Obras y Proyectos es una publicación cuya misión es difundir, promover y fomentar la investigación, contribuyendo al intercambio de conocimientos entre los profesionales de la comunidad de la Ingeniería Civil. Para ello se consideran trabajos originales y científicos, así como notas técnicas orientadas principalmente a mostrar y discutir trabajos y proyectos relevantes. También se presentan trabajos técnicos que muestran innovaciones y aplicaciones utilizadas principalmente por empresas y consultoras involucradas en Ingeniería Civil. De esta forma se desarrollan las ramas clásicas de la Ingeniería Civil, a saber, Estructuras, Hidráulica, Geotecnia, Transporte y Construcción. Además, se consideran otras áreas relacionadas y aplicadas a la Ingeniería Civil como Energía, Medio Ambiente, Geología, Minería, Informática y Tecnología.De esta forma Obras y Proyectos busca la participación de un grupo amplio que abarca desde el mundo universitario, organismos públicos y el mundo empresarial.
Universidad Católica de la Santísma Concepción
Análisis descriptivos de procesos de remoción en masa en Bogotá
Con el objetivo de tener mayores insumos para mejorar el entendimiento del problema de detonación de los procesos de remoción en masa y los factores que influyen sobre éstos, el presente artículo introduce una base de datos de procesos de remoción en masa para Bogotá, construida a partir de informes técnicos elaborados por el Instituto Distrital de Gestión del Riesgo y Cambio Climático IDIGER (antiguo FOPAE) tras la ocurrencia de cada evento de remoción de masa en la ciudad. Esta base de datos incluye 2208 eventos de movimientos en masa ocurridos en el perímetro urbano de Bogotá entre 1996 y 2013. Debido a las múltiples características reportadas en los informes, se recopilaron de forma sistemática variables como tipo de suelo, tipo de movimiento, posible causa detonante del evento, cobertura del suelo, pendiente promedio del lugar de la inestabilidad y el volumen de material deslizado, con el fin de condensar la mayor cantidad de información posible. Se exploró la relación entre el régimen de lluvias de Bogotá y la ocurrencia de movimientos en masa, encontrando una fuerte interrelación entre estas dos variables, marcado por un régimen bimodal con los máximos para los meses de abril-mayo y noviembre-diciembre. La serie histórica de movimientos en masa muestra una tendencia en la relación con el Índice Oceánico del Niño ONI, con algunas observaciones especiales para algunos años Niña en cuanto al incremento de ocurrencia de procesos de remoción en masa. Se elabora el autocorrelograma de la serie histórica de deslizamientos, con lo que se puede inferir que los eventos de remoción en masa están asociados a nivel temporal con la reactivación de procesos ocurridos 6 meses antes, lo que ratifica la relación lluvia deslizamiento de carácter bimodal.
Derechos de autor 2015 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Modelamiento numérico y técnicas de diagnóstico de fracturas hidráulicas basados en su comportamiento en el punto de inyección
En las actuales condiciones de las minas explotadas por métodos de hundimiento, el pre-acondicionamiento con fracturamiento hidráulico ha probado tener impactos positivos como la disminución del tamaño de bloques asociados a la fragmentación primaria. Parte fundamental del diseño del preacondicionamiento es la estimación de la longitud de las fracturas hidráulicas. Por otro lado, la energía disipada por el flujo dentro de la fractura modifica las características de propagación de estas fracturas, haciendo difícil el uso de los métodos estándar de la mecánica de fracturas en la modelación numérica. Por esta razón, para los casos de deformaciones planas y de simetría de revolución se presentan estrategias de resolución numérica, que pueden ser utilizadas para cualquier conjunto de parámetros del fracturamiento hidráulico. Estos criterios utilizan los valores de la presión o de la apertura de la fractura en el punto de inyección, además de su longitud (o radio). Además, esta última característica permite modificar los criterios de propagación generando herramientas de diagnóstico para la estimación de las dimensiones de las fracturas hidráulicas en terreno.
Control del daño sísmico estructural en pórticos prefabricados de hormigón armado a través de uniones híbridas autocentrantes
La filosofía actual de diseño sísmico de estructuras industriales en Chile, establece como objetivos la protección de vida y la continuidad de operación en la industria. El cumplimiento de estas exigencias permite controlar el daño estructural en base a criterios de resistencia, sin lograr detectar el modo de falla, ni especificar su localización frente a un evento sísmico importante. En el presente trabajo se discute la aplicación de una técnica innovativa de control de daño estructural en pórticos prefabricados de hormigón armado, fundados en suelos granulares, y pertenecientes al proyecto Forestal y Papelera Concepción. Se trata de incorporar uniones híbridas postensadas en las columnas prefabricadas del proyecto, de manera de controlar la disipación de energía en la unión y mantener la rigidez inicial del sistema. Mediante un análisis dinámico no lineal usando el programa Ruaumoko 2D, se compara el posible desempeño del diseño tradicional versus el diseño innovativo. Estos análisis se ejecutan para diversos registros sísmicos chilenos representativos de distintos tipos de suelos. Los resultados del análisis indican que la estructura con el diseño tradicional podría sufrir desplazamientos en el techo del orden de 40 cm, incursionando fuertemente en el rango inelástico, con deformaciones remanentes y concentrando el daño por generación de rótulas plásticas en los extremos de las columnas y algunas vigas no diseñadas para ductilidad. En contraparte, la utilización de uniones híbridas autocentrantes provoca que la estructura recupere su posición original, sin la presencia de deformaciones remanentes.
Evaluación de un puente de vías férrea mediante ensayos estructurales y modelación computacional
La reanimación de la vía férrea que enlaza la Zona de Desarrollo Integral del Mariel con la Habana es una actividad de crucial importancia para la economía cubana. Entre los elementos que conforman dicha vía se encuentran una serie de puentes, que precisan ser revisados y comprobados estructuralmente, para determinar su capacidad resistente ante las nuevas cargas que sobre ellos actuarán. La investigación se centra en el estudio de la capacidad estructural del puente que atraviesa la Autopista Habana – Pinar del Río. Para ello se aplicó un procedimiento de investigación que comprende la evaluación visual de la estructura, la realización de ensayos de diagnóstico estructural: auscultación ultrasónica, extracción de muestras de hormigón y detección de aceros de refuerzo. Además se realizaron pruebas de carga estáticas y dinámicas y la modelación computacional de la estructura basada en el Método de Elementos Finitos. Se logró determinar el estado actual de los materiales componentes del puente, se identificaron los modos propios de oscilación del puente, el período fundamental de vibración T = 0.32 s. A partir de los resultados obtenidos en el proceso de caracterización estructural y con la realización de ensayos de carga se logró la creación de un modelo computacional con un nivel de correspondencia del 96.2% con la respuesta del elemento estudiado, a partir del cual se identificaron y establecieron los límites de velocidad y carga de los trenes que pueden circular por el puente.
Aspectos de diseño y seguridad en apartaderos de túneles de carretera
Los apartaderos o lay-bys en túneles de carretera se construyen para ser empleados durante la explotación del túnel, tanto por los usuarios en caso de emergencia como por los servicios de explotación. Según la normativa específica de cada país, a partir de cierta longitud del túnel, entre otros factores, se han de construir dichos apartaderos a determinadas distancias entre ellos. La geometría de los mismos presenta alguna diferencia entre las diferentes normativas. Se exponen algunas de dichas normativas. Los apartaderos también presentan algunos aspectos sobre los que se reflexiona, comenzando para ello con el conocimiento de accidentes habidos en diversos túneles por colisión frontal, o más o menos descentrada, de vehículos ligeros y pesados contra el paramento final de los apartaderos. Las soluciones para mitigar los efectos de ese tipo de colisiones, muy frecuentemente con graves consecuencias para los ocupantes de los vehículos, han de ser objeto de estudios que contemplen ensayos físicos que validen los sistema de protección que se instalen en los túneles.
Análisis estadístico de la velocidad de operación de vehículos pesados en pendientes ascendentes
El perfil de velocidad de los vehículos pesados en pendientes ascendentes se utiliza para proyectar pistas auxiliares. Las normativas consideran un camión con una relación peso/ potencia típica, una velocidad fija de ingreso a la pendiente, pendientes uniformes hasta 8% y longitudes de pendientes hasta 12 km. Estos perfiles se obtienen mediante el equilibrio de las fuerzas que se oponen al movimiento y la fuerza del motor del vehículo pesado. Experimentos realizados en Alemania muestran que los perfiles de velocidad reales difieren de los modelados, por lo cual es pertinente analizar en terreno el comportamiento de los vehículos pesados en las pendientes ascendentes. En este trabajo se presenta un estudio empírico de perfiles de velocidad de vehículos pesados en pendientes ascendentes, a fin de contrastar la evidencia empírica con el modelo provisto por la normativa Chilena. Se seleccionaron 24 tramos de medición con pendientes entre 2% y 13% y entre 0.2 y 2.4 km de longitud. Se obtuvieron 70 perfiles de velocidad mediante un GPS cinemático. Los datos se corrigieron usando el filtro de Kalman para posteriormente aplicar regresión no paramétrica y obtener perfiles de velocidad continuos. Se analizó estadísticamente las velocidades de entrada, máxima, mínima y de salida, la forma del perfil y su relación con la normativa Chilena. Se concluyó que los modelos sobre-estiman la caída de velocidad en la primera parte de la pendiente, no consideran el efecto de aceleración en la cima de la pendiente y no siempre se alcanza la velocidad de equilibrio.
Análisis de tres métodos indirectos de estimación de la evapotranspiración para la zona agrícola de Chillán, Chile
Se evalúan tres modelos para la estimación de la evapotranspiración de referencia ETo en la zona agrícola de Chillán, Chile: Penman-Monteith FAO PMF, Prietsley-Taylor PT y Hargreaves-Samani HS. Valores diarios de ETo estimados usando dichas metodologías son comparados con valores diarios de ETo obtenidos a partir de datos de evaporación de bandeja EToB de las estaciones meteorológicas Universidad de Concepción Campus Chillán e INIA Quilamapu, ambas ubicadas en la ciudad de Chillán. El análisis se llevó a cabo para un rango de datos de 13 años (1996 – 2008). La comparación de las series temporales indica que el método HS subestima sistemáticamente los valores de ETo especialmente durante períodos secos. Además, el análisis comparativo de la Raíz del Error Cuadrático Medio RECM y las Diferencias Relativas DR entre los distintos métodos evaluado para diversas ventanas temporales (1, 3, 7 y 30 días), sugieren que el método PT resulta el más recomendable para la zona agrícola de Chillán – para promedios semanales se obtienen RECM de 1.01 mm/día y RD del 32.8%.
Derechos de autor 2016 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Un modelo para seleccionar atributos de un edificio residencial que maximiza el precio de venta
El objetivo del trabajo fue construir un modelo para seleccionar los atributos que un proyecto inmobiliario residencial de edificios nuevos y los departamentos del mismo deben tener para maximizar el ingreso que se puede obtener al comercializarlo. El modelo de diseño define para cada departamento, la superficie, la cantidad de unidades y el precio unitario proyectado. Para el proyecto inmobiliario define sus características como modelos de departamentos, cantidad de departamentos y atributos adicionales del mismo. El precio de los departamentos, depende de la combinación de atributos de la localización, propias del proyecto y los de los departamentos. Estas relaciones entre atributos y precios se obtuvieron de modelos hedónicos aplicados a edificios nuevos y sus respectivos modelos de departamentos que se ofrecían en la ciudad de Concepción. Para diseñar el proyecto inmobiliario se usa modelo de optimización que maximiza el ingreso del proyecto residencial, permitiendo que las variables atributos se ajusten, acotadas según corresponda por restricciones físicas, legales, arquitectónicas y económicas. Al aplicar el modelo de diseño, las variables de localización corresponden a las definidas por el gestor inmobiliario para localizar el proyecto, por lo tanto, las fija el mismo, al igual que la superficie de terreno para el proyecto. El modelo de diseño sólo considera como variables de salida, las relacionadas con la urbanización del proyecto y las de los departamentos. El modelo de optimización optimiza por plantas de edificios, los que pueden tener uno o más modelos de departamentos.
Hacia una metodología para evaluar el Índice de Desarrollo Humano en la industria de la construcción chilena
El Índice de Desarrollo Humano IDH es una cuantificación resumida del desarrollo humano de las naciones, basado en tres dimensiones: ingreso, educación y salud, que clasifica a los países de forma distinta a la entregada por el Producto Interno Bruto PIB. Sin embargo, para la industria de la construcción, los autores no encontraron evidencia plausible de estudios exhaustivos en este sector, desde el punto de vista del IDH. Así, el presente estudio busca proveer una metodología para calcular el IDH para trabajadores en la industria de la construcción, usando a Chile como caso de estudio. En este estudio, se encontró que el IDH en la construcción varía geográficamente con la variación de la dimensión ingreso, pero no en relación a las dimensiones educación o salud. Estos resultados para el sector de la construcción fueron luego comparados con el IDH convencional, encontrando diferencias. Esto confirmaría que los trabajadores en la construcción se diferencian de los trabajadores de otros sectores.
Análisis del período y desplazamiento de edificios de hormigón armado considerando distintos grados de rigidez en sus elementos resistentes
En este trabajo se estudia principalmente la relación entre los períodos de mayor masa traslacional en condiciones denominadas agrietadas y no agrietadas, para edificios altos de hormigón armado (mayor a 10 pisos) ubicados en la ciudad de Antofagasta, Chile. La metodología consiste en determinar los períodos de los modos con mayor masa traslacional y los desplazamientos a nivel de techo mediante un análisis sísmico según NCh433 Of.96 Mod.2009/DS.61 considerando las secciones brutas de los elementos (condición llamada no agrietada). Posteriormente, se modifica la rigidez a flexión de los muros estructurales mediante factores de reducción del momento de inercia de las secciones brutas para considerar el agrietamiento (condición llamada agrietada). Estos factores de reducción corresponden a diferentes criterios recomendados por la comunidad científica. Los resultados obtenidos son comparados entre los distintos modelos y también con lo señalado por el Decreto 61, en relación al valor del período agrietado y el desplazamiento de diseño a nivel de techo. Se concluye que, a excepción de uno de los criterios utilizados (modelo E de Doepker), lo señalado por el Decreto 61 está por el lado de la seguridad, ya que la relación entre los períodos agrietados y no agrietados de los edificios estudiados, en general, es inferior a 1.5. De igual manera, los desplazamientos de techo resultan ser menores a los determinados con la expression dada por el Decreto 61.
Incertidumbre en la estimación de la altura significativa espectral y el período energético en el modelado de propagación de oleaje - caso región de Valparaíso
Este trabajo aborda la necesidad de cuantificar la incertidumbre existente en las estimaciones de propagaciones de oleaje realizadas frecuentemente para proyectos de ingeniería marítima. Utilizando modelados y mediciones, se logró estimar la magnitud y variabilidad de los errores en las alturas significativas y períodos energéticos espectrales. Las alturas significativas espectrales modeladas presentaron, en general, una sobreestimación y errores absolutos relativos medios entre 8% y 14% respecto de las mediciones, dependiendo del modelo utilizado y de si la condición de borde correspondía a datos de oleaje en aguas profundas medidos u obtenidos de modelados globales de re-análisis. Cuando se utilizaron datos de re-análisis los errores alcanzaron valores medios de hasta 28% en los rangos de altura mayores (Hm0 > 3 m). La confianza de la predicción disminuyó, encontrando valores de hasta 40% para el error relativo absoluto para un nivel de confianza del 95% aproximado. Los períodos energéticos modelados presentaron también una sobrestimación general y un aumento en los errores de hasta un 34% en promedio, al utilizar oleaje en aguas profundas de re-análisis. Los niveles de error encontrados indican la necesidad de que en Chile se cuente con mediciones de oleaje de largo plazo y se cuantifique la precisión en las mediciones y estudios de oleaje para su aplicación en diseño de obras marítimas y en la evaluación del potencial energético undimotriz.
Diseño, construcción, operación y el efecto del contenido de finos y la permeabilidad en el desempeño sísmico de presas de relave de arena en Chile
El crecimiento significativo de la industría minera metálica en las recientes últimas decádas, ha hecho necesaria la construcción de depósitos de relave de grandes dimensiones. Los relaves son el desecho fino que resulta de los procesos de molienda y concentrado. Por dos razones principalmente, el tipo más común de presa de relaves en minería es la presa de arena de relaves, un tipo especial de presa de relleno hidráulico. Esto porque este tipo de presas se deben construir durante un período largo de tiempo y debido al bajo costo de la arena disponible de los relaves. Este artículo analiza el comportamiento de presas de relave en Chile, uno de los países más activos sísmicamente en el mundo. Se discute el diseño y construcción de presas de relaves, así como también el efecto de drenes de gravas y materiales de filtro en el comportamiento geotécnico de arenas de relaves. Se enfatiza la importancia de la fase operacional porque esta fase puede durar muchos años y ser determinante en el comportamiento final de las presas de relaves. Finalmente, se dan recomendaciones para mitigar los riesgos a lo largo del ciclo de vida completa de las presas y se considera también el efecto de la permeabilidad y contenido de finos además de la resistencia drenada y no drenada de las arenas de relaves.
Cálculo de la velocidad de onda para el análisis del golpe de ariete
Para resolver en forma precisa el problema de golpe de ariete usando el Método de las Características MC es necesario que el número de Courant Cn = 1 en cada tubería del sistema. El valor de Cn depende de la velocidad de la onda a, cuyo valor depende a su vez de las propiedades del fluido (densidad, módulo de compresión) y de las características físicas de cada tubería (módulo de elasticidad, diámetro, espesor, condición de apoyo). Debido a que las redes de distribución de agua generalmente tienen muchas tuberías diferentes, y por tanto, muchas velocidades de onda distintas, cumplir con Cn = 1 en cada tubería se torna una tarea muy difícil, más aún cuando la solución mediante el MC necesita un paso de tiempo Δt común para todas las tuberías del sistema. Una forma de solución a este problema es aplicar el método de ajuste de la velocidad de la onda que consiste en modificar el valor de a en cada tubería en un cierto porcentaje hasta obtener Cn= 1. Con esto se garantizan resultados óptimos en términos numéricos, pero ¿es posible decir lo mismo en términos físicos?. La pregunta que se plantea es: ¿qué parámetros dentro de la fórmula de a deben (o pueden) ser cambiados sin exceder los valores característicos del material componente de la tubería?. En este trabajo se muestran algunos casos donde la modificación de a puede alterar significativamente la magnitud de los parámetros que definen su valor, dando lugar a valores que pueden ser físicamente incompatibles, ficticios o sin aplicación práctica.
Análisis por medio de la normalización de variables para un modelo de planificación ambiental hídrica estacional
Se utiliza un procedimiento de normalización de variables y de construcción de un vector normalizado de calidad ambiental, lo cual permite estudiar la variación de la integralidad de los factores ambientales en la dinámica ambiental de una cuenca hídrica. Ello implica, la transformación de variables independientes que representan una situación compleja en una cuenca hidrográfica y su interacción con las plantas de tratamiento de aguas residuales. El método aplicado en este estudio es documental, explicativo y descriptivo mediante la recolección de información para la elaboración de la normalización de variables de calidad ambiental. Los resultados obtenidos establecen que los métodos de maximizar y minimizar aplicados al conjunto de datos, se ajustan a las variables de calidad ambiental analizados. Un análisis de los métodos de normalización presenta un resultado de aplicabilidad de un procedimiento que mantiene la proporcionalidad maximizando o minimizando variables independientes en el modelo de planificación ambiental hídrica estacional dentro del intervalo de valoración concurrente de la calidad ambiental, con el objeto de definir una región de especificación y variación de la integralidad de factores ambientales.
Planta de tratamiento de agua residual municipal
Modelo de decisión multicriterio difuso para la selección de contratistas en proyectos de infraestructura: caso Colombia
Los métodos de decisión multicriterio son cada vez más útiles para solucionar problemas de selección de contratistas de construcción e infraestructura debido al aumento de la comprensión de su utilidad. La investigación propone un modelo multicriterio de selección de contratistas para proyectos de infraestructura de iniciativa pública en Colombia. Para ello se revisó los métodos correspondientes en las diferentes etapas; es decir, la selección de criterios, la ponderación de criterios, la precalificación y selección final. El modelo combina la precalificación con la selección, integración que es más eficaz en la búsqueda del contratista más competente. Los criterios de precalificación se clasifican en 4 categorías: atributos de experiencia, técnicos, organizacionales y financieros y/o económicos, incorporando subcriterios de dimensión cualitativa y cuantitativa. Los criterios de selección son 4: precalificación, oferta técnica, oferta de calidad y oferta económica. Para determinar los criterios y sus respectivos pesos se entrevistaron expertos en proyectos de infraestructura, quienes observan el proceso desde diferentes puntos de vista: de la Agencia Nacional de Infraestructura, de una banca de inversión, un académico y de una constructora que desarrolla proyectos de infraestructura.
Modelado de la dispersión de material particulado en la ciudad de Los Ángeles (Chile) a partir de las estufas a leña en el período de invierno usando AERMOD
La contaminación atmosférica es un desafío importante para la autoridad ambiental en Chile principalmente en las ciudades del sur, entre ellas la ciudad de Los Ángeles. Se utilizó el modelo AERMOD para determinar puntos de máximo impacto, factores de emisión óptimos e influencia de barrios en la ciudad de Los Ángeles, para material particulado MP2.5 y MP10, debido al uso de estufas residenciales a leña. El modelo utiliza datos de las fuentes urbanas, datos meteorológicos para años 2013 y 2014, y topografía digital. Los puntos de máximo impacto para concentración de 24 horas se ubican en las coordenadas WGS 84 UTM Huso18 733045 mE y 5849051 mS (2013) y 733345 mE y 5849451 mS (2014) correspondientes al barrio Hurtado. Los factores de emisión óptimos obtenidos fueron 0.69 gMP2.5/kgleña y de 2.1 gMP10/kgleña, niveles para los cuales equipos a pellets o gas son aptos. Los barrios más influentes sobre los puntos de mayor impacto son Pueblo Nuevo y Centro con una participación de 59% y 13.5% respectivamente, por lo que la calidad del aire en el barrio Hurtado tiene una importante influencia de barrios adyacentes.
Metodología para evaluación de riesgo por flujo de detritos detonados por lluvia: caso Útica, Cundinamarca, Colombia
Los flujos de detritos son uno de los procesos de remoción en masa más destructivos en todo el mundo, dado que se generan en las zonas montañosas y se depositan en abanicos aluviales o llanuras aluviales ocupadas por asentamientos humanos, como ocurre en el caso de aplicación de esta investigación: Útica, en Cundinamarca, Colombia. En el presente trabajo se realiza una metodología para la evaluación de riesgo por flujo de detritos detonados por lluvia. En primera instancia se emplean sistemas de información geográfica para evaluar las zonas susceptibles a generar flujo de detritos, mediante el método de relación de frecuencias y considerando como factores detonantes la pendiente, litología, cobertura, curvatura y espesor del estrato superficial. La amenaza en zona de la cuenca se evalúa a través de umbrales de lluvia detonante y el mapa de susceptibilidad. Para la simulación del flujo de detritos se emplea el modelo matemático FLO-2D, determinando para cada periodo de retorno, el área de inundación y las profundidades y velocidades máximas del flujo sobre las potenciales zonas de depositación. Con los resultados de la simulación se realiza el mapa de amenaza en función de la intensidad del evento y la frecuencia de ocurrencia. La vulnerabilidad se determinó a partir de los índices de exposición y de resistencia, que son un indicativo del grado de exposición de las edificaciones y su comportamiento ante el evento amenazante. El riesgo de las edificaciones se plantea como una función de la amenaza, vulnerabilidad y el costo asociado al elemento expuesto.
Presas de relaves de arena de gran altura: desafíos principales
El diseño y construcción de presas de relaves más altas resulta en presiones de confinamiento mucho mayores, lo cual afecta el comportamiento geotécnico de presas de relave de arena. Esto llega a ser aún más relevante en regiones con una actividad sísmica constante. Este artículo presenta resultados y análisis de ensayos de compresibilidad edométricos así como de resistencia cíclica de relaves a altas presiones de confinamiento. Además, se estudian resultados de rotura y compresibilidad de gravas y enrocados a altas presiones de confinamiento, ya que ellos forman parte del sistema de drenaje de las presas de relaves. Se discute la estabilidad sísmica y deformación de presas de relaves desde el punto de vista de análisis numérico. Se muestra la importancia del valor de PGA seleccionado y como ha variado en el tiempo en la ingeniería chilena. Finalmente, se describen aspectos relacionados con el método observacional a ser aplicado durante la construcción y operación de presas de relave. Se incluyen tendencias futuras sobre disposición de residuos mineros tales como relaves espesados, pastas de relaves y relaves filtrados.
Comparación del promedio de la velocidad de onda de corte en los primeros 30 m usando ensayos downhole, MASW y bender elements
Ensayos geofísicos MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) son ejecutados en diferentes estaciones sísmicas donde existe información de estratigrafía de sondajes y ensayos del tipo downhole. Ensayos activos MASW se ejecutaron usando 12 geófonos de 4.5 Hz de frecuencia repitiendo 5 ensayos en cada ubicación. Se obtienen las curvas de dispersión usando un análisis f-k con el software Geopsy. El perfil de velocidad de onda de corte Vs se obtiene de la inversión de dichas curvas de dispersión. Los resultados de ensayos downhole son analizados mediante el método directo en cuatro estaciones (Maipú, Peñalolén, Casablanca y Melipilla), además se usan datos mostrados en estudios anteriores para el sitio de Llolleo. Los perfiles de Vs obtenidos de ensayos MASW y downhole son similares hasta los 30 m de profundidad. Por lo tanto mediante un ensayo y metodología de análisis adecuados de MASW se puede obtener resultados adecuados de perfiles Vs y la misma clasificación sísmica del suelo que con el ensayo downhole. La mayor diferencia se observan en sitios donde existe una gran impedancia de dos capas de suelo tal como se observó en Melipilla.
Análisis tridimensional del comportamiento dinámico de una fortificación ante un evento sísmico inducido
Los estallidos de roca son un riesgo que ha ido en aumento en excavaciones alrededor de todo el mundo. La principal razón de esta tendencia es el aumento de la profundidad en la que se están realizando las correspondientes actividades. La capacidad que poseen los elementos de una cierta fortificación frente a este tipo de eventos ha sido exhaustivamente analizada durante los últimos veinticinco años. Principalmente en términos de su capacidad de absorber energía sísmica. Sin embargo, aún existe una gran incertidumbre en lo que respecta a la cantidad de energía que efectivamente transfiere un evento sísmico a la fortificación, es decir, la demanda de energía. El estudio que se presenta a continuación es un modelo tridimensional realizado en el programa Flac3D. Este modelo tiene como principal objetivo evaluar la energía ejercida por el macizo rocoso sobre la fortificación ante eventos sísmicos de distintas magnitudes y comparar estos resultados con los resultados de los ensayos publicados a la fecha.
Derechos de autor 2017 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Modelamiento numérico de la formación e inestabilidad de bloques alrededor del túnel Monte Seco excavado en un macizo rocoso discontinuo
El análisis geotécnico de túneles en ambientes geoestructurales complejos requiere un entendimiento avanzado del efecto de las estructuras interbloque sobre el comportamiento del macizo rocoso, tales como sistemas de juntas y fracturas, planos de estratificación y foliación, entre otros tipos de discontinuidades. La aproximación convencional para el análisis geotécnico preliminar de túneles se basa en la representación de un sistema continuoequivalente del macizo rocoso, es decir, sin considerar explícitamente los sistemas de discontinuidades sistemáticas. Sin embargo, para obtener resultados más cercanos a la realidad del comportamiento esperado del macizo rocoso, los datos geo-estructurales deben ser incluidos desde la etapa inicial de modelamiento numérico para el análisis geotécnico. El túnel Monte Seco en Brasil, es usado como caso de estudio para analizar las implicaciones de la inclusión de sistemas de discontinuidades, así como la degradación de las propiedades mecánicas en la estabilidad de excavaciones subterráneas. Basándose en la valiosa información de ingeniería geológica del proyecto TUNELCON, se desarrollaron modelos numéricos, en los cuales se generaron sistemas de DFN bidimensionales. El caso estudiado demuestra la importancia de considerar en detalle los datos geo-estructurales en modelos numéricos desde las etapas iniciales de proyecto, logrando con esto resultados que se asemejan de mejor forma al comportamiento real que tienen las excavaciones durante las etapas de construcción y operación.
Características del terreno de fundación de sitios con edificios dañados severamente en el terremoto del 27F
El terremoto del 27F afectó a una extensa área del país, siendo principalmente devastador en las regiones del Maule y del Bío Bío. En la Región Metropolitana se registraron importantes daños tanto en viviendas como en edificios modernos. En el caso de los edificios, las fallas variaron desde daños menores hasta irreparables. Con el objetivo de identificar si las características del terreno fue uno de los factores detonantes de los daños en edificios, se realizaron mediciones de vibraciones ambientales en las cercanías de las estructuras severamente dañadas en la Provincia de Santiago. El análisis fue realizado mediante el método de Nakamura, el cual permite obtener el periodo preponderante del terreno, especialmente en suelos de baja competencia geotécnica, los cuales presentan a su vez las mayores probabilidades de generar daños estructurales en construcciones. Se realizaron 122 mediciones ubicadas en las cercanías de 68 de los edificios más dañados en la Provincia de Santiago. Asimismo, se compararon las razones espectrales con la geología superficial del terreno, de manera de corroborar si existe una relación entre ellos. Los resultados de análisis indican que no existe relación directa entre los edificios severamente dañados y la amplificación sísmica, debido a que los edificios se emplazan sobre distintos tipos de razones espectrales H/V. Se concluye que el factor preponderante de los daños ocurridos estaría asociado con aspectos principalmente estructurales. Adicionalmente, la cuenca de Santiago es subdivida en tres sectores de acuerdo a los resultados obtenidos (rígido, semi-rígido y periodos predominantes sobre 0.5 s).
Incertidumbres en la estimación del periodo fundamental de terrenos inclinados
El periodo característico de un terreno T0, es un parámetro ampliamente usado para definir el periodo de vibración en el cual una mayor amplificación sísmica puede ser esperada. Para terrenos inclinados, contrario a lo presentado en terrenos planos o de baja pendiente, la respuesta sísmica requiere de a lo menos un análisis bidimensional para determinar T0. Si bien los antecedentes sobre comportamiento sísmico de terrenos inclinados representan una sólida base que permiten identificar algunas de las variables que condicionan la respuesta del suelo, actualmente no hay un criterio unificado respecto a la evaluación analítica o experimental del periodo característico de un terreno inclinado. En el presente estudio se realizó, usando el método de elementos finitos, un análisis paramétrico 2D de la respuesta sísmica de terrenos con inclinación superior a 15°, con el fin de identificar su periodo característico en campo libre. Asimismo, se realizaron mediciones usando la técnica de la relación espectral H/V, HVSR, en un terreno con ángulo de inclinación superior a 15°, cuyos resultados en términos del periodo fueron contrastados con la respuesta registrada en el análisis paramétrico realizado. A partir de los resultados obtenidos se observó que un punto localizado sobre un terreno inclinado puede registrar dos zonas de amplificación, cuyos máximos tienen asociado, independiente del ángulo de inclinación, igual periodo en cualquier punto a lo largo de la pendiente del terreno.
Comportamiento sísmico de presas de relaves construidas aguas abajo y línea central
El crecimiento de la tasa de tratamiento de mineral durante las últimas décadas ha requerido un incremento en la capacidad de los depósitos de relaves. Consecuentemente, la altura y el volumen de las presas de arenas diseñadas han alcanzado dimensiones sin precedentes, debido a limitantes ambientales de acuerdo a la normativa vigente. En este contexto el diseño de presas de arena según línea central es una alternativa para reducir el volumen de arena requerido sin afectar la estabilidad global de la presa. Este método de crecimiento ha sido aplicado satisfactoriamente con presas de gran altura en países sísmicos, tales como Canadá y recientemente en Perú. El presente artículo presenta la modelación numérica en dos dimensiones de presas de relaves de gran altura sometidas a un sismo severo. Para este análisis se ha considerado una sección característica del crecimiento aguas abajo en un caso, y en un segundo caso esta sección modifica su crecimiento a línea central a partir de cierta cota. Se compara la respuesta sísmica de ambas secciones en cuanto a deformaciones post sísmicas, aceleraciones del coronamiento y amplificación respecto a campo libre, pérdida de revancha operacional, entre otros.
Estudio de efectos de sitio en la Región de Coquimbo durante el terremoto de Illapel Mw 8.3 de 2015
Este trabajo tiene como objetivo determinar efectos de sitio en las localidades de la Región de Coquimbo producidos por el terremoto Illapel Mw 8.3 de 2015, particularmente aquellas que cuentan con estaciones sismológicas. Se relaciona la respuesta sísmica y la distribución de daños durante el evento con la geomorfología y geología de los sitios. Para ello se emplearon razones espectrales H/V (HVSR) calculadas a partir de registros de aceleraciones de sismos con magnitud moderada a alta (Mw ≥ 5), ocurridos en una ventana temporal de tres años en torno al evento principal. Por otra parte, el método HVSR fue también aplicado a mediciones pasivas de vibraciones ambientales de corta duración (20 a 30 minutos), realizadas con sismógrafos de 4.5 Hz. A partir de ambas variantes del método, se obtuvieron razones espectrales en función del periodo, caracterizando dinámicamente los suelos por medio de su periodo predominante de vibración. Esta información se contrastó con la geología y geomorfología de las localidades, para explicar los efectos de sitio en cada una de ellas. Finalmente, se compararon los resultados con estimaciones de intensidad calculadas a partir de un catastro de viviendas dañadas producto del terremoto, elaborado por instituciones gubernamentales. Se concluye que las estaciones sismológicas de la Región de Coquimbo se encuentran en su mayoría sobre depósitos de suelo rígido o en afloramientos rocosos, lo que es consistente con que las intensidades MSK alcanzaran valores máximos de 6.5 en la Región.
Modelamiento dinámico del Puente Mataquito afectado por licuefacción y corrimiento lateral
El puente Mataquito se sitúa al norte del epicentro del terremoto del Maule Mw 8.8 y fue seleccionado para este estudio por la clara evidencia de licuefacción detectada en terreno, y la suficiente información geotécnica disponible para generar el modelo numérico. El modelo numérico fue desarrollado en el software FLAC e incluye modelos constitutivos avanzados como PM4SAND y UBCHYST, los cuales han sido validados para la condición dinámica. Además, la interacción suelo-estructura es considerada mediante los elementos pile disponibles en FLAC, mediante resortes normales y de corte. Para la condición dinámica se aplicó una historia de aceleración registrada en la estación Rapel. El proceso de calibración considerado en esta investigación fue desarrollado a partir de resultados de ensayos SPT y correlaciones geotécnicas. Diversos modelos numéricos fueron analizados para obtener los parámetros de los modelos constitutivos avanzados y de los resortes para los pilotes. Los resultados incluyen desplazamientos laterales y momentos flectores debido al terremoto. Los desplazamientos residuales son alrededor de 10 cm y se concentran en la cabeza de los pilotes. Además, se incluye el aumento de la presión de poros debido al movimiento sísmico, donde la licuefacción se alcanza previa al peak de la aceleración.
Laponita: una nanotecnología que retarda la licuefacción
La licuefacción de depósitos de arena suelta ha causado daños significativos en eventos sísmicos de gran magnitud, tanto en Chile (Valdivia 1960, Valparaíso 1985, Maule 2010), como en otros países (Nueva Zelanda 2010, Japón 2011). Es por esto que se requiere el desarrollo de métodos de mejora del suelo para mitigar la licuefacción, en particular en terrenos cercanos a estructuras existentes, donde no pueden aplicarse mejoramientos tradicionales de densificación. En este contexto, este trabajo presenta un estudio experimental que explora el uso de Laponita, una nano-arcilla sintética de diámetro diez veces más pequeño que la Bentonita, para el tratamiento de suelos licuables. Se presentan resultados de ensayos triaxiales cíclicos para estudiar el efecto de 1% de Laponita (por peso seco de arena) sobre la resistencia a la licuefacción de arena limpia con densidad relativa entre 15 y 25%. Se observa que la presencia de 1% de Laponita mejora la resistencia con respecto a arenas limpias, aumentando el número de ciclos para la licuefacción hasta dos órdenes de magnitud, bajo la misma razón de tensión cíclica. Este efecto es comparable al inducido por Bentonita, pero con menos material. Además, se abordan los mecanismos detrás de la mejora gracias al fluido tixotrópico formado entre los poros de arenas.
Efectividad de la gestión de los proyectos: una perspectiva constructivista
El éxito de los proyectos ha sido medido tradicionalmente en términos del cumplimiento del presupuesto y el cronograma. Sin embargo, la ejecución de los proyectos integra personas internas o externas a la organización para alcanzar unos objetivos específicos. Se requiere identificar los criterios por los cuales los involucrados en un proyecto, consideran que su gestión es efectiva y medir su percepción. Se realizó una investigación mixta en el marco epistemológico del constructivismo. Con la aplicación de la teoría fundamentada constructivista, se definieron once indicadores, los cuales se validaron mediante una encuesta aplicada al gremio de profesionales de TI en Colombia, pertenecientes a diversos sectores de la industria incluido el de construcción. Se definió una muestra esperada de 230 empresas, con un nivel de confianza del 95% y un error del 5%. Se obtuvieron 211 respuestas, lográndose una cobertura del 92%. Utilizando el análisis factorial exploratorio, se creó un constructo de efectividad con tres dimensiones definidas como: 1) cumplimiento de expectativas, 2) satisfacción del equipo y 3) logro de compromisos. Los dos indicadores mejor calificados en una escala de 1 a 5, fueron el aporte de los proyectos a la estrategia y el cumplimiento con la calidad. Los indicadores con menor calificación fueron el cumplimiento con el alcance del proyecto y la respuesta dada a los riesgos. Los resultados amplían la teoría en gestión de proyectos y abren la posibilidad de investigaciones futuras orientadas a medir la efectividad de esta gestión en otros sectores económicos.
Efectividad de la gestión de los proyectos
Evaluación probabilística de licuación en arenas de la ciudad de Piura en Perú
El método de Seed et al. (1985) es uno de los métodos utilizados para el cálculo de licuación y depende de la relación de esfuerzos cíclicos resistentes CRR y actuantes CSR para obtener el margen de seguridad. Con mucha frecuencia, esta medida de seguridad se supone como determinística y no considera la incertidumbre de las solicitaciones y de las propiedades resistentes del suelo. Los trabajos que se han desarrollado desde una perspectiva probabilística suponen funciones de densidad de probabilidad para CRR y CSR, y coeficientes de variación para las propiedades del suelo reportados en la literatura de zonas diferentes a las del caso de aplicación. Este trabajo presenta un procedimiento aplicado a la ciudad de Piura en Perú que incluye la incertidumbre de todas las variables aleatorias involucradas en el cálculo de licuación obtenidos de datos de la zona de estudio, ofreciendo un análisis de incertidumbre completo. El análisis probabilístico utiliza los métodos de FORM y simulaciones de Montecarlo. La probabilidad de licuación máxima es de 9.5% y se obtiene que el valor de N del SPT y nivel freático son las variables que más influyen en la probabilidad de licuación por su alta incertidumbre y la forma funcional en el margen de seguridad.
Procesos para los diseños por confiabilidad de muros de contención en ingeniería geotécnica
El diseño y construcción de cimentaciones, estructuras de contención y taludes se basan generalmente en formulaciones deterministas que no permiten la distinción entre la variabilidad natural y la dispersión inherente de los parámetros geotécnicos. Debido a la variabilidad inherente de las propiedades del suelo, existe una tendencia cada vez mayor en la implementación de diseños basados en la confiabilidad en geotecnia, con el fin de reducir las incertidumbres con métodos probabilísticos. Los diseños por confiabilidad requieren la definición de las funciones de densidad de probabilidad de las propiedades geotécnicas, además de tener el conocimiento de la variabilidad espacial correspondiente a cada tipo de suelo. Este artículo identifica los procedimientos, tipo de investigación del subsuelo, simulaciones y las áreas de estudio más comunes en los diseños geotécnicos basados en la confiabilidad. Se resalta la importancia de la longitud de correlación en la definición de los factores de reducción para determinar las probabilidades de falla y que el método de simulación más utilizado en estos diseños es Monte Carlo. Las áreas de la geotecnia más estudiadas en confiablidad son las de diseño de cimentaciones y análisis de estabilidad de las laderas, mientras que los análisis de muros de contención y muros de gaviones son los menos estudiados. Por otra parte, no se encontraron estudios en la determinación de la variación de la fricción suelo-muro ni en la influencia geológica para este tipo de estructuras, lo que implica un gran potencial para futuras investigaciones.