Los docentes y estudiantes adscritos a esta línea de investigación trabajan en temas complejos relacionados con el comportamiento de sólidos y la respuesta de estructuras, tanto en el rango lineal como en el no lineal, cuando se sujetan a una amplia gama de solicitaciones de diversa naturaleza. Específicamente, en el ámbito de los sólidos se desarrollan modelos de comportamiento para fenómenos de elasticidad, viscosidad, plasticidad, daño y agrietamiento, fractura, porosidad, etc. adaptados a materiales ingenieriles como son metales y aleaciones, cerámicos, geotécnicos, poliméricos, híbridos, mixtos, funcionales, entre otros.
En lo que respecta a los fenómenos estructurales, se estudian problemas de inestabilidad y pandeo, de contacto y condiciones límite cambiantes, de deformabilidad a largo plazo (deformaciones diferidas o creep, asentamientos, consolidación), así como fenómenos vibratorios de tipo impulsivo, periódico, forzado, etc. En lo que se refiere a las solicitaciones, dependiendo de su naturaleza se abordan excitaciones y cargas inducidas por condiciones extremas (producidas por sismo, viento, explosión, inundación, incendio, etc.) o en condiciones ordinarias (cargas sostenidas o variables a largo plazo, efectos térmicos, efectos dinámicos, etc.).
Se abordarán temas relacionados con la tecnología de materiales principalmente basados en cemento, con atención especial en los aspectos de resistencia mecánica, transporte de agentes agresivos presentes en el ambiente, corrosión del acero de refuerzo o presfuerzo y su impacto en la resistencia de las estructuras, reología de concretos y morteros altamente fluidos, así como la incorporación de aditivos químicos y subproductos minerales de origen industrial y natural para la producción de concreto ordinario y de alto desempeño durable y sostenible.
También se abordará el estudio de nuevos materiales sostenibles para la industria de la construcción, entre otras; así como el estudio de las propiedades mecánicas, térmicas y reológicas de los materiales sostenibles obtenidos a partir de biopolímeros que presentan biodegradabilidad, y que pueden ser procesados bajo ciclos de sustentabilidad, tales como las fibras naturales (vegetales y animales) o los polímeros de origen natural o sintético. Adicionalmente, el estudio de los materiales compuestos, entre materiales sostenibles y los tradicionalmente utilizados en las estructuras civiles, también serán considerados en esta línea de investigación.
Se estudiarán procesos de deterioro de materiales tanto en laboratorio como en estructuras reales, a través de técnicas de inspección tradicionales y técnicas no destructivas. En estas últimas se innovará la adquisición, el procesamiento y las técnicas de análisis de señales empleadas para mejorar la descripción de las características físicas y químicas de materiales.
Adicionalmente, aprovechando la sinergia que se generará a partir del doctorado propuesto, se busca la investigación interdisciplinaria de los materiales, por ejemplo, estudiar el fenómeno de corrosión u otros procesos considerando un enfoque probabilista, incluyendo investigadores de la LGAC “Análisis de Riesgos, Confiabilidad y Resiliencia”, o la simulación de la difusión de agentes agresivos al concreto mediante modelos basados en elementos finitos o similares, incluyendo conocimientos de la LGAC “Mecánica de Fluidos, Medios Porosos y Fenómenos Ambientales” y “Métodos y Técnicas de la Mecánica Computacional”.
Se abordarán temas relacionados con problemas ambientales y se propondrán soluciones innovadoras, apoyadas en el conocimiento de frontera desarrollado en esta línea. Entre los distintos problemas a estudiar se encuentran el flujo de líquidos sobre superficies, incluyendo inundaciones causadas en zonas costeras, en áreas urbanas o donde se ubiquen otras instalaciones de interés cercanas a ríos. También se estudiará el flujo de líquidos en medios porosos, por ejemplo, la contaminación de mantos freáticos, dispersión de contaminantes en fluidos. Los escenarios mencionados serán simulados mediante modelación numérica, con la finalidad de elaborar soluciones, planes de evacuación y/o contingencia, de manera que se disminuyan los riesgos asociados.
Tiene como objetivo generar y desarrollar conocimientos en metodologías fisicomatemáticas, algorítmicas y numéricas del ámbito de la Mecánica Computacional, con el fin de realizar la concepción, implementación, adopción y adaptación de distintas técnicas computacionales; las cuales son necesarias para el uso, desarrollo, evaluación e interpretación de códigos y plataformas computacionales diversas que se aplican para la resolución de problemas de ingeniería. Específicamente, se contempla utilizar, desarrollar e incrementar el conocimiento en los siguientes métodos de análisis numérico y sus derivaciones: Método de los Elementos Finitos; Método de Diferencias Finitas; Método de los Volúmenes Finitos; Método de los Elementos de Frontera; Métodos ALE: Arbitrary Lagrange-Euler Method; Métodos de los Elementos Discretos; Método SPH: Smoothed Particle Hydrodynamics; entre otros.
Uno de los principales retos en esta línea de investigación es disminuir la brecha tecnológica entre los usuarios y los creadores de programas de modelado, análisis y simulación computacional, por lo que se requiere formar recursos humanos con la capacidad para concebir, desarrollar, implementar, probar y ejecutar programas y aplicaciones computacionales; esto traerá entre otros beneficios, el cubrir la necesidad del sector productivo de evaluar, contrastar, medir, e interpretar los resultados generados en programas de cómputo específicos para la resolución sofisticada y avanzada de problemas comunes y complejos en las diferentes ramas de la ingeniería. Se aplica también al procesamiento de señales dinámicas y al monitoreo de la salud estructural de edificaciones con base en las mediciones dinámicas para calibrar modelos computacionales complejos de estructuras civiles.
Aquí se enfatiza que para lograr los objetivos mencionados es importante la colaboración ya establecida a través de un proyecto CONAHCYT que nació de un extinto fideicomiso de hidrocarburos, denominado ENERXICO “Energía para México”, donde se estableció colaboración entre instituciones en México y la Unión Europea. Aquí del lado mexicano destacan el CINVESTAV, el ININ, la UAM, el IINGEN, el IMP y PEMEX, donde a través de este grupo se tiene acceso al centro de supercómputo denominado ABACUS y administrado por el CINVESTAV.
Se considera que la experiencia que dejó este proyecto permite establecer colaboraciones con otras instituciones como el CENAPRED (Centro Nacional de Prevención de Desastres), donde el cuerpo académico ya conoce sus áreas de especialización, y proyectos de investigación relevantes y enfoques de trabajo, lo cual muestra que hay una alineación con los intereses del doctorado. Lo anterior se verá fortalecido al asistir a eventos y conferencias organizados por el CENAPRED y el CINVESTAV, o en los que estén presentes. Esto nos brinda oportunidades para establecer contactos directos con investigadores y profesionales de esas instituciones.
Es evidente que todo esto es con la finalidad de realizar propuestas de colaboración detallada que destaquen los beneficios mutuos y describa claramente los objetivos, actividades y recursos necesarios para la colaboración. De manera conjunta se explorará el financiamiento de estas propuestas que puedan respaldar la colaboración con estas instituciones.
Todas estas líneas de investigación son consistentes con determinar la consecuencia esperada por someter a peligro un sistema durante su ciclo de vida, a la tumba o de reciclaje. El sistema considerado puede ser mecánico, geográfico, social o ambiental, estableciendo su complejidad tan alta como se requiera. El peligro es el resultado de exponer el sistema a un ambiente, determinista o aleatorio, que le cause daño, el cual se puede clasificar en estados que indiquen por ejemplo su nivel de deterioro, su funcionalidad, o su colapso.
La línea de riesgo, confiabilidad y resiliencia es transversal a todas las líneas que se ofrecen en el doctorado, permitiendo la posibilidad de evaluar en cada línea, el costo-beneficio que la ingeniería y su desempeño tengan en la sociedad, y determinar si una obra es sustentable, eficiente, factible y/o segura. Las técnicas de evaluación usarán, estadísticas de datos disponibles, modelos matemáticos y computacionales, así como la teoría necesaria para realizarla.