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This paper presents an experimental study on the mechanical behavior of buried pipes subjected to thermal load cycles. Firstly, stresses and deformations are measured experimentally on a buried pipe subjected to monotonic and cyclic thermal loads, hence reproducing the typical operating conditions of buried piping systems. Subsequently, a numerical model is developed using the finite element method, which is validated using the results obtained experimentally. Subsequently, this computational model was used to carry out a parametric study of the influence of the mechanical properties of the soil on the stress state of the system. Finally, from the results obtained experimentally and numerically, it is concluded that the most critical situation in terms of stresses takes place when the pipe is firstly placed into operation, i.e. in the first cycle of thermal load and the other variables studied have little impact.

Debido a su alta resistencia a la corrosión, la fatiga y el bajo peso específico, los materiales compuestos se han desarrollado como una buena alternativa para reemplazar los materiales tradicionales. Se utilizan en el transporte de fluidos, en la rehabilitación y reparación de sistemas a presión en operación y son relativamente fáciles de usar en el sector industrial. Este trabajo muestra el estado del arte en los sistemas de reparación que utilizan reforzamiento de materiales compuestos. Primero, clasifica los sistemas, mostrando los sistemas que están disponibles en el mercado y los compara en términos de sus propiedades mecánicas y procesos de aplicación. En un segundo momento, se presentan y comparan las normas de diseño ASME PCC2 e ISO 24817. Finalmente, se muestran las técnicas experimentales y de simulación utilizadas para su estudio. El trabajo concluye mostrando las posibilidades futuras y desafíos que enfrentan los sistemas de reparación de compuestos en su adopción.

En la actualidad, el sector de la construcción es una de las actividades con mayor impacto, razón por la cual es necesario buscar materiales que contribuyan favorablemente al medioambiente. Con esta premisa, en el presente artículo se estudia la implementación de caucho de neumático reciclado como apoyo elastomérico en vigas simplemente apoyadas. Para tal fin, se desarrollaron tres modelos físicos de puentes de concreto reforzado con diferentes tipos de apoyo: 1) sin apoyos, 2) apoyos en neopreno y 3) apoyos en caucho reciclado, los cuales se sometieron a una prueba de vibración horizontal. Posteriormente, se desarrollaron modelos numéricos equivalentes a los ensayos físicos, y se determinó la influencia del uso de apoyos de caucho reciclado en el comportamiento mecánico de los elementos estructurales. Los resultados indican que la implementación de láminas de caucho reciclado como elementos de apoyo produce una reducción en los esfuerzos internos de los elementos estructurales y un aumento en los desplazamientos de los modelos. Dichos resultados permiten concluir preliminarmente que las láminas de caucho reciclado pueden ser utilizadas en la construcción de apoyos de estructuras de puentes.

En la actualidad existen diferentes opciones para incrementar la resistencia última de vigas esbeltas sujetas a cargas concentradas. Algunas de estas alternativas incluyen el uso de rigidizadores transversales cercanamente espaciados y la utilización de rigidizadores longitudinales. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la resistencia también mejora mediante el uso de rigidizadores tipo delta, los cuales consisten en dos láminas soldadas entre alma de la viga y la aleta cargada. Este trabajo se enfoca en el estudio del comportamiento de pandeo elástico de vigas esbeltas diseñadas con normas AASHTO con rigidizadores tipo delta sometidas a carga concentrada. El estudio se realiza a través del análisis de autovalores usando el método de elementos finitos. Se realiza un análisis paramétrico para determinar la influencia de diferentes variables geométricas sobre el coeficiente de pandeo de la viga. Finalmente, a partir de los resultados obtenidos se sugieren algunas recomendaciones de diseño.

Los andamios son unas estructuras personalizadas, cuyo diseño influye en el crecimiento celular para la reparación del tejido. Sin embargo, aún se encuentran en constante estudio para lograr todos los requerimientos biológicos. En este trabajo se propone una metodología y se evalúa numéricamente, utilizando el método de los elementos finitos, el comportamiento de varios diseños de andamio, Se evalúan diferentes geometrías variando el material (Titanio-Aluminio-Vanadio (Ti6Al4V) y ácido L poliláctico (PLLA) y tamaño del poro. Posteriormente, después de seleccionar los diseños más acordes con la rigidez de la estructura ósea donde se implantarán, se evaluó la viabilidad de los andamios en un ensamble andamio-hueso-placa en dos etapas de sanación. La inicial, cuando no hay hueso dentro del andamio, y la final de reparación, cuando el andamio está lleno de material óseo. Para su evaluación, se propuso una geometría de andamio equivalente utilizando técnicas básicas de homogenización. Se observó que el hueso dentro del andamio de Ti6Al4V, aumenta significativamente las propiedades mecánicas de la zona, pudiendo generarse importantes zonas de concentración de esfuerzo. Esto pone en evidencia la conveniencia de que el andamio sea biodegradable para evitar lesiones posteriores al paciente, debido a la diferencia de rigidez a lo largo del fémur. En esta evaluación se tomaron en cuenta solamente dos materiales biocompatibles como lo son el Ti6Al4V y el ácido L poliláctico (PLLA) (biodegradable). La selección de estos obedeció a la amplia información que existe en la literatura sobre esta afirmación más que a un estudio riguroso de las propiedades de estos.

En este trabajo se evalúa el comportamiento eléctrico de estructuras considerando diferentes materiales conductivos y no conductivos en el sistema poste-cruceta. Para lograr este objetivo, se llevan a cabo ensayos tanto a frecuencia industrial como de impulso tipo descarga atmosférica para diferentes combinaciones de materiales que conforman una estructura típica empleada en el sistema de distribución de Empresas Públicas de Medellín (EPM). A partir de los resultados de los ensayos de tensión de impulso, es posible contrastar estos con los valores de referencia de la tensión de flameo al impulso crítico (CFO) establecidos en la norma IEEE Std. 1410. Finalmente, el comportamiento a frecuencia industrial es verificado por medio de simulaciones de campo electrostático usando el análisis de elementos finitos.

En esta investigación se realiza la modelación tridimensional del miembro residual de un amputado transfemoral que incluye la piel, el tejido graso, el músculo y el fémur residual. Se establecen las condiciones de carga para la fase de apoyo durante el ciclo de la marcha normal, la bipedestación y la marcha por escaleras de un amputado transfemoral de 88 kg y una estatura de 1.7 m. Se realizó un análisis de la incidencia de las condiciones de carga sobre los esfuerzos y deformaciones en el tejido muscular, para establecer su influencia sobre la generación de úlceras por presión internas en el miembro residual del amputado. Del análisis se obtuvo que el esfuerzo a compresión promedio más alto es cercano a 18.6 kPa y la deformación promedio más alta a compresión es de 56.8 %, esto sucede cuando se realiza marcha por escaleras o superficies inclinadas. La mayor concentración de esfuerzo y deformación se presenta en la zona distal del fémur residual en el tejido muscular.

El uso de acero inoxidable en estructuras ha cobrado fuerza en los últimos años debido a su gran relación costo-beneficio en el tiempo, brindando una gran protección a la corrosión, resistencia al fuego y una resistencia a la fluencia mayor que la brindada por los aceros estructurales de uso común en la industria. A pesar de este incremento en su uso todavía existe cierto grado de incertidumbre y desconocimiento de sus aplicaciones, pues los códigos de diseño de acero enfocan su atención en el acero estructural. Por lo tanto, en el presente trabajo se reportan los resultados del estudio numérico de vigas esbeltas de acero inoxidable utilizado en puentes, sometidos a carga concentrada con el objeto de aumentar el estado del arte de esta aplicación en particular. Un modelo por elementos finitos es construido tomando en cuenta el comportamiento no lineal del material y las imperfecciones iniciales (deflexiones en el alma y esfuerzos residuales). El modelo es validado utilizando data experimental encontrada en la literatura, empleando el software comercial MSC.Marc. Posteriormente se realiza un estudio paramétrico de la influencia de la relación de espesores (tf / tw) y relación de zona de carga - largo de viga (ss/a) en la resistencia última. Finalmente, se obtiene que el uso del acero inoxidable presenta ventajas en su comportamiento post-crítico respecto a paneles geométricamente similares de acero estructural, permitiendo la optimización estructural de vigas esbeltas para puentes.

Este trabajo se enfoca en el análisis probabilístico de problemas de estabilidad de taludes y de asentamientos producidos en zapatas rígidas apoyadas en suelos deformables. Para este propósito son estudiados y combinados modelos matemáticos basados en el Método de los Elementos Finitos (MEF), método de Montecarlo (MC) y en el procedimiento de Subdivisión de Media Local (LAS). La metodología LAS se utiliza para generar campos estocásticos que representen apropiadamente las incertidumbres asociadas a las propiedades de los materiales. La utilización del MEF permite obtener la respuesta numérica del problema en términos de desplazamientos y tensiones. La plasticidad del suelo puede ser incluida a través de un algoritmo visco-plástico conjuntamente con el criterio de plastificación de Mohr-Coulomb. Los procedimientos LAS y MEF están incorporados dentro del marco de análisis del método de Montecarlo, donde cada análisis requiere la ejecución de varias simulaciones numéricas del problema en cuestión. Todo esto a fin de cuantificar una probabilidad de falla y el asentamiento más probable a ocurrir en el caso de problemas de cimentaciones. De los estudios realizados, se sugiere utilizar al menos 4000 y 500 simulaciones para los problemas del talud y zapata, respectivamente, a fin de obtener resultados estables y confiables. Los resultados obtenidos muestran que la probabilidad de falla para el talud estudiado está alrededor de 0.18, mientras que el asentamiento más probable a ocurrir para un sistema suelo-zapata en condiciones de servicio está alrededor de 1.96 cm.

El artículo aborda el cálculo de factores de intensidad de tensiones en un caso de mecánica de fractura en placas de acero bajo configuración de carga uniforme. Se explora la sensibilidad del factor de primer modo de intensidad de tensiones KI respecto a las relaciones a/w, a/h, h/w (a: tamaño de fractura inicial, w: ancho de placa, h: distancia vertical entre la fractura y la línea de carga). Se realizan comparaciones de los resultados obtenidos por diferentes metodologías como la analítica obtenida de la literatura, el método de colocación del contorno implementado en el software libre MAXIMA y el método de elementos finitos implementado a través de un modelo en ANSYS. Dado que, el método de colocación del contorno incorpora una solución generalizada por mínimos cuadrados, es posible observar algunos problemas de inestabilidad numérica asociados principalmente a casos en los que el tamaño de la fractura inicial es considerable respecto al ancho de la placa cargada. Los aportes más destacados se dan respecto al análisis de sensibilidad particular del caso, el análisis de problemas de inestabilidad numérica en situaciones específicas de cálculo de KI, implementaciones de códigos en software libre como MAXIMA e implementación de modelos de elementos finitos en ANSYS usando elementos Quarter Point. Los resultados obtenidos se reportan mediante comparaciones numéricas y gráficas del comportamiento del factor KI para las diferentes relaciones estudiadas, bajo las diferentes metodologías. El articulo concluye sobre cuáles son las relaciones significativas en la sensibilidad del factor de intensidad de tensiones KI y el origen de los problemas de inestabilidad numérica del método de colocación mediante el estudio paramétrico asociado al número de condición del sistema de la matriz global del mismo método.

En la actualidad la simulación numérica del comportamiento mecánico de tejidos humanos en el campo de la medicina es un ámbito de estudio que ha despertado gran interés en la comunidad científica. El estudio del comportamiento de dichos tejidos conlleva una gran dificultad, en parte, atribuida al hecho de que el comportamiento de dichos tejidos cambia de paciente a paciente y en numerosas ocasiones no es posible realizar experimentos directos sobre el tejido para determinar sus propiedades elásticas. Para tal fin, en el presente trabajo se propone un método para hallar dichas propiedades asumiendo un modelo constitutivo de Mooney-Rivlin. Dicho método se basa en la información propor- cionada por imágenes médicas en dos situaciones de deformación del órgano y, mediante un proceso de optimización basado en el gradiente se obtienen, con precisión, las propiedades elásticas del modelo constitutivo. Los experimentos numéricos realizados demuestran la validez del método para el ejemplo utilizado.

Se presentan los resultados parciales de un estudio de detección temprana de cáncer de cuello uterino basado en espectroscopía de impedancia eléctrica. En el presente artículo se analiza el área de incidencia de la sonda utilizada para la medición de la bioimpedancia eléctrica en tejido de cuello uterino empleando un modelo basado el método de elementos finitos (FEM). La sonda utilizada corresponde a una sonda tetrapolar propuesta por el Dr Brian Brown de la Universidad de Sheffield, UK, la cual fue utilizada para hacer mediciones en tejido humano In-Vivo. Los resultados obtenidos muestran que la zona de incidencia de la sonda de medición es aproximadamente igual al área transversal de la misma, lo cual sugiere que el estudio histopatológico debe ser realizado a tejido con un área transversal igual a la de la sonda de medición.