Líneas de investigación

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GENERAL

Los integrantes y colaboradores del Programa de Ingeniería Estructural realizan investigación teórica, experimental y computacional con el objetivo de determinar las propiedades de materiales constructivos convencionales e innovadores y examinar el comportamiento y diseño de diversos elementos y sistemas estructurales cuando estos son sujetos a una serie de cargas deterministas y probabilísticos, tales como fuego, impacto, sismo y viento. 

Se examinan elementos y sistemas estructurales de diferentes materiales como concreto (colado en sitio, prefabricado y preesforzado),  acero estructural laminado en caliente y doblado en frio, mampostería, madera, concretos y polímeros reforzados con fibras, entre otros.

Se estudian edificaciones para uso gubernamental, residencial, industrial, comercial, deportivo, educativo y cultural y estructuras no habitables como acueductos, puentes, estructuras de parqueos, tanque de almacenamiento de líquidos, monumentos, muros de retención, torres para electrificación y comunicaciones, túneles, señales de tránsito, muelles, rompeolas, silos, represas, estadios, entre otras.

A continuación se presentan las principales líneas de investigación del Programa de Ingeniería Estructural y la Escuela de Ingeniería Civil.  A cada línea de investigación se le han asignado temas generales que brindan una idea de su alcance. 

El listado no es definitivo; más bien esperamos ampliar las líneas y temas para satisfacer las necesidades de investigación del país.  Es por ello que periódicamente estamos  solicitando retroalimentación a la industria de la construcción y a oficinas de ingeniería para definir temas específicos de investigación que sean relevantes a la realidad de Costa Rica y que se podrían desarrollar con apoyo técnico y económico.

Las  principales líneas de investigación se presentan a continuación:

ESCUELA DE MAMPOSTERÍA

Línea de investigación en mampostería

  • Resistencia a cortante de muros
  • Muros de mampostería con elementos de borde
  • Resistencias en muros de mampostería según su ductilidad local
  • Efecto de carga axial, lateral, flexión, cíclica, monolítica y estática
  • Capacidad última de sistemas sismo resistentes
  • Comportamiento estructural y diseño de muros esbeltos y chatos
  • Comportamiento estructural de paredes en forma de “T”
  • Comportamiento estructural de viga bloque
  • Diseño y construcción de tapias
  • Diseño y análisis de naves industriales
  • Análisis y modelaje para el análisis estructural mediante el método de elemento finito
  • Análisis, construcción y diseño de viviendas de mampostería
  • Propiedades geométricas y mecánicas de la mampostería
  • Efectos de control granulométrico y contenido de humedad en la fabricación de bloques
  • Concretos y morteros modificados con polímeros
  • Mortero de pega para bloques de mampostería
  • Sostenibilidad de mampostería modular y apilada
  • Bloques sólidos de arcilla
Link al sitio de la Escuela mamposteria

COMPORTAMIENTO Y DISEÑO DE ESTRUCTURAS

  • Revisión de normativa existente para diseño de elementos y sistemas estructurales
  • Ensayos de modelos estructurales mediante el uso de mesas vibratorias portátiles
  • Ensayos de modelos a escala natural y reducida  de elementos o sistemas estructurales utilizando el piso y muro fuerte
  • Comportamiento y diseño de estructuras utilizando sistemas de control sísmico mediante amortiguamiento pasivo o semi-activo y aislamiento sísmico en la base
  • Comportamiento no lineal de estructuras regulares e irregulares.
  • Comportamiento y diseño de estructuras sujetas a fuerzas de sismo, impacto, viento, líquidos y fuego
  • Control de vibraciones
  • Interacción suelo-estructura y interacción  fluido-estructura.
  • Comportamiento y diseño de estructuras de construcción compuesta (concreto/acero)
  • Análisis de modelos estructurales con Elementos Finitos
  • Desempeño de conexiones rígidas, semirrígidas y flexibles
  • Comportamiento y diseño de sistemas estructurales para edificios altos

EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES

  • Metodologías para detección de daños
  • Evaluación de la condición de materiales estructurales, elementos y sistemas estructurales mediante el uso de ensayos no destructivos
  • Rehabilitación de estructuras utilizando sistemas de control sísmico como amortiguadores pasivos y semi-activos y aislamiento sísmico en la base.
  • Monitoreo de la salud estructural
  • Preservación de estructuras patrimoniales
  • Rehabilitación de elementos estructurales utilizando polímeros reforzados con fibras
  • Metodologías para diseño, evaluación y reparación de sistemas estructurales de concreto, acero, mampostería reforzada o sin reforzar  y madera.

EVALUACIÓN DE SISTEMAS ESTRUCTURALES PARA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDA Y ESCUELAS

  • Comportamiento y diseño de vivienda y escuelas construidas con diferentes sistemas estructurales:
    • Estructura de mampostería
    • Estructura liviana de madera con diferentes tipos de forro
    • Estructura liviana de acero doblado en frio con diferentes tipos de forros
    • Estructura de columnas y paneles horizontales prefabricados de concreto
    • Estructura de paneles verticales prefabricados de concreto
    • Estructura mixta con bambú
    • Estructura de paneles estructurales (concreto lanzado, laminas de acero, laminas de madera) aislados con poliestireno
    • Sistemas estructurales innovadores

MATERIALES ESTRUCTURALES

  • Comportamiento a corto y largo plazo de materiales estructurales como concreto, mampostería, acero, madera, aluminio, plásticos y polímeros.
  • Desarrollo de materiales innovadores amigables con el ambiente.
  • Propiedades, comportamiento y durabilidad de concretos de alto desempeño, auto-compactantes y concretos elaborados con agregados ligeros
  • Diseño de materiales a partir de residuos o material reciclado
  • Comportamiento a largo plazo de materiales cementicios reforzados con fibras
  • Materiales poliméricos compuestos
  • Resistencia y ductilidad de aceros de alto desempeño
  • Propiedades de alambres, cables y torones fabricados de fibra sintética de alta resistencia.
  • Aplicaciones de estructuras poliméricas compuestas sujeta a cargas estáticas y dinámicas
  • Procesos de deterioro tales como: corrosión del acero, ataque de sulfatos, reacción alkali-silica, etc

RIESGO Y CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL

  • Enfoque probabilístico para evaluar y diseñar estructuras en función del riesgo
  • Caracterizar en forma probabilista el riesgo,
  • la confiabilidad de estructuras ante eventos naturales tales como sismos, inundaciones,  huracanes y tsunamis.
  • Zonificación sísmica, leyes de atenuación y riesgo sísmico
  • Vulnerabilidad estructural, por medio de Índices de daño o probabilidad de falla, en función de la intensidad del riesgo.

ESTRUCTURAS INTELIGENTES

  • Sensores, procesamiento de datos y dispositivos de comunicación que registran y comunican la respuesta estructural.
  • Uso de actuadores, amortiguadores  u otros dispositivos de control para modificar la respuesta estructural.