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EXPERIMENT DESIGN FOR CIVIL ENGINEERING. Methods and Examples

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Referencia: Código 10464


DESCRIPCIÓN:

Marzo de 2023  - Francis J. Hopcroft, Abigail J. Charest  -  Refª 10464

CONTENIDO:

Francis J. Hopcroft, Abigail J. Charest

Marzo de 2023       Páginas: 422

Código 10464      ISBN/EAN: 9781032382005

Book Description

Experiment Design for Civil Engineering provides guidance to students and practicing civil engineers on how to design a civil engineering experiment that will produce useful and unassailable results. It includes a long list of complete experiment designs that students can perform in the laboratory at most universities and that many consulting engineers can do in corporate laboratories. These experiments also provide a way to evaluate a new design against an existing experiment to determine what information is most appropriate in each section and how to format the data for the most effective outcome. Interpretation of output data is discussed, along with uncertainty, as well as optimal presentation of the data to others.

The content of the first 8 chapters is similar in format to authors' recent title, Experiment Design for Environmental Engineering: Methods and Examples (CRC Press, 2022) and has been revised for civil engineers. This textbook:

    • Fills in the gap in ABET requirements to teach experiment design.
    • Provides a standardized approach to experiment design that can work for any experiment.
    • Includes completed experiment designs suitable for college laboratory and professional applications.
    • Shows how to organize experimental data as it is collected to optimize usefulness.
  • Provides templates for design of the experiment and for presenting the resulting data to technical and nontechnical audiences or clients.

Table of Contents

1. Introduction. 2. How to Design an Engineering Experiment. 2.1 Defining the Question to be Answered. 2.2 Defining the Variables Involved in the Questions. 2.3 Measuring and Controlling the Variables. 2.4  Evaluation of Potential Interferences that can Occur. 2.5 Minimizing, Avoiding, or Accounting for the Effects of Interferences. 2.6 Sensitivity Analyses of Experimental Data. 2.7 Safety Considerations in Experiment Design. 2.8  Ethics Considerations in Experiment Design. 3. Sampling Source Media. 3.1 Sampling Soil or Other Solids. 3.2 Sampling Concrete. 3.3 Sampling Water and Other Liquids. 3.4 Sampling Air and Other Gases. 3.5 Sampling Health and Safety Plans. 4. Expected Outcomes and Interpretation of Data. 4.1 Expected Outcomes. 4.2 Interpretation of Data. 4.3 Uncertainty Considerations. 4.4 Estimating Future Parameter Values. 4.5 Probability. 4.6 Risk. 5. Model Design Methodology. 5.1 Discussion. 5.2 Model Format. 5.3 Experiment Design Format Model. 6. Laboratory Report. 6.1 Conversion of Theory to Experimental Output Data. 6.2 Compare and Contrast Experimental Output Data to Existing Literature. 6.3 Suggested Laboratory Report Template. 7. Effective Presentation of the Data to Others. 7.1 Introduction. 7.2 Presentation of the Presenter. 7.3 Actions at the Podium. 7.4 When There is More Than One Speaker Acting As a Team. 7.5 Presenting the Data. 8. Designing Research Experiment Projects. 8.1 Research to Assess Soft Roadbed Support Soils. 8.2 Research to Develop A Stronger Asphalt Paving Material. 8.3 Research Recommendations. 9. Material and Structural Analysis Experiments. 9.1 Paper Beam Experiment. 9.2 Effects of Live Load on Beam Stresses. 9.3 Thermal Expansion of Metals. 9.4 Distribution Of Tension Forces In Structural Members. 9.5 Density and Specific Gravity (Relative Density) of Wood Using the Volume by Direct Measurement Procedure. 9.6 Density and Specific Gravity (Relative Density) of Wood Using the Volume by Water Immersion Procedure. 9.7 Density and Specific Gravity (Relative Density) of Wood Chips. 9.8 Direct Moisture Content Measurement of Wood by Primary Oven Drying. 10. Concrete Testing Experiments. 10.1 Compressive Strength of Concrete Cylinders. 10.2 K-slump Test for Freshly Mixed Concrete. 10.3 Cone Method Slump Test of Wet Concrete. 10.4 Air Content of Freshly Mixed Concrete by Volumetric Method. 10.5 Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete. 10.6 Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance. 10.7 Effect of Water Content on Concrete Strength. 10.8 Specific Gravity and Absorbance of Coarse Aggregate. 10.9 Specific Gravity and Absorbance of Fine Aggregate. 11. Soil Testing Experiments. 11.1 Water Content of Soil and Rock by Mass. 11.2 Water Content of Soil by Direct Heating. 11.3 Water Content of Soil and Rock by Microwave Heating. 11.4 Density and Unit Weight of Soil by Water Displacement. 11.5 Density and Unit Weight of Soil by Direct Measurement. 11.6 Density and Unit Weight of Soil In-situ by Sand Cone Method. 11.7 Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soil. 11.8 Specific Gravity of Soils by Water Pycnometer. 11.9 Determination of Porosity and Void Ratio in Soil. 11.10 Bulk Density and Voids in Aggregate. 12. Environmental Assessment Experiments. 12.1 Membrane Filtration Technique for Bacteria Testing. 12.2 Multiple Fermentation Tube (MPN) Test for Bacteria. 12.3 Coagulation, Flocculation, and Sedimentation for the Removal of Organic and Inorganic Water Contaminants. 12.4 Jar Test Procedure. 12.5 Gravimetric Determination of Particulate Matter in Air. 12.6 Static Puncture Strength of Geotextiles and Geotextile-Related Products. 12.7 Specific Heat Capacity of Materials. 12.8 Percolation Test Procedure. 13. Fluid Mechanics and Hydraulics Experiments. 13.1 Properties of Fluids. 13.2 Capillary Rise in Tubes and Soils. 13.3 Buoyancy Forces on Submerged Surfaces. 13.4 Siphons. 13.5 Open Channel Flow Measurement by Velocity-Area Method. 13.6 Open Channel Flow Measurement by Thin Plate Weir. 13.7 Determination Of The Horizontal Water Flow Rate Through A Geosynthetic Screening Material.

Descripción del libro

Diseño de experimentos para ingeniería civil brinda orientación a estudiantes e ingenieros civiles en ejercicio sobre cómo diseñar un experimento de ingeniería civil que producirá resultados útiles e incuestionables. Incluye una larga lista de diseños de experimentos completos que los estudiantes pueden realizar en el laboratorio de la mayoría de las universidades y que muchos ingenieros consultores pueden realizar en laboratorios corporativos. Estos experimentos también proporcionan una forma de evaluar un nuevo diseño frente a un experimento existente para determinar qué información es más adecuada en cada sección y cómo formatear los datos para obtener el resultado más eficaz. Se discute la interpretación de los datos de salida, junto con la incertidumbre, así como la presentación óptima de los datos a otros.

El contenido de los primeros 8 capítulos tiene un formato similar al título reciente de los autores, Diseño de experimentos para ingeniería ambiental: métodos y ejemplos (CRC Press, 2022) y ha sido revisado para ingenieros civiles. este libro de texto:

    • Llena el vacío en los requisitos de ABET para enseñar diseño de experimentos.
    • Proporciona un enfoque estandarizado para el diseño de experimentos que puede funcionar para cualquier experimento.
    • Incluye diseños de experimentos completos adecuados para laboratorios universitarios y aplicaciones profesionales.
    • Muestra cómo organizar los datos experimentales a medida que se recopilan para optimizar la utilidad.
  • Proporciona plantillas para el diseño del experimento y para presentar los datos resultantes a audiencias o clientes técnicos y no técnicos.

Tabla de contenido

1. Introducción. 2. Cómo diseñar un experimento de ingeniería. 2.1 Definición de la pregunta a responder. 2.2 Definición de las variables involucradas en las preguntas. 2.3 Medición y Control de las Variables. 2.4 Evaluación de las Potenciales Interferencias que pueden Ocurrir. 2.5 Minimizar, evitar o contabilizar los efectos de las interferencias. 2.6 Análisis de sensibilidad de datos experimentales. 2.7 Consideraciones de seguridad en el diseño de experimentos. 2.8 Consideraciones éticas en el diseño de experimentos. 3. Muestreo de medios de origen. 3.1 Muestreo de suelo u otros sólidos. 3.2 Muestreo de Concreto. 3.3 Muestreo de agua y otros líquidos. 3.4 Muestreo de aire y otros gases. 3.5 Muestreo de Planes de Seguridad y Salud. 4. Resultados esperados e interpretación de los datos. 4.1 Resultados esperados. 4.2 Interpretación de los Datos. 4.3 Consideraciones de incertidumbre. 4.4 Estimación de valores de parámetros futuros. 4. 5 Probabilidad. 4.6 Riesgo. 5. Metodología de Diseño de Modelos. 5.1 Discusión. 5.2 Formato del Modelo. 5.3 Modelo de formato de diseño de experimentos. 6. Informe de laboratorio. 6.1 Conversión de la teoría a datos de salida experimentales. 6.2 Comparar y contrastar los datos de resultados experimentales con la literatura existente. 6.3 Plantilla de informe de laboratorio sugerida. 7. Presentación efectiva de los datos a terceros. 7.1 Introducción. 7.2 Presentación del Ponente. 7.3 Acciones en el Podio. 7.4 Cuando hay más de un orador actuando en equipo. 7.5 Presentación de los datos. 8. Diseño de Proyectos Experimentales de Investigación. 8.1 Investigación para evaluar los suelos blandos de soporte de firmes de carreteras. 8.2 Investigación para desarrollar un material de pavimentación de asfalto más resistente. 8.3 Recomendaciones de investigación. 9. Experimentos de análisis estructural y de materiales. 9.1 Experimento con haz de papel. 9.2 Efectos de la carga viva en las tensiones de la viga. 9. 3 Expansión Térmica de Metales. 9.4 Distribución de las fuerzas de tensión en elementos estructurales. 9.5 Densidad y Gravedad Específica (Densidad Relativa) de la Madera Utilizando el Volumen por Procedimiento de Medición Directa. 9.6 Densidad y gravedad específica (densidad relativa) de la madera utilizando el procedimiento de volumen por inmersión en agua. 9.7 Densidad y gravedad específica (densidad relativa) de astillas de madera. 9.8 Medición directa del contenido de humedad de la madera mediante secado primario en horno. 10. Experimentos de ensayo de hormigón. 10.1 Resistencia a la Compresión de Cilindros de Concreto. 10.2 Prueba K-slump para concreto recién mezclado. 10.3 Prueba de asentamiento del método del cono de concreto húmedo. 10.4 Contenido de aire del concreto recién mezclado por método volumétrico. 10.5 Densidad (peso unitario), rendimiento y contenido de aire (gravimétrico) del concreto. 10.6 Tiempo de Fraguado de Mezclas de Concreto por Resistencia a la Penetración. 10 7 Efecto del Contenido de Agua en la Resistencia del Concreto. 10.8 Gravedad específica y absorbancia del agregado grueso. 10.9 Gravedad específica y absorbancia del agregado fino. 11. Experimentos de prueba de suelo. 11.1 Contenido de agua del suelo y roca por masa. 11.2 Contenido de agua del suelo por calentamiento directo. 11.3 Contenido de agua del suelo y las rocas por calentamiento con microondas. 11.4 Densidad y Peso Unitario del Suelo por Desplazamiento de Agua. 11.5 Densidad y peso unitario del suelo por medición directa. 11.6 Densidad y peso unitario del suelo in situ por el método del cono de arena. 11.7 Límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad del suelo. 11.8 Gravedad específica de suelos por picnómetro de agua. 11.9 Determinación de la porosidad y la relación de vacíos en el suelo. 11.10 Densidad aparente y vacíos en agregados. 12. Experimentos de Evaluación Ambiental. 12.1 Técnica de filtración por membrana para pruebas de bacterias. 12 2 Prueba de tubo de fermentación múltiple (MPN) para bacterias. 12.3 Coagulación, floculación y sedimentación para la eliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos del agua. 12.4 Procedimiento de prueba de jarra. 12.5 Determinación gravimétrica de material particulado en el aire. 12.6 Resistencia a la punción estática de geotextiles y productos relacionados con geotextiles. 12.7 Capacidad calorífica específica de los materiales. 12.8 Procedimiento de prueba de percolación. 13. Experimentos de Mecánica de Fluidos e Hidráulica. 13.1 Propiedades de los Fluidos. 13.2 Ascenso Capilar en Tubos y Suelos. 13.3 Fuerzas de flotabilidad en superficies sumergidas. 13.4 Sifones. 13.5 Medición de flujo en canal abierto por el método de área de velocidad. 13.6 Medición de caudal en canal abierto mediante vertedero de placa delgada. 13.7 Determinación del caudal de agua horizontal a través de un material de cribado geosintético y Sedimentación para la Eliminación de Contaminantes Orgánicos e Inorgánicos del Agua. 12.4 Procedimiento de prueba de jarra. 12.5 Determinación gravimétrica de material particulado en el aire. 12.6 Resistencia a la punción estática de geotextiles y productos relacionados con geotextiles. 12.7 Capacidad calorífica específica de los materiales. 12.8 Procedimiento de prueba de percolación. 13. Experimentos de Mecánica de Fluidos e Hidráulica. 13.1 Propiedades de los Fluidos. 13.2 Ascenso Capilar en Tubos y Suelos. 13.3 Fuerzas de flotabilidad en superficies sumergidas. 13.4 Sifones. 13.5 Medición de flujo en canal abierto por el método de área de velocidad. 13.6 Medición de caudal en canal abierto mediante vertedero de placa delgada. 13.7 Determinación del caudal de agua horizontal a través de un material de cribado geosintético y Sedimentación para la Eliminación de Contaminantes Orgánicos e Inorgánicos del Agua. 12.4 Procedimiento de prueba de jarra. 12.5 Determinación gravimétrica de material particulado en el aire. 12.6 Resistencia a la punción estática de geotextiles y productos relacionados con geotextiles. 12.7 Capacidad calorífica específica de los materiales. 12.8 Procedimiento de prueba de percolación. 13. Experimentos de Mecánica de Fluidos e Hidráulica. 13.1 Propiedades de los Fluidos. 13.2 Ascenso Capilar en Tubos y Suelos. 13.3 Fuerzas de flotabilidad en superficies sumergidas. 13.4 Sifones. 13.5 Medición de flujo en canal abierto por el método de área de velocidad. 13.6 Medición de caudal en canal abierto mediante vertedero de placa delgada. 13.7 Determinación del caudal de agua horizontal a través de un material de cribado geosintético 12.6 Resistencia a la punción estática de geotextiles y productos relacionados con geotextiles. 12.7 Capacidad calorífica específica de los materiales. 12.8 Procedimiento de prueba de percolación. 13. Experimentos de Mecánica de Fluidos e Hidráulica. 13.1 Propiedades de los Fluidos. 13.2 Ascenso Capilar en Tubos y Suelos. 13.3 Fuerzas de flotabilidad en superficies sumergidas. 13.4 Sifones. 13.5 Medición de flujo en canal abierto por el método de área de velocidad. 13.6 Medición de caudal en canal abierto mediante vertedero de placa delgada. 13.7 Determinación del caudal de agua horizontal a través de un material de cribado geosintético 12.6 Resistencia a la punción estática de geotextiles y productos relacionados con geotextiles. 12.7 Capacidad calorífica específica de los materiales. 12.8 Procedimiento de prueba de percolación. 13. Experimentos de Mecánica de Fluidos e Hidráulica. 13.1 Propiedades de los Fluidos. 13.2 Ascenso Capilar en Tubos y Suelos. 13.3 Fuerzas de flotabilidad en superficies sumergidas. 13.4 Sifones. 13.5 Medición de flujo en canal abierto por el método de área de velocidad. 13.6 Medición de caudal en canal abierto mediante vertedero de placa delgada. 13.7 Determinación del caudal de agua horizontal a través de un material de cribado geosintético 4 Sifones. 13.5 Medición de flujo en canal abierto por el método de área de velocidad. 13.6 Medición de caudal en canal abierto mediante vertedero de placa delgada. 13.7 Determinación del caudal de agua horizontal a través de un material de cribado geosintético 4 Sifones. 13.5 Medición de flujo en canal abierto por el método de área de velocidad. 13.6 Medición de caudal en canal abierto mediante vertedero de placa delgada. 13.7 Determinación del caudal de agua horizontal a través de un material de cribado geosintético

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