Los disipadores de energía sísmica permiten evitar daños en estructuras civiles. Para dichas aplicaciones es posible considerar a las aleaciones con memoria de forma (SMA), bajo condiciones de comportamiento superelástico, en relación con la transformación martensítica inducida por esfuerzo. En este contexto, el objetivo de la presente memoria es caracterizar la microestructura y las propiedades mecánicas (tradicionales y superelásticas) de una aleación Cu-17,0 %p.Zn7.2 %p.Al policristalina, preparada por fusión en un laboratorio nacional. Luego de forja y extrusión en caliente, se fabricaron probetas de 7 mm de diámetro, para ensayos de tracción estática y dinámica a distintas temperaturas (13-16, 25 y 50oC) y frecuencias ((0,1 a 2 Hz, precisando que la mayoría de los ensayos se realizó a 1Hz). La microestructura de las probetas era austenítica, con coexistencia de granos equiaxiales (recristalizados) y alargados (no recristalizados); el tama˜no de grano medio era superior a 0,1 mm. Los ensayos de tracción se realizaron con control de avance del cabezal; se utilizó un extensómetro de 25 mm. Por calorimetría diferencial de barrido, se estableció un valor de temperatura de fin de transformación austenítica, Af, de 22oC. Los ensayos de tracción estática mostraron una tendencia del esfuerzo de transformación martensítica a crecer con la temperatura, según lo esperado teóricamente. El análisis fractográfico, por microscopia electrónica de barrido, mostró fractura transgranular, con zonas de clivaje y otras con hoyuelos. Las deformaciones máximas a la fractura (con carga) estuvieron entre 4,4 % y 6,3 %. De los ensayos de tracción dinámica, realizados a 1Hz, con series de 10 ciclos, e incrementando la deformación serie a serie, se concluye: -Existe una razonable similitud entre la envolvente de los ensayos cíclicos y la respectiva curva de tracción. -El valor de deformación correspondiente a la cota superior del rango superelástico está entre 1 y 2,1. -El coeficiente de amortiguamiento presenta una tendencia predominantemente creciente al aumentar la deformación impuesta. -Los mayores valores amortiguamiento corresponden al rango de deformaciones postsuperelásticas, donde hay deformaciones permanentes (en el primer ciclo de una serie), y luego ciclos de histéresis. -El calentamiento adiabático observado en el rango superelástico es de hasta 4oC -Existe una relación lineal entre la temperatura alcanzada en la probeta, en cada serie, y el área de los ciclos superlásticos correspondientes. En ensayos realizados a distintas frecuencias (0,1, 0,5, 1, 1,5 y 2 Hz), se encontró que, al crecer la frecuencia, tanto el esfuerzo de transformación como el módulo secante decrecen. La frecuencia no parece afectar significativamente el calentamiento adiabático, en el rango de condiciones experimentales de este estudio.

En el presente tema de Memoria se estudió el comportamiento mecánico de una aleación superelástica Cu-11,8%p.Al-0,5%p.Be, dentro del rango de temperatura y frecuencia propias de un fenómeno sísmico (0,1 a 5 [Hz]; -20 a + 50 [ºC]). Para esto, se realizaron ensayos de tracción de tipo tradicional (monotónicos) y cíclico. Este trabajo es parte de una línea de investigación relacionada con la caracterización de materiales, particularmente de materiales Superelásticos, pertenecientes a las aleaciones con Memoria de Forma, que puedan servir para la fabricación de dispositivos de disipación de energía sísmica en estructuras civiles. Las características relevantes de los materiales superelásticos, es que ellos presentan, en ciclos de carga-descarga, valores relativamente importantes de deformaciones recuperables y de energía disipada por ciclo. Este comportamiento se relaciona con la transformación de fase Austenita-Martensita. Para esta memoria se contó con una aleación CuAlBe, fabricada por Trefimétaux, bajo la forma de barras de 3 [mm] de diámetro; ensayos preliminares a temperatura ambiente indican que este material es superelástico. Los parámetros considerados en los ensayos son los siguientes: Tamaño de Grano Austenítico (64, 95 y 250 [ µm]); Frecuencia (0.1 y 1 [Hz]); Amplitud de Deformación de los ensayos cíclicos (hasta 4% aprox.); y Temperatura del ensayo (20 y 50 [ºC]). El comportamiento del material se caracterizó bajo los términos siguientes: • En ensayos de tracción uniaxial se caracterizaron algunas propiedades mecánicas del material (Módulo Elástico, Esfuerzos de Fluencia, Esfuerzo Máximo y de Rotura, Deformación Máxima, Ductilidad). • En ensayos de tracción cíclicos, se determinó: el esfuerzo y la deformación asociados a la máxima deformación superelástica alcanzable; los esfuerzos asociados al inicio de las transformaciones martensíticas directa e inversa; módulo elástico de la austenita; módulo secante; y coeficiente de amortiguamiento. Finalmente, los resultados se discutieron en la perspectiva de las relaciones microestructura-propiedades pertinentes y de la aplicación considerada.

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The energy dissipators are passive components that are incorporated into buildings and other structures undergoing dynamic excitations, especially earthquakes. Its purpose is to absorb the greatest part of the input energy, thus protecting the main structure. These devices are not a part of the main load-carrying system and therefore can be easily replaced after suffering serious damage. These devices are connected to the structure to be protected in such a way that they experience large strains under the action of the earthquakes; such strains produce the energy absorption. In building structures, the dissipators are installed in frames, usually in concentric bracing bars (either diagonal or chevron braces) since the interstory drifts generate significant distortions in these elements. Various types of dissipators have been proposed for building structures. Those based on yielding of metals, commonly known as hysteretic, are distinguished by their simplicity, economy and robustness; among them, the so-called buckling restrained braces have experienced a remarkable development because of their important advantages. The buckling restrained braces consist of concentric bracing bars composed by a slender steel core surrounded by a stockier casing, usually made of mortar and / or steel. It is crucial that there is a sliding interface between the core and the cover, to prevent relevant shear stress transfer. When the core is pulled or pushed it yields; the casing prevents the buckling of the core. These cycles of tensile and compressive yielding constitute the hysteresis loops through which the energy is dissipated. Despite relevant experience exists on buckling restrained braces (both on research and practical applications) many questions still remain unanswered. In particular, no reliable and accurate model of the structural behavior has been proposed. This lack prevents a deep understanding of the complex phenomena that occur during the operation of these elements, and hinders the development of innovative solutions. This work aims to improve the knowledge about the behavior of these devices, developing a comprehensive numerical model that opens the door for future developments. The results obtained with the proposed numerical model are compared with experimental results obtained at the University of Girona and the University of California.

En control antisísmico, se ha concluido que la adición de disipadores de fluido viscoso incrementa el amortiguamiento y controla los desplazamientos laterales de las estructuras, salvaguardándolas del posible colapso. El objetivo de este trabajo es comparar la respuesta de estructuras esenciales de albañilería confinada mayores a 50 años, con y sin amortiguadores viscosos. Adicionalmente, se analiza la estructura con una técnica de reforzamiento tradicional como son las placas de concreto armado, con el objetivo de evaluar la viabilidad de la primera propuesta. Los resultados indican que, con un reforzamiento con amortiguadores, las derivas se reducen de un 5.98%o a 3.33%o, y 4.42%o al implementar los muros de concreto armado, lo cual demuestra la viabilidad de la propuesta en respuestas estructurales. / In seismic control, it has been concluded that the addition of viscous fluid dissipaters increases the damping and controls the lateral displacements of the structures, safeguarding them from possible collapse. The objective of this work is to compare the response of essential structures of confined masonry over 50 years, with and without viscous dampers. Additionally, the structure was analyzed with a traditional reinforcement technique such as reinforced concrete plates, with the objective of evaluating the viability of the first proposal. The results indicate that, with a reinforcement with shock absorbers, the drifts are reduced by 5.98%o or 3.33%o, or 4.42%o or by implementing the reinforced concrete walls, which demonstrates the viability of the proposal. / Trabajo de investigación

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En la actualidad, existen muchas estructuras de gran importancia y funcionalidad (hospitales, colegios, entre otros) que albergan un gran número de personas y de las que se espera que ante un evento sísmico severo se mantengan operativas, sin embargo, muchas de estas edificaciones esenciales han sido construidas con códigos sísmicos antiguos, los cuales podrían no tener los requerimientos actuales de resistencia y rigidez. Por lo que podrían fallar o tener un comportamiento deficiente ante sismos moderados y/o severos. Entonces, es así como la investigación aborda como caso de estudio uno de los bloques del Hospital Luis Negreiros, en el que se desarrolla un análisis sísmico y se propone su reforzamiento con dispositivos de protección sísmica, en especial disipadores de fluido viscoso, los cuales absorben la energía de entrada del sismo y aumentan el amortiguamiento de la estructura, lo que permite lograr un buen comportamiento durante la acción de sismos leves o moderados. La investigación consta de 6 capítulos, en el primer capítulo se explica los antecedentes de la investigación, hipótesis y objetivos, en el segundo capítulo se desarrolla el marco teórico de la investigación, una compilación del estado del arte relacionado a protección sísmica, el tercer capítulo explica el modelo matemático de los dispositivos así como las configuraciones existentes, en el cuarto capítulo se desarrolla la metodología de la investigación, en el quinto capítulo se analiza el caso de estudio y se plantea una propuesta de reforzamiento. En el sexto y sétimo capítulo se desarrollan las conclusiones y recomendaciones, respectivamente. / Currently, there are many structures of great importance and functionality (hospitals, schools, among others) that are home to a large number of people and which are expected to remain operational before a severe seismic event; however, many of these essential buildings have been built with old seismic codes, which may not have the current requirements for strength and rigidity. So they could fail or have a deficient behavior against moderate and / or severe earthquakes. Thus, this is how the research deals with one of the blocks of the Luis Negreiros Hospital as a case study, in which a seismic analysis is developed and its reinforcement is proposed with seismic protection devices, especially viscous fluid dissipaters, which absorbs the input energy of the earthquake and increase the damping of the structure, which allows to achieve good behavior during the action of mild or moderate earthquakes. The research consists of 6 chapters, in the first chapter the background of the research, hypotheses and objectives is explained, in the second chapter the theoretical framework of the research is developed, a compilation of the state of the art related to seismic protection, the third chapter explains the mathematical model of the devices as well as the existing configurations, in the fourth chapter the research methodology is developed, in the fifth chapter the case study is analyzed and a reinforcement proposal is proposed. In the sixth and seventh chapter the conclusions and recommendations are developed, respectively. / Tesis

En la actualidad, una de las variables de mayor relevancia en el proyecto de puentes de ferrocarril de alta velocidad es la aceleración vertical del tablero, cuyo valor máximo se ve limitado por la normativa vigente y constituye uno de los Estados Límites de Servicio (ELS) libado a la seguridad del tráfico. En especial, los puentes isostáticos de luces medias-cortas y situados en líneras de ferrocarril convencionales son los más susceptibles de experimentar vibraciones inadmisibles, causadas por la aparición de fenómenos de resonancia ante el progresivo aumento de la velocidad de circulación de los trenes. El problema de vibraciones excesivas ha llevado a que se tome la decisión de sustituir algunos tableros de puentes antiguos para mejorar su comportamiento dinámico ante los nuevos requerimientos de tráfico. Esta decisión debe tomarse sobre la base de un cálculo riguroso y acorde a la normatiiva. El modelo numérico a utilizar es, por tanto, un factor clave que queda a elección del calculista del puente. Tradicionalmente se han empleado modelos de viga simplemente apoyada para el cálculo dinámico de los tableros isostáticos, una aproximación ventajosa en términos de costes computaciones aunque podrá no ser suficiente para los puentes de vía doble, debido a la contribución de las formas modales tridimensionales. Otra práctica frecuente en la modelización de estos tableros es la de despreciar el efecto de los apoyos elásticos (neoprenos) situados en los estribos, una tendencia que se ha extendido a los modelos de eparrillado y de placa ortórtropa. En el marco de esta Tesis Doctoral se analiza la influencia de estas prácticas habituales de modelización en la verificación del ELS de la aceleración vertical, a través del estudio del comportamiento dinámico de un conjunto de puentes isostáticos de diferentes tipologías y relaciones anchura/luz. Los tableros seleccionados se han modelizado empleando modelos numéricos de elementos finitos espaciales, basados en la aproximac / Moliner Cabedo, E. (2012). Comportamiento dinámico de puentes de ferrocarril para tráfico de alta velocidad y reacondicionamiento mediante disipadores viscoelásticos pasivos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16697 / Palancia

[ES] En esta tesis se plasma un ejemplo paradigmático de Matemática Industrial: se define un problema real de enorme interés actual, se presenta un modelo matemático del mismo, se resuelve numéricamente mediante métodos de elementos Finitos, se realiza diferentes prototipos y se verifican experimentalmente las predicciones teóricas; además, en este caso particular, los prototipos aquí analizados se llevaron al mercado, cerrando un ciclo que se inicia con el modelado matemático y se termina con la transferencia a la sociedad de una solución competitiva a un problema real. El problema que se aborda en esta tesis se enmarca en el desarrollo de soluciones de iluminación basadas en tecnología de diodos emisores de luz (LED, por su abreviación en inglés) de alta potencia. De hecho, el problema que se afronta es el desarrollo de disipadores pasivos de calor que garanticen la correcta evacuación del calor producido en el dispositivo LED y aseguren su adecuado funcionamiento. Para ello, se modela el problema de transferencia de calor (incluyendo conducción, radiación y convección) en diferentes prototipos, se resuelve con técnicas de Elementos Finitos y se optimizan los diseños propuestos, garantizando siempre que la temperatura de operación del chip LED sea correcta. Una vez realizado este análisis teórico, se construyen los prototipos y se verifican experimentalmente las predicciones realizadas. Por último, en los anexos se recoge una serie de aportaciones complementarias: una sobre el gas de van der Waals y la Geometría de Contacto y otras dos sobre la convergencia de métodos iterativos. / [CA] En aquesta tesi es plasma un exemple paradigmàtic de Matemàtica Industrial: es defineix un problema real d'enorme interès actual, es presenta un model matemàtic del mateix, es resol numèricament mitjançant mètodes d'Elements Finits, es realitza diferents prototips i es verifiquen experimentalment les prediccions teòriques; a més, en aquest cas particular, els prototips aquí analitzats es van dur a mercat, tancant un cicle que s'inicia amb el modelatge matemàtic i s'acaba amb la transferència a la societat d'una solució competitiva a un problema real. El problema que s'aborda en aquesta tesi s'emmarca en el desenvolupament de solucions d'il·luminació basades en tecnologia LED d'alta potència. De fet, el problema que s'afronta és el desenvolupament de dissipadors passius de calor que garanteixin la correcta evacuació de la calor produïda da en el dispositiu LED i assegurin la seva adequat funcionament. Per a això, es modela el problema de transferència de calor (incloent conducció, radiació i convecció) en diferents prototips, es resol amb tècniques d'Elements Finits i s'optimitzen els dissenys proposats, garantint sempre que la temperatura d'operació de l'xip LED sigui correcta. Un cop realitzat aquest anàlisi teòrica, es construeixen els prototips i es verifiquen experimentalment les prediccions realitzades. Finalment, en els annexos es recull una sèrie d'aportacions complementàries: una sobre el gas de van der Waals i la Geometria de Contacte i dues sobre la convergència de mètodes iteratius. / [EN] In this thesis, a paradigmatic example of Industrial Mathematics is captured: a real problem of enormous current interest is defined, a mathematical model of it is presented, it is solved numerically using Finite Element methods, different prototypes are made and the theoretical predictions are experimentally verified; Furthermore, in this particular case, the prototypes analyzed here were brought to the market, closing a cycle that begins with mathematical modeling and ends with the transfer to society of a competitive solution to a real problem. The problem addressed in this thesis is part of the development of lighting solutions based on high-power LED technology. In fact, the problem being faced is the development of passive heat sinks that guarantee the correct evacuation of the heat produced in the LED device and ensure its proper operation. For this, the heat transfer problem (including conduction, radiation and convection) is modeled in different prototypes, it is solved with Finite Element techniques and the proposed designs are optimized, always guaranteeing that the operating temperature of the LED chip is correct. Once this theoretical analysis has been carried out, the prototypes are built and the predictions made are experimentally verified. Finally, the annexes contain a series of complementary contributions: one on van der Waals gas and Contact Geometry and two others on the convergence of iterative methods. / A la Secretarıa de Educación Superior, Ciencia,Tecnología e Innovación (SENESCYT) por el apoyo económico para poder realizar mis estudios en el extranjero con el fin de fortalecer el talento humano en el Ecuador. / Alarcón Correa, DF. (2020). Modelado matemático y simulación numérica de disipadores de calor para luminarias LED. Aplicaciones a alumbrado público [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/155989 / TESIS