage detection: comparison between
           GA and PSO techniques

    • Abstract: En este artículo se comparan las técnicas de optimización de enjambre de partículas, PSO (de sus siglas en inglés, Particle Swarm Optimization) y Algoritmos Genéticos (AG), ambas usadas en la implementación de un sistema para detectar y diagnosticar fallas en una estructura usando la respuesta modal. Diferentes episodios de daños (daño simple y daño múltiple) con y sin ruido, permiten simular las condiciones reales en una estructura tipo viga y armadura para determinar el desempeño en la detección y diagnóstico de los sistemas propuestos. Adicionalmente, ambos sistemas propuestos se evalúan variando los volúmenes de información, es decir, el número de modos de vibración. La respuesta dinámica de la estructura en condición normal o de falla se obtiene usando la herramienta de uso libre OPENSEES® y los algoritmos de optimización PSO y AGs se implementan en ambiente Matlab®. La comparación de desempeño de las dos técnicas en cuanto a sus capacidades de detección y diagnóstico se realizan en una viga segmentada en 10 partes y simplemente apoyada y una armadura de 13 elementos. Resultados experimentales mostraron la eficacia y robustez de los sistemas propuestos en la determinación del estado del sistema en diversos ambientes de ruido y con diferentes volúmenes de información. Sin embargo su desempeño varía según el sistema monitoreado y la función objetivo utilizadaThis study compares optimization techniques of Particle Swarm Optimization (PSO) with Genetic Algorithms (GA), both techniques employed for the implementation of a system intended to detect and diagnose structures failures by using a modal response. Different noisy and noiseless damage events (simple and multiple damages) enable the simulation of actual conditions of a beam structure and a framework structure, which are used to determine detection and diagnosis behaviors of proposed systems. Additionally, both proposed systems are evaluated by modifying the input amount, that is to say, the number of vibration modes. The structure dynamic response, under normal or failure condition, is obtained by using the OPENSEES® free-download tool, as well as the optimization algorithms PSO and GA, both implemented under Matlab®® environment. Behavior comparison between the two techniques, as far as detection and diagnosis abilities are concerned, are carried out for a supported beam segmented in ten sections and a framework structure with 13 elements. Experimental results showed the effectiveness and robustness of proposed systems for the determination of system conditions, at different noise environmental levels and with different amount of inputs. However, the performance varies in accordance with the controlled system and the objective function, which are employed.
       
  • Shear strength parallel of the wood fiber stress by punching - proposed
           test

    • Abstract: Esta investigación tiene como objetivo proponer un método para probar la resistencia a corte de la madera paralela a la fibra y realizar la comparación con otros métodos propuestos. El método propuesto por la Norma Brasileña (NBR 7190/1997) que es similar a la D 143-09/2010, utiliza una probeta prismática rectangular con una muesca para evitar su rotación, que es causada por la asimetría en la aplicación de la fuerza que promueve el corte. A fin de eliminar esta asimetría, en el procedimiento propuesto se aplica tensión de corte por la perforación de una simple muestra de ensayo prismática sin cortes, con la distribución de la sección de cizallamiento simétricamente en relación a un punto. Por consiguiente, se desarrolló una herramienta macho y hembra adaptada para una prensa de prueba universal de aplicación de la fuerza. Una vez verificada la consistencia del método, se ha llevado a cabo una serie de pruebas con tres tipos diferentes de madera, (Pinus sp, Erisma uncinatum y Mezilaurus itauba), que se distinguen por su resistencia mecánica, inspeccionando el método por el Santos Neto (1999) bajo la NBR 7190/1997 Norma Brasileña, y comparándolo con el método de punzonamiento - puncionado. Los resultados mostraron que en la prueba con la NBR 7190/1997, los métodos de la Norma Brasileña y el método propuesto muestran resultados similares y próximos entre ellos.This research aims to propose a method for testing the shear strength of wood parallel to fiber and compare with other proposed methods. The method proposed by NBR 7190/1997 Brazilian Standard, that is similar to ASTM D 143-09/2010, the uses a rectangular prismatic specimen with an indentation to prevent its rotation, which it is caused by the asymmetry in the application of force that promotes the shear. In order to eliminate this asymmetry, the proposed procedure applies shear stress by punching a simple prismatic test specimen without cuts, with the distribution of shear section symmetrically in relation to a point. There upon, it's developed a male and female tool adapted to a universal test press for force application. Once the consistency of the method is verified, it's been carried out a series of tests with three different wood species (Pinus sp, Erisma uncinatum and Mezilaurus itauba), distinguished by their mechanical strength, inspecting the method by Santos Neto (1999) under the NBR 7190/1997 Brazilian Standard, and comparing it with the proposed method - punching. The outcomes showed that the testing with NBR 7190/1997 Brazilian Standard methods and the proposed method displayed similar and close results between them.
       
  • Study of the behavior of composite beams made of concrete and
           steel by using numerical simulation

    • Abstract: En este trabajo se realiza un estudio preliminar del comportamiento de vigas compuestas de hormigón y acero unidos por conectadores tipo pernos. En el proceso de la simulación numérica se utilizó el programa computacional ABAQUS, el cual está basado en el Método de los Elementos Finitos (MEF). Para modelar el comportamiento del acero se utilizó un modelo bilineal con criterio de rotura de Von Mises y un modelo de daño plástico para el hormigón. Los resultados obtenidos, a partir de la simulación numérica de ensayos reales, arrojan muy buena correspondencia con los resultados obtenidos en la experimentación, validando así la utilización del MEF en el estudio de este tipo de estructuras. Se aprecian además fenómenos tenso-deformacionales que se producen en el interior de la estructura. Se estudian además la variabilidad de diversos parámetros físicos y su influencia en el comportamiento de la estructura compuesta, como es el caso de la fricción en la interface losa de hormigón-perfil de acero, así como el espaciamiento entre conectores.The present research develops a preliminary study on the behavior of composite beams made of concrete and steel, which are assembled by bolt-type connectors. The numerical simulation process employed software named ABAQUS, which is based on a Finite Element Method (FEM). In order to model the steel behavior, a bilinear model with failure criterion by Von Mises was employed, as well as concrete damage plasticity model. The results obtained from a numerical simulation on real tests show a quite appropriate relationship with results obtained from trial test, thus validating the use of FEM for the study of these kinds of structures. Besides, some strain-stress phenomena take place, which are produced inside the structure. Variability of diverse physical parameters and their influence on the behavior of the composite structure are also studied, such as the case of friction in the concrete slab-structural steel interfaces, as well as in the spacing areas between connectors.
       
  • CFD modeling of basic convection cases in enclosed environments: Needs of
           CFD beginners to acquire skills and confidence on CFD modeling

    • Abstract: La predicción de patrones de flujo de aire, velocidad, temperatura, humedad y concentración de contaminantes son requeridos para el diseño de ambientes interiores saludables y confortables. La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) es la técnica más avanzada para modelar y predecir los flujos de aire en ambientes cerrados. Sin embargo, los principales errores en los modelos CFD y en sus resultados están relacionados con el factor humano. Los principiantes en modelación CFD no cuentan con las habilidades, experiencia y juicio ingenieril para generar modelos robustos y confiables. Este proceso no es intuitivo y los nuevos usuarios necesitan orientación. Este artículo busca proveer información más completa sobre la modelación CFD de casos básicos de convección natural, forzados y mixtos que permitirán a los nuevos usuarios adquirir las habilidades y confianza. La modelación CFD incluye la generación de malla, definición de criterios de convergencia y factores de relajación, y la evaluación de modelos de turbulencia para cada caso. Los resultados muestran que es necesaria la experiencia de los usuarios en cada paso de la modelación CFD, incluso para casos simples de convección.Prediction of airflow pattern velocities, temperature, moisture and pollutants concentration is required to design healthy and comfortable indoor environments. Computational Fluid Dynamics (CFD) is the most advanced technique to model and predict the airflow in enclosed environments. However, the main errors in CFD models and their results are linked to the human factor. Beginners on CFD modeling do not account with skills, experience and engineering judgment to generate robust and reliable CFD models. This process is not intuitive and new CFD users need guidance. This paper aims to provide more complete information on CFD modeling of basic natural, forced and mixed convection cases that would allow CFD beginners to acquire skills and confidence. CFD modeling includes mesh generation, setting convergence criteria and under-relaxation factors, and evaluating different turbulence models for each convection case. Results show that users´ expertise is needed in each step of CFD modeling, even for these basic convection cases.
       
 
 
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Heriot-Watt University
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