Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Probabilistic assessment of the structural safety of a type of bolted and welded connections for seismic zones

The findings about the fragile behavior of steel welded connections after the Northridge 1994 earthquake, specially for frames designed to withstand lateral force, has brought an amount of new attention to the design and safety issues of the welded connections for structures located on seismic zones. In México, practitioners and designers are facing the problem of the seismic effectiveness of the several kinds of connections as currently proposed for the design of steel structures. A decision must be made to balance the safety required with the costs incurred after exceeding the serviceability limit state. Structural reliability techniques provide the proper framework to include the inherent uncertainties into the design process. Registered motions after the 1985 Mexico City earthquake are properly scaled according to the seismic hazard curve for soft soil in Mexico City. Earthquake occurrence is modeled as a Poisson process and the expected life-cycle cost is taken as the decision criteria. Parametric analyses allow the identification of dominant variables and ranges where one option is more recommendable than the other one. The proposed formulation may support designers and builders on the analyses and justification process towards the selection of the convenient connection type for the seismic zones with soft soil in Mexico City.

Los hallazgos del comportamiento frágil de conexiones soldadas de acero después del temblor de Northridge de 1994, especialmente para marcos diseñados para resistir cargas laterales, ha traído la atención en los aspectos de seguridad y diseño de conexiones soldadas para estructuras localizadas en zonas sísmicas. En México, ingenieros de la práctica y diseñadores se están preguntando cuál será la efectividad sísmica de varias alternativas de conexiones utilizadas en estructuras de acero. Se deben tomar decisiones para equilibrar el nivel requerido de seguridad con los costos en que se incurre cuando se excede un estado límite. Las técnicas de confiabilidad estructural proveen del marco adecuado para incluir explícitamente las incertidumbres inherentes al proceso de diseño. Movimientos del terreno registrados en el temblor de la Ciudad de México de 1985 se escalan apropiadamente de acuerdo a la curva de riesgo sísmico de la zona de suelo blando de México, DF. La ocurrencia de temblores se modela de acuerdo a un proceso de Poisson y se toma como criterio de decisión el costo esperado en el ciclo de vida. El análisis paramétrico permite la identificación de variables dominantes y se identifican rangos en los que una opción, de las conexiones propuestas, es más recomendable que la otra. La formulación propuesta puede apoyar a diseñadores y constructores en el proceso de toma de decisiones acerca de la selección del tipo conveniente de conexión para zonas sísmicas como la Ciudad de México.

Experimental mechanical characterization of steel and polypropylene fiber reinforced concrete

This paper presents the results about the mechanical characterization of steel and polypropylene fiber reinforced concrete to be used in industrial ground floor slabs, assessing parameters such as compressive strength, modulus of elasticity, compressive toughness, flexural strength, flexural toughness, flexural residual strength and fracture energy. The characterization plan consisted in manufacturing cylindrical and prismatic specimens of fiber reinforced concrete, including nine types of fibers: five of steel and four synthetic or polypropylene. Also, non-reinforced concrete samples were mixed as a reference, based on a design of 40 MPa flexural strength concrete used for industrial ground floor slabs. Based on the results, it was observed that the shape and length of fibers have influence over flexural strength development and over some other concrete mechanical properties as ductility, since concrete samples made with steel fibers with hooks in its extremes showed a better adherence to concrete, while straight copolymer fiber and wavy polymer fiber showed a better general performance. Finally, it was observed a good correlation between compression toughness values and flexural ones.

En este artículo se presentan los resultados de un estudio experimental de caracterización de concretos reforzados con fibras de acero y polipropileno para ser utilizados en pisos industriales, evaluando parámetros como resistencia a compresión, módulo de elasticidad, tenacidad a compresión, resistencia a flexión, tenacidad a flexión, resistencia residual a flexión y energía de fractura. El programa de ensayos de caracterización consistió en la elaboración de probetas cilíndricas y prismáticas de concreto reforzado con fibras incluyendo nueve tipos de fibras: cinco de acero y cuatro sintéticas o de polipropileno. Asímismo se fabricaron probetas de concreto sin ningún tipo de refuerzo como parámetro de referencia, tomando como base un concreto utilizado para pisos industriales de 40 MPa de resistencia a flexión. De los resultados se observó que la forma y longitud de las fibras tienen influencia en el desarrollo de resistencia a flexión y otras propiedades mecánicas como la ductilidad, ya que la fibra de acero con extremos con ganchos mostró una mejor adherencia con el concreto, mientras que la fibra de copolímero tipo recta y polímeros tipo ondulada generaron un mejor desempeño en el concreto. Finalmente se observó una concordancia entre los valores obtenidos de tenacidad a compresión y a flexión.

3D numerical analysis of composite piled-raft foundation

The piled-raft foundation is one of the major advances in foundation engineering in the last decades. It use has been increased in the last years up to become a common solution to solve large structure foundations. This foundation system has been widely accepted by its efficiency on settlement reduction and favorable economic effect compared to conventional solutions. The aim of this article is to show the behavior of the combined piled-raft foundation taking into account the interaction between its three main elements: raft, soil and pile. The assessment of variation on the length, diameter and spacing of the piles on admissible load capacity is presented. Furthermore their influence on settlement reduction under axial load is referred to. Finally a study of load transfer from superstructure to the soil is performed through a computational numerical experiment developed by using PLAXIS 3D Foundation based on finite element method.

Las losas de cimentación combinadas con pilotes (LCCP) constituyen uno de los principales avances de la ingeniería de cimentaciones en las últimas décadas. Su empleo se ha incrementado en los últimos años a tal punto que se ha convertido en un común denominador para solucionar las cimentaciones de las grandes estructuras. Este sistema ha tenido gran aceptación internacionalmente por la eficiencia en la disminución de los asentamientos y por el efecto económico favorable si se compara con las soluciones convencionales. El artículo muestra el comportamiento de este sistema de cimentación a partir de considerar la interacción que se genera entre los tres elementos componentes (losa-suelo-pilote). Se evalúa la influencia de la variación de la longitud, el diámetro y el espaciamiento de los pilotes en la capacidad de carga admisible y en la reducción de los asentamientos del sistema bajo carga axial. El estudio de la transferencia de carga desde la superestructura hasta el suelo se sustenta en un experimento numérico, desarrollado mediante el empleo del software PLAXIS 3D Foundation, herramienta computacional basada en el Método de los Elementos Finitos.

Atrazine herbicide removal through a combination of slow sand filtration and granular activated carbon filters

The increased contamination of watercourses by pesticides along with better knowledge of the harmful properties of these pollutants, have increased the interest on the removal of these compounds during treatment of drinking water. Since pesticides consisting of biologically active molecules and hard to remove by conventional water treatment, the use of slow sand filters followed by activated carbon filters may represent an efficient system for water treatment. Considering these aspects, this study aimed to evaluate the efficiency of slow sand filtration and filtration using granular activated carbon (GAC) in the removal of the herbicide atrazine in bench scale and the determination of phenotypic and genotypic composition of the microorganisms involved in this herbicide degradation. The average removal efficiency of atrazine was 97.3% and the registered concentrations on final effluent were lower than the 2/µL permitted by Brazilian legislation for drinking water (Decree no. 518, of march 25 2004), enabling the use of the adopted system in the removal of the evaluated pesticide, ensuring the water quality for its distribution and human consumption.

El aumento de la contaminación de cuerpos hídricos por pesticidas junto con el mejor conocimiento de las propiedades nocivas de esos contaminantes, han incrementado el interés en la remoción de dichos compuestos durante el tratamiento de agua potable. Ya que los pesticidas están constituidos por moléculas biológicamente activas y de difícil remoción mediante el proceso convencional de tratamiento de agua, el uso de filtros lentos de arena seguidos por filtros de carbón activado puede representar un sistema eficiente en el tratamiento del agua. Considerando estos aspectos, el presente estudio tuvo como objetivos evaluar la eficiencia de la filtración lenta y la filtración utilizando carbón activado granular (CAG) en la remoción del herbicida atrazina en escala de laboratorio y determinar la composición fenotípica y genotípica de los microorganismos asociados a la degradación del herbicida. La eficiencia media en la remoción de atrazina fue del 97,3% y las concentraciones registradas en el efluente final durante el 97% del tiempo fueron menores a los 2 µ/L permitidos como valor maximo por la legislacion Brasilera para agua potable (Decreto no. 518, de marzo 25 de 2004), posibilitando el uso del sistema adoptado en la remocion del pesticida, asegurando la calidad del liquido para su distribucion y consumo humano.

Effects of degradation during the processing on morphology and tensile properties of nanocomposites blends of poly (lacti acid) with polyethylene

In the present work, the influence of the degradation during the processing of nanocomposites of poly (lactic acid) (PLA) with montmorillonite and its blends with low density polyethylene as dispersed phase on their morphology and tensile properties was studied. Polymers grafted with maleic anhydride were used as compatibilizer agents. The blends were prepared via melt blending in an internal mixer at 200°C and characterized in terms of solution viscometry of the PLA phase, infrared spectroscopy, and scanning and transmission electron microscopy. Results showed that the processing of PLA produced thermo-mechanical degradation in the polymer and a significant decrease in the viscosity molecular weight of the PLA phase in the different composites. The large sizes of the dispersed phases in the unfilled PLA blends and the low values of the tensile properties could be attributed to the thermo-mechanical degradation of the PLA matrix during its processing. The blends with PLA as matrix and PEBD as dispersed phase exhibited the highest elongation at break. Lower values in tensile properties were obtained in the blend with montmorillonite than those obtained for the blend without the layered clay due probably to the degradation during the processing and also to their morphology.

La presente investigación se centró en el estudio de la influencia de la degradación durante el procesado en la morfología y en las propiedades de tracción de mezclas ricas en poli (ácido láctico) (PLA) premezclado con una nano-carga (montmorillonita), y un polietileno de baja densidad como fase dispersa. Como agentes compatibilizantes se emplearon polímeros funcionalizados con anhídrido maleico. Las mezclas se prepararon en un mezclador interno a 200°C y se caracterizó la fase PLA mediante viscosimetría capilar en solución, espectroscopía infrarroja, y microscopía electrónica de barrido y de transmisión. El procesado del PLA produjo la degradación termo-mecánica del poliéster y una abrupta disminución de su peso molecular en las mezclas mencionadas. Los elevados tamaños de partícula de la fase dispersa en las mezclas sin carga y los bajos valores en las propiedades de tracción se atribuyen a esta degradación. Las mayores elongaciones y esfuerzos a la ruptura fueron obtenidos en las mezclas sin carga independientemente del tipo de compatibilizante usado. Las mezclas con montmorillonita mostraron menores valores en las propiedades de tracción que las mezclas sin carga debido posiblemente a la degradación durante el procesado y al tipo de morfología obtenida.

Holistic approach to improve the energy utilization of Jatropha curcas

Novel holistic approach to the energy utilization of Jatropha curcas L. is easily adaptable to other similar oil crops is presented. The novelty of the approach consists from deshelling, mechanical grinding and especially hot maceration followed by pressure shockwaves. The pressure shockwaves (50 up to 60MPa) were generated by the underwater high voltage discharges (3.5kV, 4W) which caused the rapid expansion of water plasma bubble. The subsequent deep intracellular disintegration increased the oil yield by 11.6% and methane yield from the seedcake by 27.4%. In addition it is proposed to utilize the hot flue gases of 490°C from the combustion engine at the cogeneration unit linked to the biogas station to charcoal the fermentation residue. This way was succesfully obtained biochar for soil enrichment, heating or other purposes.

Se presenta enfoque holítico de la utilización de la energía de Jatropha curcas L., fácilmente adaptable a cultivos similares. El enfoque consiste de molimiento y maceración caliente, seguida por ondas de choque de presión generadas con altas descargas de tensión, en condiciones de agua. Así la desintegración intracelular aumenta el rendimiento de aceite en un 11,6% y el rendimiento de metano a partir de la torta de prensa en un 27,4%. Además, se propone utilizar los gases calientes de combustión de 490°C del motor de combustión a la cogeneración y el residuo de la fermentación para la producción de carbón vegetal.

Efficient RS (255, k) encoder over reconfigurable systems

This study is based on obtaining an optimized model for the Reed Solomon encoder design and efficiency analysis. First comes the introduction of the mathematical model of the encoder, followed by a description of the object of study encoder RS (255, k) in hardware description language, VHDL (hardware description language VHSIC) with the functional description of each one of its components, including the multiplier finite Galois field GF (2m) and LFSR (Linear Feedback Shift Register) based on the equations as a result of analyzing the structure and behavior of the encoder optimized finally synthesized the proposed encoder IDE11 Xilinx tool. Finishing, with the comparative analysis of resource consumption, validation of the proposed optimization model. Among the results are the mathematical equations were derived for efficient encoder over reconfigurable systems, validating the behavior of simulated design and synthesis that demonstrate the effectiveness of the design compared to other studies. Thus we can conclude that it was parallel processing of multiple components and saves hardware resources in the system through the proposed model.

La presente investigación está basada en la obtención de un modelo optimizado para el diseño del Codificador RS-Reed Solomon, orientado a sistemas reconfigurables. En primer lugar se realizó la descripción del codificador objeto de estudio RS(255,k), bajo Lenguaje Descriptor de Hardware, VHDL (VHSIC hardware description language), con la descripción funcional de cada uno de sus componentes, destacando entre ellos el multiplicador en campos finitos de Galois - GF(2m) y el LFSR (Linear Feedback Shift Register), analizando su estructura y comportamiento para hallar un modelo del Codificador optimizado, finalmente, se sintetizó el diseño del codificador a través del IDE Xilinx 11, para el análisis comparativo del consumo de recursos Hardware, validando la optimización del modelo propuesto. Entre los resultados podemos mencionar que, se obtuvieron las ecuaciones matemáticas que soportan el modelo del CESRCodificador Eficiente para Sistemas Reconfigurables, la validación del comportamiento del diseño simulado y los reportes de síntesis que evidencian la eficiencia del diseño respecto a otros estudios, de lo que podemos concluir que se alcanzó un procesamiento paralelo del componente multiplicador y un ahorro de recursos de hardware en el sistema.

Influence of gravity on heavy particle statistics in turbulent channel and pipe flow at matched Kàrmàn number

In this work, we use large eddy simulations (LES) and Lagrangian tracking to study the influence of gravity on particle statistics in a fully developed turbulent upward/downward flow in a vertical channel and pipe at matched Kàrmàn number. Only drag and gravity are considered in the equation of motion for solid particles, which are assumed to have no influence on the flow field. Particle interactions with the wall are fully elastic. Our findings obtained from the particle statistics confirm that: (i) the gravity seems to modify both the quantitative and qualitative behavior of the particle distribution and statistics of the particle velocity in wall normal direction; (ii) however, only the quantitative behavior of velocity particle in streamwise direction and the root mean square of velocity components is modified; (iii) the statistics of fluid and particles coincide very well near the wall in channel and pipe flow with equal Kàrmàn number; (iv) pipe curvature seems to have quantitative and qualitative influence on the particle velocity and on the particle concentration in wall normal direction.

En este trabajo se ha usado el modelo de simulación de grandes escalas y un método de seguimiento Lagrangiano, para estudiar la influencia de la gravedad sobre las estadísticas de velocidad de las partículas en un canal y una tubería, ambos con el mismo número de Kárman. Sobre las partículas actúan solo las fuerzas de arrastre y gravedad y su influencia sobre el flujo no es considerada; el flujo de la fase de transporte es turbulento y completamente desarrollado. Nuestros hallazgos confirman que: (i) la gravedad parece modificar en forma cualitativa y cuantitativa la distribución y velocidad promedio de las partículas en dirección normal a la pared; (ii) solo se modifican cualitativamente las estadísticas velocidad de las partículas en dirección axial; (iii) las estadísticas de velocidad del fluido y las partículas coinciden muy cerca de la pared; (iv) la geometría cilíndrica parece influenciar cualitativa y cuantitativamente la velocidad y distribución de partículas en dirección normal a la pared.

Certain fractional integral inequalities involving the Gauss hypergeometric function

By making use of the fractional integral operators involving the Gauss hypergeometric function, we establish certain new fractional integral inequalities for synchronous functions which are related to the Chebyshev functional. Some consequent results and special cases of the main results are also pointed out.

Usando operadores integrales fraccionales que involucran la función hipergeométrica de Gauss, se establecen ciertas nuevas desigualdades integrales fraccionales para funciones sincrónicas, relacionadas con la funcional Chebyshev. Algunos resultados particulares y casos especiales de los resultados principales son también presentados.

Root-cause analysis in the aftersales management

This article focuses on one of the steps proposed by the authors as a framework for improving the management of post-sale service. Specifically, the referred step tries to apply root cause analysis of failures to improve the organization of warranty support. This analysis can help make better decisions within the scope of after-sales service, for example, whether a particular incident should be treated under warranty or not. This article begins with an introduction to the current concept of warranty, briefly describing the proposed framework and the relevant literature related to such customer service. Thus, the reader can place the step to be developed in a context of useful tools and methodologies for the management of postsale service. Therefore, the main aspects of Root Cause Analysis are defined with the intention to apply these concepts in the management of those incidents reported by the user. With this objective, this article aims to adapt a developed and applied tool of the maintenance management (Root Cause Analysis) to a new field, in this case, the customer service. At the end of this article the main contributions for this work are summarized.

Este documento se centra en una de las etapas propuestas por los autores como marco de referencia para mejorar la gestión del servicio post-venta. Concretamente, la etapa referida trata de aplicar el análisis causa-raiz de fallos para la mejora de la organización de las asistencias en garantía. Dicho análisis permitetomar mejores decisiones dentro del ámbito del servicio post-venta como, por ejemplo, saber si una determinada incidencia debe ser tratada en garantía o no. A tal efecto, el artículo comienza con una introducción a la noción actual de garantía, describiendo brevemente la propuesta de marco de referencia y la literatura relevante relacionada con este servicio al cliente. A continuación, los principales aspectos del Análisis Causa-Raiz se definen con el fin de aplicar estos conceptos en la gestión de aquellas incidencias comunicadas por el propio usuario. Con este objetivo, el presente trabajo pretende adaptar una herramienta desarrollada y aplicada en la gestión del mantenimiento(el Análisis Causa-Raíz), a un nuevo campo como es el del servicio de atención al cliente. Al final del documento se presentan las conclusiones donde se resumen las principales aportaciones de este trabajo.