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Determinación de los factores geométricos utilizados en los cálculos de flexión y contacto de engranajes cilíndricos mediante simulación numéricaDíaz Velazco, Israel 01 June 2015 (has links)
En el mundo de hoy, el engranaje es una pieza fundamental para la transmisión de
potencia mecánica en todo tipo de máquinas; su estudio ha sido de vital importancia
para dimensionarlo en función de la capacidad de carga del juego de engrane, por
esta razón tanto su geometría como el cálculo de los esfuerzos actuantes y
permisibles han sido estandarizados por organismos internacionales, siendo los
principales motivos de falla, la picadura en el flanco del diente generada por el
esfuerzo de contacto y la rotura en la raíz del diente producto del esfuerzo de flexión.
La presente tesis busca obtener un factor geométrico unificado para esfuerzos de
contacto y otro para esfuerzos de flexión de engranajes cilíndricos mediante
simulación numérica. Para ello, se emplearon las siguientes metodologías: 1) Se
realizó el cálculo analítico de los esfuerzos actuantes a partir de las normas ISO 6336
y DIN 3990 solo teniendo en cuenta los factores que se utilizan para compensar la
aproximación de la geometría, así como cualquier característica geométrica del juego.
2) Se elaboró el modelo de elementos finitos de los engranajes cilíndricos, de diente
recto y de diente helicoidal, con la ayuda del modelo geométrico entregado por una
macro, la cual contiene las ecuaciones paramétricas que definen la geometría real del
diente. Para luego efectuar la comparación de resultados, de donde se encuentra que
el esfuerzo de contacto y de flexión actuante, según norma, presenta más de un 80% y
más de un 25% de sobredimensionamiento respectivamente. Asimismo, se pasa a
determinar el factor geométrico unificado con el propósito de lograr soluciones más
económicas y próximas a la realidad. Además, se ha podido apreciar que en las
normas técnicas se utilizan algunos factores para compensar aspectos geométricos no
contemplados en sus expresiones de cálculo básicas. De esta manera se introduce en
el cálculo la influencia del ángulo de hélice, del factor de recubrimiento, del espesor del
diente, del punto de aplicación de la carga. Un ejemplo claro es que el efecto del
ángulo de hélice genera que las superficies en contacto sean conos truncados y no
cilindros como plantea la norma, es por ello que luego se tiene que realizar una
compensación mediante el factor de ángulo de hélice / Tesis
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Procedimiento para el análisis dinámico de estructuras usando el método de los elementos finitosEnciso Valdivia, Fernando André 23 July 2014 (has links)
En el presente trabajo se desarrolla un procedimiento general para el an alisis
din amico de estructuras usando m etodos num ericos. Se usa el M etodo de los Ele-
mentos Finitos (MEF) para la discretizaci on espacial del dominio de la estructura
y los m etodos de superposici on modal, integraci on expl cita e integraci on impl cita
para la integraci on en el dominio del tiempo de las ecuaciones que gobiernan la
respuesta din amica de la estructura provenientes del MEF. Se realiza un repaso de
los m etodos anal ticos para el an alisis de sistemas de un grado de libertad y del
m etodo de los elementos nitos, de niendo los par ametros m as importantes a ser
usados en la programaci on de los c odigos o en el uso de programas de simulaci on
comerciales. Las caracter sticas m as representativas de cada operador de integraci on
son presentadas, as como los par ametros de decisi on entre uno y otro m etodo. El
procedimiento propuesto se aplica a un problema de din amica estructural de dos
maneras: mediante la programaci on de un c odigo de MEF en MatLab y mediante la
simulaci on del mismo problema usando el programa comercial ANSYS R14, en am-
bos casos se indica como se introducen los par ametros necesarios para el an alisis. Los
resultados de estas simulaciones son comparados con los resultados obtenidos por
medio de las t ecnicas anal ticas cl asicas y con los resultados indicados en la biblio-
graf a. La evaluaci on de los resultados muestra las caracter sticas m as importantes
de cada m etodo como es la sensibilidad al paso de tiempo en el caso de integraci on
directa y la elecci on del n umero de modos de vibraci on en el caso de superposici on
modal. Los resultados obtenidos mediante las simulaciones concuerdan con los de la
bibliograf a, demostrando as que el MEF es una herramienta con able en tanto se
controlen adecuadamente los par ametros de cada fase del an alisis. / Tesis
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Análisis de los componentes estructurales de un aerogenerador de 3 kW mediante simulación numéricaLavayen Farfán, Daniel 02 June 2015 (has links)
En el mundo actual es cada vez más evidente la tendencia de cambiar las fuentes de
energías tradicionales por otras que sean más limpias, eficientes, y que además estén
al alcance del sector rural. Una de estas alternativas energéticas es la energía eólica,
para la cual se utilizan máquinas conocidas como aerogeneradores; los cuales
convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica. Dado que la velocidad
del viento aumenta con la altura, se prefiere que los aerogeneradores se ubiquen a
cierta distancia suelo, para lo cual cuentan con estructuras que las posicionan a la
altura ideal. Dichas estructuras son típicamente torres esbeltas y deben soportar el
peso de los equipos, el empuje del viento a lo largo de la estructura, cargas sísmicas,
entre otras; por tal motivo el diseño de estos componentes estructurales debe tener en
cuenta todos los factores de diseño para asegurar el correcto funcionamiento del
aerogenerador.
La presente tesis tiene como objetivo conocer el comportamiento estático y dinámico
de un aerogenerador prototipo de 3kW, como una iniciativa de apoyo al sector rural,
utilizando simulación numérica por el método de elementos finitos (MEF). Para lograr
el objetivo planteado se realizó un estudio previo analítico de los componentes
estructurales para poder obtener valores de esfuerzos, desplazamientos y reacciones
referenciales, así como un estudio vibratorio de la torre para obtener valores de
frecuencias naturales referenciales. Al comparar los valores obtenidos se encontró que
los errores porcentuales entre los distintos métodos estuvieron alrededor de 10%
Posteriormente se realizaron diversos ensayos en modelos cada vez más complejos
hasta llegar a modelos que se asemejaron en gran medida a la estructura del
aerogenerador y que también cumplieron los criterios y resultados analíticos. Luego de
tener un modelo totalmente validado se procedió a cargar el modelo con distintas
combinaciones de carga para evaluar el comportamiento de la estructura bajo diversas
condiciones.
Después de evaluar los diversos resultados obtenidos se determinó que el mayor
problema de la torre se encuentra en la unión entre la torre y cables tensores (factor
de seguridad de 1.14); las cuales en caso de fallar comprometerían toda la estructura
de la torre. Por lo tanto se propusieron modificaciones para evitar un colapso
inmediato en caso alguna de las uniones falle. / Tesis
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Estudio de la integridad estructural de tuberías fisuradas aplicando simulación por elementos finitos en el marco de la norma API 579Herrera García, Edward César 02 June 2015 (has links)
La susceptibilidad de un componente de presentar fallas en servicio y los numerosos
incidentes ocurridos, como por ejemplo en el gasoducto de Camisea, han generado
incertidumbre acerca de la integridad estructural de dichos componentes. Ante la
necesidad de contar con fundamentos teóricos y criterios técnicos para la evaluación
de la integridad de componentes en servicio, han surgido en el mundo normas que
posibilitan la toma de decisiones. API 579 es un norma que describe las técnicas de
evaluación para equipos a presión utilizados en la industria petroquímica, cuya
finalidad es la de diagnosticar la integridad estructural de un componente cuando
presenta algún tipo de defecto mientras que está puesto en servicio. Las técnicas de
API 579 pueden ser utilizadas para evaluar recipientes a presión diseñados y
construidos con códigos ASME BPVC, como también sistemas de tuberías con ASME
B31.3, API 650 y 620. Por ello, el presente trabajo de tesis tiene por objetivo evaluar la
integridad de una tubería fisurada, basándose en la norma API 579 y simulación
numérica por el método de los elementos finitos (MEF). A partir de la norma se
implementan procedimientos de evaluación para el caso específico de una tubería
fisurada, complementándose dichos procedimientos con simulación computacional
enfocada en la determinación de ciertas variables. Los resultados de la evaluación, a
partir de los procedimientos implementados y de los modelos computacionales
desarrollados, son contrastados con el trabajo del autor H. Sanzi [12], quien es un
investigador dedicado al tema de integridad estructural; obteniendo una diferencia de
nomas del 9.5%. Finalmente, se realiza un caso aplicativo tratando de evaluar un
modelo con las características del primer incidente ocurrido en la línea de transporte
de Camisea, de donde se puedo observar que solo considerando el efecto de la
presión interna en un modelo de tubería fisurada, se produciría la fuga del
hidrocarburo antes de la propagación de la fisura y ruptura del componente. / Tesis
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Diseño de un edificio de viviendas en LinceAravena Nina, Josmell Hugo 19 October 2018 (has links)
El presente trabajo tiene como objetivo principal el análisis y diseño estructural
de un edificio de concreto armado de seis pisos, ubicado en el distrito de Lince,
Lima .El terreno de cimentación corresponde a una grava con un esfuerzo
admisible de 4.0 kg/cm² a 1.50m de profundidad.
El edificio se ubica en un terreno de 371 m², cuya área techada se distribuye de
la siguiente manera: el primer piso será destinado a los estacionamientos de los
departamentos, para los depósitos y para el ingreso al lobby, los siguientes pisos
son típicos con dos departamentos por piso siendo un total de diez
departamentos.
El sistema estructural del edificio consiste en un sistema de techado de losas
aligeradas y macizas. Y está compuesto en su gran mayoría por muros de corte,
columnas y vigas de concreto armado.
A partir del predimensionamiento de los elementos se procedió al metrado de
cargas por gravedad y posteriormente el análisis sísmico del edificio siguiendo
lo indicado en la Norma Peruana de Diseño Sismo resistente E.030.
Para el análisis de cargas de gravedad y cargas sísmicas se utilizó el programa
ETABS. Se hicieron dos análisis sísmicos, el estático y el dinámico, luego se
compararon las derivas y fuerzas internas en cada uno de los elementos
estructurales de acuerdo a los requerimientos de las normas NTE E.020 y NTE
E.030.
Finalmente, se diseñaron los elementos estructurales siguiendo los parámetros
de la norma peruana de concreto armado. / Tesis
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Software educativo para la automatización del análisis no lineal estático pushover en estructuras de concreto armadoPoma de la Cruz, Jose Luis 22 January 2019 (has links)
El diseño de una estructura de concreto armado no termina cuando se han obtenido sus secciones y
refuerzos de acero correspondientes; por el contrario, es cuando se inicia la verificación del
desempeño en términos estructurales y económicos que va a tener esa estructura ante diferentes
eventos sísmicos.
El análisis no lineal estático Pushover es muy utilizado para evaluar la capacidad sísmica resistente
de las estructuras, así como la evaluación de los posibles mecanismos de falla de la estructura ante
un evento sísmico. En la presente tesis se realiza el estudio del análisis no lineal estático Pushover
en pórticos planos de concreto armado de secciones rectangulares esbeltas, sometidos a cargas
laterales incrementales.
En la presente Tesis se desarrolló el programa de cálculo ANÁLISIS MATRICIAL
AUTOMATIZADO PUSHOVER 2D (AMAP 2D) en la interfaz del programa Microsoft Excel
2010 con macros habilitadas (formato .xlsm), con el lenguaje de programación Visual Basic for
Applications (VBA).
El programa AMAP 2D nos reporta la curva de capacidad y el mecanismo de falla de la estructura
correspondiente a las cargas laterales incrementales impuestas en el análisis, constituyéndose en
una herramienta de consulta para los estudiantes y profesionales de Ingeniería Civil. Además el
programa permite el cálculo de los diagramas momento-curvatura de las secciones cuando se tiene
ingresado sus dimensiones, acero de refuerzo, modelo constitutivo del concreto, modelo
constitutivo del acero y la carga axial correspondiente al elemento. / Tesis
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Estimación de pérdidas por sismo en edificios peruanos mediante curvas de fragilidad analíticasVelásquez Vargas, José Martín 09 May 2011 (has links)
Las pérdidas por sismo, es decir, los costos de reparación asociados a determinados escenarios de peligro sísmico pueden estimarse a partir de las curvas de fragilidad. En este trabajo se propone un método sencillo en el que se utiliza el costo de reposición total y los factores de daño asociados a los diversos estados límites. / Tesis
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Priorización del reforzamiento de colegios públicos de Lima para la mitigación del riesgo sísmicoArana Vasquez, Víctor Ernesto, Palomino Bendezú, Juan Samuel 27 June 2017 (has links)
En este trabajo se propone un método para identificar prioridades de intervenciones
para la mitigación del riesgo sísmico en el Sistema Educativo Público del Perú. El
método se basa en identificar cinco niveles de prioridad para la intervención integral de
colegios, de acuerdo a las necesidades y urgencias específicas de cada uno. El
objetivo de la priorización se basa en dos criterios. 1) Las estructuras no deben causar
muertes, y 2) deben aportar a la resiliencia del Sistema Educativo (alumnos,
educadores, administrativos, infraestructura y entorno social).
Se emplean múltiples Factores de Riesgo, identificados para el caso particular del
Sistema Educativo. Los factores son cuantificados por parámetros extraídos a partir de
una herramienta GIS y transformados a indicadores adimensionales para el Análisis
Multicriterio. Se definen métricas de resiliencia y fragilidad estructural, para establecer
niveles cuantitativos de riesgo.
La fragilidad estructural ante sismos se mide por el daño probable en términos de
pérdidas económicas en dos escenarios particulares y en un análisis probabilístico de
riesgo sísmico. La resiliencia es medida con los llamados Indicadores de Contexto que
representan directa o indirectamente las capacidades, el potencial y/o las debilidades
que tiene cada colegio y su entorno. Estos características colaboran a reducir o
incrementar la velocidad de recuperación del sistema ante un desastre (resiliencia) e
incluso promueven la inclusión social.
Los colegios que tengan algún pabellón que pueda colapsar (causar daños físicos a
sus ocupantes) y que aporten a la resiliencia del Sistema, serán de máxima prioridad.
Y los siguientes niveles de prioridad serán producto de la combinación de los criterios
mencionados. Las intervenciones asignadas para cada colegio son diferenciadas por
nivel de prioridad y tipología de pabellones. El objetivo será reducir la brecha hacia un
Sistema Educativo físicamente seguro y con un alto grado de resiliencia.
Se realiza la validación de la propuesta, mediante la comparación cuantitativa y
cualitativa de la propuesta con lo empleado por el MINEDU a través de la PRONIED y
la DRELM, y la recomendación propuesta por el Banco Mundial. / Tesis
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Structural, luminescence and Judd-Ofelt analysis to study the influence of post-annealing treatment on the AIN:Tb thin films prepared by radiofrequency magnetron sputteringTucto Salinas, Karem Yoli 20 June 2016 (has links)
This thesis investigates the effects of the annealing treatments on the spontaneous emission,
radiative lifetime, composition and structure of terbium doped aluminum nitride films
deposited on silicon substrates by radio frequency magnetron sputtering. The purpose of this
thesis is to determine the Judd-Ofelt intensity parameters from the emission spectrum, in
order to calculate the radiative lifetime, branching ratios and spontaneous emission
probability. The optimal annealing temperature for the emission of terbium doped aluminum
nitride is investigated. The annealing treatment was performed in the temperature range
starting from 500 up to 1000°C. Two annealing techniques were investigated: rapid thermal
processing and a rather slower quartz tube furnace. Furthermore, two heating approaches
were applied: direct heating at 500, 750, 900 and 1000 °C, and multistep heating of 500-750°C,
750-900°C and 900-1000°C. The film was then characterized to determine which conditions
resulted in the highest emission of Tb. The film characterization includes the use of X-ray
diffraction to study the film’s crystal orientation, Energy dispersive X-ray spectroscopy to
determine the film composition, Scanning electron microscopy and Reflection high-energy
electron diffraction to resolve the surface morphology and structure of the film respectively.
The luminescent intensity and the radiative lifetime were analyzed using cathodoluminescence
measurement and Judd-Ofelt analysis. This work shows that the activation of the Tb ions to
enhance the emitted cathodoluminescence intensity depends on the structure of the film and
the oxygen concentration. The best annealing temperature to produce the highest emitted
light intensity in this set of experiments were the single-step heating at 750°C using rapid
thermal processing. / En la presente tesis se investiga la influencia del tratamiento térmico en la probabilidad de
emisión espontánea, el tiempo de vida radiativa, la composición y la estructura de películas
delgadas de nitruro de aluminio dopadas con terbio depositadas sobre substratos de silicio por
la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia.
La tesis tiene por objetivo aplicar el análisis de Judd-Ofelt usando el espectro de emisión. Se
propone un método que utiliza la intensidad de las bandas de transición del espectro de
emisión y las ecuaciones de Judd-Ofelt para calcular las propiedades espectrales: tiempo de
vida radiativa, tasa de los canales de transición y probabilidad de emisión espontánea. Usando
el software Wolfram Mathematica 9.0 se implementa un programa con el método propuesto.
Las películas se trataron térmicamente a 500, 750, 900 y 1000 °C. Se investigaron dos técnicas
del tratamiento térmico: Tratamiento térmico rápido y Horno tubular de vidrio de cuarzo. Con
el tratamiento térmico rápido se usaron dos tipos de calentamiento: calentamiento directo a la
temperatura de tratamiento térmico, y calentamiento sucesivo de la película desde la menor
hasta la mayor temperatura.
El análisis estructural de las películas fue realizada con difracción de rayos X. A nivel de
superficie se caracterizó la estructura y la morfología con las técnicas de difracción de
electrones reflejados de alta energía y microscopía electrónica de barrido. La luminiscencia fue
medida con la técnica de catodoluminiscencia. Las propiedades espectrales fueron calculadas
usando el método propuesto.
La intensidad de luz emitida se incrementó y luego decayó con la temperatura de tratamiento.
La relación entre la intensidad de emisión, la estructura, composición y los parámetros de
Judd-Ofelt son mostrados mediante gráficas y tablas. Los resultados obtenidos muestran una
mayor activación de los iones de terbio en las películas calentadas directamente a 750°C
usando el tratamiento térmico rápido. / Tesis
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Respuesta no-lineal de estructuras de concreto armado de un piso sometidas a solicitaciones sísmicas bi-direccionales con ángulos de incidencia variablesFlorez Ttito, Alexander Rubenil 04 March 2013 (has links)
El Perú se encuentra en una zona de alta sismicidad y los sismos muestran lo
vulnerables que son las edificaciones.
La norma de diseño sismorresistente de estructuras E.030, no toma en cuenta la
bi-direccionalidad del sismo. La norma asume que las acciones sísmicas actúan
independientemente en cada una de las dos direcciones principales ortogonales o
aproximadamente ortogonales del edificio. La acción sísmica separada es válida si la
dirección predominante es coincidente con una de las direcciones principales. Si el
sismo tiene dos componentes horizontales de acciones simultáneas importantes, además
el agravante que el movimiento sísmico experimenta cambios en la dirección de
incidencia y magnitud durante la ocurrencia del evento. Se puede suponer entonces que
las respuestas calculadas por el análisis que indican las normas que no consideran la
direccionalidad del sismo, no sean las verdaderas respuestas que se generan en las
estructuras. / Tesis
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