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
Optimización de pórticos planos de hormigón armado utilizando una hibridación de algoritmos genéticos y el algoritmo Nelder-Mead
En el trabajo se presenta el diseño de un algoritmo utilizando CSi Application Programming Interface (CSi API) que permite la automatización del proceso de optimización estructural de pórticos planos, vinculando potentes herramientas computacionales como SAP2000v16 y Matlab. Además, se incluyen aspectos usualmente ignorados en la modelación y el análisis estructural durante la optimización, como la influencia de la fisuración de los elementos en su rigidez y la inclusión de un análisis de segundo orden. Por otra parte, debido a la complejidad de la función objetivo, fue necesario utilizar métodos metaheurísticos de optimización: una hibridación entre algoritmos genéticos y el algoritmo Nelder-Mead, por encima de los métodos clásicos empleados en estudios precedentes, obteniendo resultados satisfactorios. Los resultados se expresan en forma de recomendaciones de diseño y se comparan con los obtenidos en investigaciones previas.
Derechos de autor 2019 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Analisis preliminar del comportamiento sismico de puestes durante el terremoto chileno del 27 de febrero del 2010
En este artículo se presenta un análisis preliminar de la respuesta sísmica de puentes debido al terremoto de Chile del 27 de Febrero. Las características tradicionales de los puentes de hormigón armado Chilenos ha ido cambiando durante las últimas dos décadas, especialmente en las autopistas concesionadas. En consecuencia, tres diferentes tipologías de superestructuras son identificadas. En los diseños más recientes, el diafragma se ha eliminado en algunos puentes, y la llave de corte, o tope lateral, de hormigón armado ha sido reemplazada por una llave de corte más débil de acero. Debido al terremoto, 10 puentes públicos de importancia colapsaron y 91 puentes concesionados, donde se incluyen 52 pasarelas peatonales, sufrieron daño o colapso. Se describe en este documento el daño observado en algunos puentes seleccionados en Santiago y Concepción. El comportamiento sísmico de los puentes fue afectado no solo por la configuración estructural sino también por el suelo de fundación. De este estudio se pudo concluir que la resistencia y rigidez provista por las llaves de corte de acero fue inadecuada, y que la ausencia de diafragmas es perjudicial para la integridad de la superestructura. Adicionalmente se concluyó que los puentes esviados son más susceptibles a la caída del tablero, y que el suelo de fundación tuvo un rol importante en el comportamiento sísmico de algunos puentes, especialmente en suelos blandos o suelos saturados que se comportaron de manera no drenada.
Derechos de autor 2010 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Resistencia lateral y de elevación de zapatas apoyadas sobre Geopier
Este artículo trata sobre la respuesta a cargas laterales y de arranque (tensión) de sistemas de fundaciones superficiales apoyados sobre pilas de agregado compactado (Geopier). Las cargas laterales y de tracción se aplican comúnmente a sistemas de fundaciones que soportan estructuras sometidas a viento y eventos sísmicos así como a empujes laterales. Fundaciones superficiales apoyadas sobre Geopiers resisten cargas laterales por medio de mecanismos similares a los aplicados en zapatas superficiales convencionales. Estos mecanismos incluyen empuje lateral sobre las zapatas y resistencia al deslizamiento a lo largo de la base de la zapata. Sin embargo, debido a la alta concentración de tensiones en los elementos Geopier y al alto valor del ángulo de fricción del agregado, se alcanza una mayor resistencia en comparación a una zapata apoyada sobre suelo no reforzado con elementos Geopier. Anclajes de arranque son incorporados en los elementos Geopier para resistir las cargas de tracción. Los anclajes están compuestos de una placa de acero instalada al fondo de la pila y barras con resaltes conectadas a esta placa se extienden hasta alcanzar la zapata sobreyaciente. El artículo describe métodos usados para diseñar zapatas apoyadas sobre Geopier que resistan tanto cargas laterales como de arranque. También se presentan resultados de ensayos de carga lateral y de arranque en terreno a escala natural.
ensayos de carga lateral y de arranque a escala natural
Modelacion estocastica de asentamientos producisdos por cargas ciclicas
La relación entre los asentamientos diferenciales producidos bajo cargas cíclicas y estáticas en fundaciones superficiales ha sido motivo de numerosos análisis de elementos finitos. Estos muestran que los asentamientos cíclicos son tres veces mayores que los estáticos. Basándose en un modelo de acumulación de deformaciones se muestra que una estructura es más susceptible a los asentamientos producidos por cargas cíclicas que estáticas. Además esta relación puede ser mayor a tres, y depende de la amplitud de la carga cíclica aplicada. Se presenta una generación aleatoria de índices de vacíos en el subsuelo que soporta dos zapatas, las cuales son sometidas a cien mil ciclos de carga. Se concluye que los asentamientos cíclicos dependen significativamente de la tensión promedio aplicada. Por otro lado la variación de la amplitud de la tensión promedio resultó influir muy poco en los asentamientos cíclicos de las dos zapatas.
Efecto de la duracion de los sismos en la respuesta inelastica de estructuras de hormigon armado
Este estudio investiga la relación entre daño y duración del sismo. Para este fin, se analizó la respuesta inelástica de un modelo computacional de un marco de hormigón armado de cuatro pisos sometido a un total de 40 registros sísmicos de distintas duraciones e intensidades. La evaluación de la respuesta inelástica fue hecha en base a cuatro parámetros de daño: el desplazamiento máximo del último piso, el desplazamiento relativo máximo de entrepiso, la energía de histéresis disipada y la ductilidad acumulada. Se utilizó la duración propuesta por Somerville et al. (1997), definida como el intervalo entre el 5% y el 75% de la Intensidad de Arias. Los registros fueron escalados de manera que todos posean el mismo nivel de aceleración espectral para el periodo fundamental de la estructura en estudio. El nivel de aceleración espectral escogido, corresponde al que se obtiene del espectro de diseño de la norma chilena, NCh433 Of.96. Se concluye que para los parámetros de daño basados en desplazamientos no existe dependencia de la duración. Sin embargo, los parámetros de daño acumulativo están fuertemente influenciados por la duración del sismo.
Derechos de autor 2009 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Confiabilidad aplicada al diseño geotécnico de un muro de contención
La práctica actual de diseño en la ingeniería civil concentra sus esfuerzos en cuantificar el factor de seguridad para definir si una estructura es segura o no. Sin embargo el factor de seguridad por sí solo no da cuenta de la probabilidad de falla que tiene una estructura. Esta práctica está aún más arraigada en el campo de la geotecnia. Este artículo muestra tres métodos para estimar las probabilidades de falla de estructuras geotécnicas, el método de primer orden segundo momento, estimación puntual y simulaciones de Monte Carlo. Los tres métodos se aplican a la estimación de la probabilidad de falla de un muro de gravedad adyacente a un talud con lo que se tiene la posibilidad de determinar el ancho óptimo del muro de contención en función de los costos asociados. Adicionalmente fue necesario derivar los factores Nc y Nq para capacidad portante que tuvieran en cuenta el efecto de la superficie inclinada del terreno, con el fin que pudieran ser usados en los métodos de análisis en confiabilidad. Finalmente se comparan los resultados obtenidos por los tres métodos y se discute la conveniencia del análisis de confiabilidad para el caso estudiado.
Derechos de autor 2011 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Estudio de la estabilidad de taludes en roca meteorizada de la formación Quiriquina
En este artículo se estudia la estabilidad de taludes en rocas sedimentarias meteorizadas existentes en la ciudad de Concepción. Primeramente se realiza una descripción geológica de la roca sedimentaria perteneciente a la formación Quiriquina, mediante la utilización de mapas e información geológica disponible. Luego se presentan resultados de ensayos de corte directo realizados en el laboratorio, lo cual permite determinar valores de parámetros resistentes de la arenisca perteneciente a la formación Quiriquina. Finalmente se analiza la estabilidad de taludes en arenisca por medio de métodos de equilibrio límite. Se analizan los casos de falla plana y falla de cuña usando los valores de los parámetros obtenidos en los ensayos de laboratorio. Se concluye que además de la importancia de la determinación adecuada de valores de cohesión y ángulo de fricción en condiciones residuales y saturadas, resulta fundamental la determinación previa de las posibles superficies de falla.
Aplicación del programa AERMOD para modelar dispersión de PM10 emitido por equipos de calefacción a leña en la ciudad de Constitución
En este trabajo se estiman las tasas de emisión y cargas de PM10 mediante el programa computacional AERMOD para el período invernal del 2009 y usando 25 fuentes compuestas de calefacción a leña distribuidas en la zona urbana habitada de la ciudad de Constitución. Se determinan concentraciones de 24 horas, donde las tasas de emisión y cargas no superan en ningún punto el límite de 150 μg/m3 de PM10 establecido en la normativa chilena D.S. 59/98, asi como también, aquellas tasas y cargas en que sí se supera la normativa en 1, 2 y 3 ó más puntos. Para no superar la norma, la tasa de emisión promedio por equipo calefactor debe ser inferior a 7,5 g/h de PM10. Se supera la norma en 1 y 2 puntos, cuando la tasa de emisión promedio por equipo calefactor está entre 10 y 22,5 y entre 25 y 40 g/h de PM10, respectivamente. Valores superiores a 45 g/h generan nuevos puntos sobre 150 μg/m3. En cuanto a la carga de PM10, para no superar la norma, los valores deben ser menores a 83 kg/d, y para superar la norma en 1 y 2 puntos, deben ser entre 83 y 249, y entre 249 y 443 kg/d , respectivamente. Los dos primeros puntos que superan los 150 μg/m3, están en las coordenadas 736700 mE - 6085700 mSy 734900 mE - 6087600 mS (UTM WGS 84). Se sugiere realizar monitoreos de calidad del aire que permitan calibrar y validar el modelo usado en la zona de estudio.
Sistema constructivo de una fundición de cobre del siglo XIX en Atacama, Chile
La minería ha ocupado un sitial importante en la economía chilena desde el siglo XIX y hasta nuestros días. Sin embargo, los oscilantes ciclos de bonanzas y de crisis económicas del sector minero, han dejado vestigios de edificaciones industriales de la minería y la metalurgia del cobre de características muy singulares. El objetivo de este artículo es describir la materialidad y origen del sistema constructivo utilizado en las ruinas de una ex fundición de cobre del siglo XIX ubicada en el puerto de Caldera, en el norte chileno. Los vestigios de las edificaciones, muestran que los cimientos y muros construidos con bloques de escoria de cobre fundida y moldeada in situ, fue una técnica constructiva traída por los constructores y metalurgistas ingleses que arribaron a los centros mineros de Atacama, replicando las técnicas utilizadas en obras inglesas, actividad que permitió valorizar los residuos metalúrgicos.
Derechos de autor 2023 https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Coeficientes sísmicos adoptados en el diseño de presas de relaves chilenas
El diseño de presas de relaves considera un análisis de estabilidad pseudoestático mediante el método de equilibrio límite, donde los efectos inerciales se capturan mediante fuerzas proporcionales al peso de la masa deslizante y a los coeficientes sísmicos. Este estudio recopila y analiza una base de datos de coeficientes sísmicos horizontales (kh) adoptados en el diseño de 125 presas de relaves construidas en Chile entre 1983 y 2022. La base de datos también considera información geométrica, sísmica y geotécnica que influye en los factores de seguridad obtenidos en los análisis de estabilidad de taludes. Este estudio revisa 11 métodos adoptados para la estimación de kh y recomienda un rango de valores para sismos de diseño.
Derechos de autor 2025 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Emisión de CO2 equivalente en la construcción de viviendas unifamiliares de adobe y ladrillo
El presente estudio se centra en conocer el impacto ambiental en términos de CO2 equivalente (CO2e) en la construcción de viviendas unifamiliares de adobe y ladrillo en el distrito de Aucallama, provincia de Huaral, Lima. La metodología seguida fue observacional, cuasi experimental. Se realizaron estudios de campo, tomando datos necesarios para el análisis de las partidas unitarias, estos involucran todos los recursos que se necesitan en las actividades del proceso de construcción de las viviendas. Con el fin de tener resultados certeros y confiables, se han hecho los cálculos de metrados y Huella del Carbono HC con viviendas diseñadas bajos las recomendaciones de la normativa peruana. Los cálculos de la Huella del Carbono HC, fueron realizados con la ayuda de Factores de Emisión de inventarios internacionales e investigaciones nacionales. Los cálculos se hacen para los tres procesos: producción de insumos, transporte de los mismos, y ejecución. En la construcción de la vivienda de adobe se han obtenido 14 ton de CO2e, mientras que, para la vivienda de ladrillo, 50 ton de CO2e. La baja HC incorporada de la vivienda de adobe, es debido a las actividades e insumos para la construcción de dicha vivienda, estos son artesanales y no se requiere de grandes equipos para cada proceso, lo que lo convierte en una vivienda sostenible.
Validación mediante simulación de Montecarlo de la eficiencia de un amortiguador de columna de líquido sintonizado óptimo para excitaciones de alto contenido de frecuencias
En esta investigación se analiza el valor de la eficiencia del Amortiguador de Columna de Líquido Sintonizado (ACLS), calculada a través de la teoría estocástica de vibraciones. Se emplean tres criterios o funcionales de optimización. El modelo consiste en un sistema principal de un grado de libertad, con comportamiento no lineal, controlado por un ACLS no lineal. El análisis estocástico supone un estado estacionario y realiza una linealización estadística equivalente, para el comportamiento no lineal, con lo que se obtienen reducciones teóricas de desplazamiento y de energía histerética. Luego, éstas se comparan con las reducciones obtenidas con una simulación de Montecarlo con 200, 450, 800, 1250, 1850, 2600 simulaciones. Para la simulación se plantean las ecuaciones no lineales, que se integran directamente sin linealizarlas. Las simulaciones se realizan con sismos artificiales de alto contenido de frecuencias, compatibles con la norma chilena NCh2745 (2013). Los resultados de la simulación de Montecarlo son sensibles al número de simulaciones consideradas. Se produce una convergencia para dos criterios. Los errores son menores al 10%, lo que se considera aceptable. Las reducciones obtenidas para la energía histerética de un análisis teórico, sobrestiman la eficiencia del ACLS, para un criterio con un periodo de 2.0 s, y para todos los criterios cuando se tiene un periodo de 2.5 s.
Amortiguador de columna de líquido sintonizado
Uso de la cáscara de nuez en la fabricación de aglomerados
El aumento global en la producción de nueces ha generado una cantidad significativa de residuos, que normalmente terminan en vertederos y causan impactos ambientales adversos. Estos residuos ocupan grandes extensiones de terreno y contaminan el suelo a través de procesos de descomposición. Chile, conocido por ser un importante productor de nueces, especialmente de la variedad Chandler, posee un valioso recurso en forma de cáscaras de nuez. Estas cáscaras pueden utilizarse como materia prima en la fabricación de innovadores materiales de construcción. Este artículo se enfoca en determinar las propiedades de absorción, hinchamiento, densidad, resistencia a la flexión y resistencia a la compresión de muestras prismáticas fabricadas con cáscaras de nuez Chandler. Estas muestras se unieron utilizando dos tipos de adhesivos PVAc: uno comúnmente utilizado para uniones de madera y otro diseñado específicamente para resistir la humedad. Los resultados demuestran la viabilidad de este material aglomerado, mostrando su estabilidad y capacidad para resistir esfuerzos moderados.
Proyecto de optimización de planchas yeso cartón y perfiles metalcon para un edificio en Concepción
Se elaboró un estudio que consiste en la evaluación económica de dos materiales importantes en la construcción de la tabiquería interior del 3° piso en un edificio de 21 pisos ubicado en la ciudad de Concepción. Dichos materiales son las planchas de yeso cartón y los perfiles metalcon. Cabe señalar, que dentro de este estudio se evaluó el costo de adquisición de estos dos materiales, como también el costo asociado a mano de obra y maquinarias que intervienen dentro del proceso de transporte en la obra. Además, se contabilizaron los residuos generados por ambos materiales, con la finalidad de cuantificar los costos relacionados a la gestión de los residuos. Finalmente, se presenta una propuesta para lograr la optimización de estos materiales dentro de la obra, con el objetivo de conseguir un mayor aprovechamiento de ambos. Esto conlleva grandes beneficios para la empresa, puesto que se logra disminuir la cantidad de materiales que se utilizan actualmente y la de residuos generados dentro de la obra.
Modelación computacional de deslizamientos de tierra masivos inducidos por sismos usando el Método del Punto Material
Los deslizamientos de tierra representan uno de los riesgos naturales más frecuentes y destructivos en los últimos años. En países altamente sísmicos, la ocurrencia de sismos de gran magnitud es un relevante factor desencadenante en la generación de estos deslizamientos. Bajo este contexto, es de interés para diversas disciplinas de la ingeniería civil, el estudio de estos fenómenos mediante análisis empíricos, métodos analíticos y modelación numérica, que permitan reproducir o predecir estos complejos problemas. Para avanzar en el entendimiento de este tipo de deslizamientos, en este trabajo, se desarrolla una modelación computacional que permita describir la dinámica de un deslizamiento de tierra y/o roca producto de una acción sísmica, utilizando el Método de Punto Material (MPM). Actualmente, el uso del MPM resulta de gran interés al tratarse de un método numérico desarrollado con la capacidad de modelar grandes deformaciones. Esto a diferencia de los métodos tradicionales, como por ejemplo el Método de los Elementos Finitos (MEF), el cual no logra representar de manera precisa este tipo de problemas debido a que en el proceso se generan errores asociados a distorsión de la malla. En este trabajo, se lleva a cabo una modelación sobre un caso real y documentado, consistente en el deslizamiento masivo ocurrido en la localidad de Daguangbao, China, provocado por el terremoto de Wenchuan el año 2008. Los resultados obtenidos logran capturar la dinámica del deslizamiento en términos de velocidades, deformaciones y distancia de recorrido según los reportes existentes y otros trabajos de investigación. Las velocidades máximas alcanzadas del deslizamiento, del orden de los 100 km/h, corroboran la categoría catastrófica de este evento.
Derechos de autor 2024 https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Evaluación comparativa mediante diseño basado en el desempeño de un edificio estructurado en base a muros
El diseño basado en el desempeño ha sido cada vez más utilizado en la práctica debido a mejoras computacionales, la sofisticación y difusión de métodos de análisis no lineales, y al desarrollo de programas comerciales que facilitan su aplicación. Podemos evaluar el efecto no lineal de eventos sísmicos de gran magnitud en el comportamiento estructural de un edificio, verificar diseños preliminares con métodos basados en fuerzas, validar regulaciones de diseño estándar, determinar deformaciones y calcular aceleraciones que pueden traducirse en parámetros de daño estructural y pérdidas económicas, entre otras funciones. Documentos guía han presentado metodologías para establecer requisitos, criterios de evaluación y métodos de análisis, cada uno con diferentes objetivos. En este artículo, se aplica uno de los métodos, conocido como el procedimiento alternativo de ACHISINA, a una estructura en base a muros diseñada según las normas chilenas actuales. Se aborda la modelización de la estructura resistente a los terremotos del edificio, la preparación de registros sísmicos y los aspectos que limitan la aplicación rigurosa del método en un marco de análisis no elástico. Los resultados obtenidos en los respectivos análisis para evaluar el desempeño estructural se comparan con los criterios de desempeño correspondientes delineados en el procedimiento de ACHISINA.
Análisis no lineal estático con empuje incremental para la evaluación del nivel de desempeño de una edificación típica habitacional de muros de hormigón armado
El análisis estático no lineal ha sido desarrollado en un edificio de hormigón armado para estudiar el comportamiento a flexo-compresión de los muros de corte y estimar el daño a partir del cumplimiento de estados límites definidos en el documento de Diseño basado en desempeño de ACHISINA. Un modelo refinado de fibra distribuida ha sido incorporado en toda la altura del edificio considerando el comportamiento confinado del hormigón a partir del detallamiento de las secciones estructurales. Un diafragma rígido ha sido considerado en la estructura para modelar el comportamiento de la losa de hormigón armado. El método N2 ha sido implementado considerando la demanda sísmica en formato aceleración - desplazamiento a partir del espectro de desplazamiento establecido en el DS61, redactado posteriormente al terremoto Mw = 8.8 del Maule del 2010. Considerando los resultados, se concluye que la estructura obtiene un nivel de desempeño de ocupación inmediata para drifts cercanos al 5‰ en la dirección simétrica Y, mientras que en la dirección asimétrica X se observa una mayor cantidad de daños proporcional a un nivel de seguridad de la vida.
Una metodología de diseño de infraestructura costera considerando cambio climático
Ante las brechas detectadas en la práctica de la ingeniería nacional, se propone una metodología para integrar los efectos del cambio climático en el diseño de infraestructura costera y portuaria. La metodología considera cuatro etapas: 1) selección de forzantes climáticos a escala global, 2) procesamiento de forzantes climáticos a escala regional, 3) procesamiento de variables de diseño a escala local y 4) aplicación en diferentes ámbitos del diseño de infraestructura. La metodología integra el cálculo de variables oceanográficas (e.g. presión atmosférica, viento, oleaje, marea astronómica, marea meteorológica y aumento del nivel del mar) en un diagrama de flujo que puede interactuar con otras variables de diseño, como los sismos y tsunamis. Se presentan ejemplos sobre cálculos de operatividad portuaria, nivel del mar extremo en playas, sobrepaso de obras marítimas y erosión de playas. Proponemos que el estado desarrolle las etapas 1) y 2), dando acceso libre a los actores que participan en el diseño de infraestructura costera y portuaria.
Sobrepaso de obras costeras y erosión de playas
Asentamientos de cimentaciones en balsas combinadas con pilotes
En este trabajo se presentan resultados de asentamientos obtenidos de mediciones y modelación numérica de cimentaciones en Balsas Combinadas con Pilotes BCP (losas de fundación con pilotes) en una estructura industrial con cargas significativas. Con el objetivo de evaluar los asentamientos ocurridos en la balsa debido a los años de explotación, se lleva a cabo un análisis del comportamiento de la cimentación ante diversas combinaciones de cargas. Además, se verifica la validez del modelo utilizado mediante la comparación con mediciones reales de desplazamientos en la base de la cimentación.
Análisis del comportamiento de un amortiguador de masa sintonizado considerando incertidumbre en los parámetros del sistema para excitaciones sísmicas de alto contenido de frecuencias
Se investiga la eficiencia de un amortiguador de masa sintonizado al controlar un sistema de un grado de libertad, cuando a la razón de masa del AMS y el periodo traslacional desacoplado de la estructura se les incluye incertidumbres de 5, 10 y 20%, en el sentido positivo y negativo con respecto al caso sin incertidumbre. La excitación y el análisis son de tipo estocástico y de alto contenido de frecuencias. Para la inclusión de la incertidumbre se utiliza una expansión en serie de Taylor que considera sólo la aproximación de primer orden. El rango de razones de masa del AMS van desde 0.02 a 0.05, los periodos de la estructura abarcan un rango desde 1.5 a 2.0 s. Los resultados muestran que la inclusión de incertidumbre en la razón de masa y el periodo de la estructura muestra una influencia en los valores de los parámetros óptimos y en la eficiencia del AMS en la reducción de la desviación estándar de desplazamiento de la estructura. Las incertidumbres en los parámetros del sistema tienen una influencia notable y no pueden ser ignoradas. La inclusión de incertidumbre en el periodo de la estructura muestra las mayores variaciones en los parámetros óptimos y reducciones, en especial para razones de masa grandes y estructuras rígidas.
Excitación de alto contenido de frecuencias
Estudio de las propiedades mecánicas de muros de albañilería elaborados con ladrillos artesanales con cenizas de tallo de Vicia faba
El ladrillo al ser considerado uno de los materiales más usados en construcción es muy requerido para edificaciones. Por ello, este estudio tuvo por objetivo determinar la influencia de los ladrillos artesanales con cenizas de tallo de Vicia faba en las propiedades mecánicas de muros de albañilería. El estudio se realizó en dos etapas. La primera consistió en la elaboración de unidades de albañilería con adición de cenizas en 0, 3, 6, 9 y 12% en relación al peso de la arcilla con la tierra de cultivo. Estas muestras fueron sometidas a ensayos de laboratorio para determinar sus propiedades físicas y mecánicas. Seguidamente para la segunda etapa se elaboraron 30 pilas y 15 muretes, los cuales fueron sometidos a ensayos para determinar sus propiedades mecánicas. Los resultados de máxima resistencia fueron de 45 kg/cm2 para compresión axial, 12.6 kg/cm2 para flexión y 8.3 kg/cm2 para resistencia al corte. Todos estos valores corresponden a 9% de cenizas, tomando a esta dosificación como óptima y viable para la elaboración de ladrillos artesanales.
Estimación de la resistencia a la compresión de hormigones a los 28 días utilizando Modelos de Mezclas Gaussianas
El objetivo del presente trabajo es estimar la resistencia a la compresión de hormigones a los 28 días utilizando Modelos de Mezclas Gaussianas. Para desarrollar el trabajo se ha utilizado una base de datos de 82 dosificaciones de distintos hormigones y sus curvas madurez-resistencia. Esta base de datos fue poblada con información obtenida desde la literatura y completada con dosificaciones realizadas en laboratorio, las cuales fueron monitoreadas durante 28 días. Con esto, se conformó una base de datos con variables como la razón agua-cemento (A/C), el contenido de cemento y la relación temperatura-resistencia en el tiempo. Se busca estimar el valor de la resistencia a los 28 días de hormigones utilizados en Ingeniería y Construcción, en un rango de resistencias a la compresión entre 15 y 45 MPa. Con ello, se pretende representar numéricamente el comportamiento de la madurez de los hormigones en el tiempo versus el incremento de resistencia a la compresión. El modelo de Regresión de Mezclas Gaussianas GMR permitió estimar la resistencia a la compresión con un error menor a 13.54%.
Estudio preliminar de la representación numérica de experimentos de columna resonante en arena
Este artículo representa un esfuerzo colaborativo que utiliza el método de elementos finitos para simular el equipo de columna resonante (CR). El objetivo es explorar cómo cambian las propiedades dinámicas del suelo con diferentes niveles de deformación. El ensayo CR, reconocido por su capacidad para analizar el comportamiento del suelo bajo cargas dinámicas, es el foco de nuestro estudio. Sin embargo, la medición precisa de las propiedades dinámicas utilizando la CR puede verse influenciada por varios factores, lo que requiere una mayor investigación. Estos factores, que incluyen la uniformidad de la deformación, fijación de la base, localización de la deformación, acoplamiento de la placa superior, forma de la muestra y uniformidad del suelo, son áreas clave de nuestra investigación. Para obtener una comprensión más profunda de los efectos de estas variables en la velocidad de onda de corte medida y la razón de amortiguamiento, realizamos un análisis de elementos finitos utilizando Abaqus/Explicit, un paquete comercial de elementos finitos basado en la mecánica de medios continuos. El modelo se basó en la configuración específica de CR en la Universidad de Waterloo. Los parámetros iniciales incluyeron las propiedades de la arena en pequeñas deformaciones (módulo de corte, coeficiente de Poisson, razón de amortiguamiento) con la deformación de corte ajustada como una variable de carga. Se aplicaron cargas de torsión a través de deformaciones de corte de 10-5 a 10-4. El tamaño del elemento de la malla de la muestra de suelo se varió de 25 mm, 10 mm, 7,5 mm y 5 mm para observar su efecto en los resultados del ensayo CR. El modelo de elementos finitos analizó la vibración libre de la muestra de arena cilíndrica después de la vibración forzada, evaluando las propiedades dinámicas. Se realizó un análisis modal de la configuración CR para verificar la influencia primaria del primer modo de torsión. Se ha propuesto un factor Z como multiplicador de la razón de amortiguamiento obtenida experimentalmente.
Evaluación de la impedancia mecánica de suelos mediante ensayos de penetración dinámica de energía variable
La caracterización del suelo mediante ensayos de penetración dinámica (DPT) ha sido realizada mediante el establecimiento de parámetros geotécnicos obtenidos de la aplicación de correlaciones basadas en índices de penetración y en menor medida mediante mediciones directas. Esta característica produce una disminución en la precisión y variedad de los parámetros geotécnicos posibles de evaluar en terreno mediante DPT. El propósito de este artículo es presentar una metodología de evaluación de la impedancia mecánica del suelo Zs mediante la aplicación de un método de desacople y reconstrucción de ondas y probar el potencial diferenciador de este parámetro entre dos tipos de arenas diferentes. Se realizaron ensayos DPT de energía variable empleando un penetrómetro instrumentado con sensores de deformación y acelerómetro (PANDA 3) sobre especímenes de arenas Hostun HN31 y Fontainebleau NE34 reconstituidos en estado seco en una cámara de calibración ko. Los resultados mostraron que es posible la evaluación del valor de impedancia mecánica mediante la aplicación del método de desacople y reconstrucción de señales dinámicas de fuerza y velocidad en la interfaz cono-suelo para cada impacto de martillo sobre el penetrómetro dinámico.
Principales factores que afectan la determinación de la resistencia no drenada de algunos suelos mexicanos mediante el ensayo de veleta in situ
Es rutinario en la práctica del diseño geotécnico estimar la resistencia no drenada de suelos (su) mediante el ensayo CPTu, con base en correlaciones con ensayos de laboratorio. Las correlaciones deben verificarse para cada sitio con ensayos triaxiales no drenados en muestras inalteradas de buena calidad, lo cual es una actividad que consume mucho tiempo y, en ocasiones, es difícil. Como enfoque alternativo, la resistencia no drenada puede determinarse de manera más eficiente utilizando el ensayo de veleta de corte in situ (VST). Sin embargo, debe tenerse en cuenta que puede requerirse algún ajuste a la velocidad de rotación estándar y/o corrección al factor μ para suelos particulares. Este documento presenta resultados experimentales sobre la influencia de la velocidad de deformación de VST en la estimación de la resistencia al corte no drenada. El programa de ensayos se llevó a cabo en arcillas blandas lacustres de cuatro sitios de la Ciudad de México (CDMX), donde el contenido de agua varía de 100% a 500%, y también se presentan resultados experimentales de una presa de relaves en el norte de México. Se realizaron ensayos triaxiales no drenados, VST y CPTu en arcillas blandas de la CDMX. La velocidad de rotación varió de 0.1°/s a 4°/s para evaluar la resistencia al corte máxima, residual y remoldeada con VST. Para la arcilla blanda, los resultados muestran que la curva versus resistencia máxima presenta un valor mínimo en el rango de 0.2 a 0.5, asociado con el valor de la resistencia no drenada del suelo sin fenómenos viscosos. Por lo tanto, para los depósitos arcillosos de la Ciudad de México, se recomienda utilizar este rango de valores para asegurar la fiabilidad de las correlaciones utilizadas en el piezocono. En cuanto a la sensibilidad del suelo, los resultados muestran que disminuye con el aumento de la velocidad, con una disminución menor a mayor profundidad. Para el depósito de relaves, se observaron resultados similares a los encontrados en la Ciudad de México, pero los ensayos VST con una velocidad de rotación de 0.2 a 2°/s mostraron que la resistencia máxima presenta un valor mínimo a 1°/s.
Estudio comparativo de los modelos constitutivos P2PSand y Mohr-Coulomb utilizando FLAC3D para el modelamiento sísmico de un depósito de relaves en Chile
La tendencia en el análisis dinámico de depósitos de relaves es utilizar modelos constitutivos avanzados con el fin de capturar adecuadamente el comportamiento cíclico de los materiales y así tener una mejor estimación de la estabilidad física de estas estructuras. En este contexto, el objetivo principal de esta investigación es comparar los resultados de simulaciones numéricas realizadas con un modelo constitutivo utilizado en la práctica actual, como es el modelo elasto-plástico de Mohr-Coulomb, y un modelo constitutivo avanzado basado en la teoría del estado crítico. Este modelo, P2PSand, tiene la capacidad de representar el comportamiento contractivo y dilatante de los suelos y las características esenciales del comportamiento cíclico de las arenas. A partir de los resultados del análisis numérico, se pueden extraer las siguientes conclusiones: P2PSand es capaz de simular adecuadamente el comportamiento dinámico de la arena en la presa de relaves sometida a un sismo medido de intensidad media (Mw = 5.4). Los modelos constitutivos P2PSand y Mohr-Coulomb permiten analizar un sismo máximo creíble de magnitud 8.0 (Mw = 8.0) e incluso, si el sismo se incrementa en 1.5 y 2 y si no se utiliza un modelo constitutivo avanzado, se recomienda usar un modelo elasto-plástico con amortiguamiento histerético.
Uso de relaves de flotación de escorias de cobre en hormigón
Este estudio preliminar explora el potencial de los relaves de flotación de escoria de cobre (CSFW), un subproducto de la industria minera del cobre en Chile, como reemplazo parcial del cemento Portland en hormigón. Se caracterizó una muestra de CSFW de una fundición chilena, y se probaron mezclas de hormigón con sustituciones de CSFW del 0% al 20% (en incrementos del 5%) para evaluar la resistencia a la compresión a 7, 28 y 60 días. La difracción de rayos X (XRD) reveló que el CSFW está compuesto principalmente por hedenbergita, magnetita, fayalita y albita. Aunque la resistencia a la compresión disminuyó con mayores niveles de sustitución de CSFW, la mezcla con 5% de reemplazo alcanzó aproximadamente el 80% de la resistencia del hormigón de control a los 60 días. La plasticidad aumentó significativamente con el contenido de CSFW, triplicándose el asentamiento en la mezcla con 20% respecto al control, lo que indica un aumento en la trabajabilidad pero también un exceso de agua en la mezcla. Estos resultados, sugieren que el CSFW es una alternativa viable para reemplazos de cemento de bajo nivel, promoviendo la valorización de residuos mineros y la sostenibilidad ambiental en el sector de la construcción en Chile.
Relaves de flotación de escoria de cobre
Predicción del contenido de humedad de suelos expuestos a la intemperie para la capa de subbase usando simulación experimental en cámara climática
Un contenido adecuado de humedad del suelo permite alcanzar su máxima densidad al ser compactado, mejorando la cohesión y estabilidad del suelo. En algunos suelos, el contenido óptimo es inferior al natural, lo que requiere su reducción mediante exposición a la intemperie. Sin embargo, esta desecación es estacional, siendo menor en meses de media estación. Determinar la tasa de desecación del suelo en cada estación permite planificar la construcción de caminos y la disponibilidad de suelo con humedad óptima. Este trabajo presenta un procedimiento para predecir la reducción de humedad del suelo a través de simulaciones experimentales en una cámara climática, considerando temperatura, humedad relativa, velocidad del viento y radiación solar. Los resultados permiten una planificación eficiente y sustentable de movimientos de terreno, optimizando la reutilización de suelos de excavación en proyectos de infraestructura vial y contribuyendo a la reducción del impacto ambiental y costos.
Modelo tensodeformacional no lineal para la grava de Santiago
En este trabajo se presenta un estudio sobre el comportamiento tensodeformacional de la grana de Santiago depositada por el río Mapocho. Se describen en forma resumida resultados obtenidos en ensayos in situ,y ellos se comparan con resultados entregados por un modelo constitutivo no lineal. De la extraordinaria similitud obtenida entre los resultados medidos y calculados se puede concluir que, gracias a la gran visión de destacados ingenieros geotécnicos de la práctica profesional, ha sido factible reunir una valiosa base de datos experimentales que ha permitido desarrollar un poderoso modelo numérico capaz de predecir con notable precisión los corrimientos de la grava de Santiago frente a cargas externas aplicadas, o bien ante excavaciones superficiales o subterráneas, tanto en el régimen elástico como en el inelástico.
Estudio preliminar de la viabilidad de hormigones con fibra metálica de neumáticos fuera de uso para pavimentos autocalefaccionantes
La investigación explora alternativas a las fibras metálicas industriales (FMI) utilizadas en hormigón, planteando su sustitución por fibra metálica proveniente de neumáticos fuera de uso (FMNFU) y por viruta de acero (VA). El objetivo consiste en analizar los efectos de la incorporación de FMNFU en el comportamiento mecánico y físico de hormigones destinados a pavimentos autodescongelantes. Los ensayos indican que la mezcla 1,5FMI+13,5VA presenta una resistencia a la compresión equivalente a la del hormigón convencional, mientras que la mezcla 1,5FMNFU+13,5VA evidencia una disminución del 25,9% respecto del control, atribuida a la presencia de contaminantes. No obstante, se observa un desempeño térmico superior en la mezcla con FMNFU, la cual muestra una eficiencia 3,4 veces mayor en el incremento de temperatura interna en comparación con la mezcla que incorpora FMI. En conjunto, estos resultados sugieren oportunidades de innovación para la industria del hormigón, al evidenciar que la utilización de materiales reciclados como la FMNFU puede contribuir no solo a la reducción de costos y de la huella de carbono, sino también a una mejora del comportamiento térmico en pavimentos.
Fibra metálica de neumático fuera de uso