Modelación numérica de la superficie de fluencia de una mezcla hipotética de arena y metano hidratado

En el presente documento se acepta que la Superficie de Fluencia para la mezcla hipotética de arena y metano hidratado es definida geométricamente por el modelo CamClay , y tres parámetros geomecánicos a partir de los cuales se puede calcular la matriz de rigidez elástica y la matriz de rigidez plástica de dicho modelo. Este documento está compuesto por cinco Capítulos, a través de los cuales se presentan bases teóricas del material en estudio y de los modelos numéricos usados. Así mismo, se presentan los resultados de las modelaciones realizadas, las suposiciones aceptadas como válidas y el análisis de resultados, para finalmente ofrecer conclusiones y recomendaciones que serán de gran utilidad en estudios futuros. En el primer Capítulo se explica qué son los hidratos de metano, dónde se encuentran en la naturaleza y se dan a conocer algunas de sus propiedades físicas, térmicas, químicas y mecánicas. De igual manera, se exponen algunas de las razones por las cuales se justifica el estudio de los hidratos de metano. En el Capítulo II se explican las bases teóricas sobre las cuales se fundamenta el modelo CamClay. De igual manera, se resumen algunos trabajos experimentales realizados sobre mezclas de sedimentos e hidratos que sirven para entender el comportamiento mecánico de dichos materiales. Por su parte en Capitulo III se presentan las bases teóricas del Método de los Elementos Discretos (DEM), y se muestran algunos resultados de las investigaciones más representativas que se han realizado con el uso del DEM, para el estudio del comportamiento mecánico de mezclas de sedimentos e hidratos de metano. El Capítulo IV contiene las suposiciones y condiciones bajo las cuales se realizan los ensayos numéricos. De igual manera en el citado Capítulo se presentan los resultados de las modelaciones adelantadas a través de gráficas y tablas con las cuales se busca que los resultados sean claros, compactos y de fácil interpretación. En este Capítulo se demuestra que el Ángulo de Fricción global de la muestra estudiada, en ensayos de Corte Directo, no se ve influenciado por la Relación de Módulos (E_Hidrato⁄E_Arena ), ni por el Coeficiente de Fricción asumido para el hidrato, razón por la cual no se presenta variación en la línea del estado crítico definida en el plano 〖q,p〗^'. De igual manera, parámetros como la pendiente de la línea de Compresión Virgen λ, y la pendiente de la línea de Recompresión κ, no exhiben mayor variación con el cambio en la Relación de Módulos (E_Hidrato⁄E_Arena ), y el Coeficiente de Fricción propuesto para el hidrato. Finalmente en el Capítulo V se presentan las conclusiones y recomendaciones de la investigación.Abstract. In this paper, it is accepted that the Yield Surface for the hypothetical mixture of sand and methane hydrate is geometrically defined by the CamClay Model, and three geomechanical parameters though which it is possible to calculate the elastic stiffness tensor and the plastic stiffness tensor of the model. The document consists of five chapters, through which some theoretical basis of the material under study and the numerical models that were used are presented; Likewise, the results of the modeling undertaken are presented, as well as the accepted assumptions and the analysis of results, to finally offer conclusions and recommendations that will be useful in future studies. In the first Chapter, it is explained what methane hydrates are, and where those are found in nature; additionally some of their physical, thermal, chemical and mechanical properties are given. Similarly, some of the reasons that justified the study of methane hydrates are exposed. In Chapter II, the theoretical basis on which the CamClay model is based, are exposed. Similarly, some experimental work carried out on mixtures of sediments and hydrates and is summarized, and used as a framework useful to understand the mechanical behavior of these materials. Meanwhile, in Chapter III the theoretical basis of the Discrete Element Method (DEM) are presented, and the results of some of the most representative investigations that have been conducted with the use of the DEM are exposed. Chapter IV contains the assumptions and conditions under which the numerical tests are performed. Similarly, in this chapter, using graphs and tables the results of the modeling are presented, always looking for a clear and compact format, that make it easy to interpret the information that is presented. In this Chapter, it is demonstrated that the overall Friction Angle of the sample, in the Direct Shear Tests, is not influenced by the modulus ratio(Maestrí

Suelos expansivos : estudio experimental y aplicación de un modelo teórico

El objetivo de esta investigación es analizar el comportamiento y la modelización de los suelos expansivos no saturados. Para el desarrollo de este trabajo se ha seguido una metodología que consiste en una parte experimental y en otra de modelización constitutiva. A conúnuación se presentan las fases que se han desarrollado: 1) Estado dei Arte: Revisión del estado del conocimiento sobre suelos no saturados expansivos, incluyendo las técnicas de ensayos. 2) Puesta a punto de los equipos: Esa fase se dedicó a la construcción de los edómetros con control de la succión para la realización de ensayos en suelos expansivos. Esta etapa incluye las modificaciones y adaptaciones de los equipos (calibración). Se han utilizado también los edómetros convencionales para estudiar el comportamiento expansivo del suelo sin control de la succión. 3) Ensayos realizados: Se han desarrollado en la fase experimental ensayos de caracterización de los suelos estudiados, el efecto de la cantidad de bentonita a ser utilizada para la mezcla y las respuestas de los ensayos para diversas trayectorias tensionales tales como: a) Las defonnaciones volumétricas debidas a cambias en el grado de saturación dei suelo. b) Las defonnaciones volumétricas inducidas por solicitaciones externas. c) Cambias de volumen del suelo al ser sometido a procesos de saturación y desaturación bajo solicitaciones externas preestablecidas. 4) Modelo elascoplástico: A partir del modelo elastoplástico propuesto por Josa (1988) y de las ideas para su extensión a suelos expansivos (Gens y Alonso, 1992) se ha desarrollado un modelo matemático para suelos expansivos. 5) Aplicación del Modelo: Reproducción de los resultados experimentales obtenidos por esta investigación y de otros autores

Proyecto de muros de sótano, sometidos a cargas verticales originadas por pilares de fachada

En el proyecto de los muros de sótano de los edificios, suele ser usual justificar tan solo las armaduras verticales del trasdós y del intradós, mediante el cálculo elástico de los esfuerzos generados por la acción de los empujes de tierras, sobrecargas externas y empujes de agua exteriores al edificio. El análisis de los muros en su plano longitudinal recogiendo las cargas en su coronación y transmitiéndolas al terreno a través de la cimentación del muro, en el que la separación de juntas de dilatación supere los 20 m, no suele ser apenas tratado en la literatura técnica y consecuentemente tampoco justificado en los anejos de cálculo de los proyectos. Otro tanto puede decirse del efecto local del apoyo de los pilares en los muros y de la interacción en función de sus rigideces respectivas de los distintos elementos que intervienen en el problema, como lo son la superestructura, el muro de sótano, el cimiento y el terreno, efectos que tampoco suelen ser considerados específicamente en los cálculos. Todos estos tipos de análisis pueden dar lugar a armaduras suplementarias no contempladas en los proyectos, siendo las armaduras de retracción y temperatura, dispuestas por razones constructivas, las encargadas en la gran mayoría de los casos de absorber estos esfuerzos no analizados convencionalmente en los proyectos. Con objeto de llenar este vacío existente para el diseño de muros de sótano, se ha planteado esta investigación, observando la sensibilidad de dichos muros de sótano frente a la variación de rigidez de la superestructura, muro de sótano y terreno, obteniendo con ellos tablas y recomendaciones prácticas para el armado. When designing building basement walls, the usual practice is to justify only the vertical reinforcement of the intradós and extrados, through the elastic calculation of the strains generated by the thrust of the ground, external overloads and water thrusts from outside the building. The analysis of the walls along their longitudinal plane, grouping the loads at the top and transmitting them to the ground through the wall foundations, where the distance between expansion joints exceed 20 m, is hardly touched upon in technical papers and, consequently, not justified in the calculation reports attached to the projects. The same holds true for the local effects of column supports on walls and for the interaction, as a function of their respective rigidities, of the different factors that go into the problem, such as the superstructure, the basement wall, the foundations and the ground, which are not specifically taken into account in the calculations either. All these types of analyses may result in supplementary reinforcement, not contemplated in the design, where the shrinkage and temperature reinforcement, installed for construction reasons, have to withstand, in most cases, these strains which are not taken into account in the conventional design either. In order to fill this vacuum in the design of basement walls, we have conducted this research with a view to assessing the sensitivity of said basement walls, with relation to the rigidity variations of the superstructure, basement wall and soil and we have arrived, in this way, to tables and practical recommendations for reinforcement purposes

Análisis estructural comparativo del módulo de aulas del I.E. Misty - Arequipa, con base fija y considerando interacción suelo – estructura, 2021

El objetivo del presente trabajo de investigación es determinar el análisis comparativo de una edificación de concreto armado para el módulo de aulas del centro educativo I.E. Misty, ubicando en el distrito de Miraflores – Arequipa – Arequipa. Aplicando el modelo convencional de base empotrada y los modelos dinámicos como son: D.D. Barkan – O.A. Savinov y modelo dinámico de la Norma Rusa SNIP 2.02.05-87; que integran la interacción suelo – estructura, ambos modelos que se desarrollan corresponden a las diversas investigaciones publicadas por el Ph. D. Genner Villareal Castro. El modelamiento del bloque de aulas fue realizado en el programa ETABS en su versión 2018, teniendo en consideración los requerimientos dados en el Reglamento Nacional de edificaciones (NTP E.030, 2018). La evaluación de la respuesta estructural se realizó a través del análisis estático y dinámico espectral, lo cual se obtuvieron los siguientes resultados: Los desplazamientos laterales incrementaron en 104% (6.46mm) en la dirección del eje “X” y 124% (8.87mm) en la dirección del eje “Y” con el modelo dinámico de D.D. Barkan – O.A. Savinov; y un incremento del 99.70% (6.19mm) en la dirección del eje “X” y 117.24% (8.37mm) en la dirección del eje “Y” con el modelo dinámico de la Norma Rusa SNIP 2.02.05-87. Las derivas de entrepiso también incrementaron con respecto al modelo de base empotrada con valores de 71.24% con respecto al eje “X” y un incremento del 90.39% con respecto al eje “Y” con el modelo D.D. Barkan – O.A. Savinov; y 71.24% con respecto al eje “X” y un incremento del 90.39% con respecto al eje “Y” con el modelo de la Norma Rusa SNIP 2.02.05-87, en ambos modelos con ISE el mayor incremento se dio en el primer nivel de la estructura debido al tipo de suelo de fundación de la estructura. Por lo tanto, se concluye que la interacción suelo – estructura influye de manera considerable en el comportamiento estructural teniendo como principal agente el tipo de suelo donde se realizara la estructura

Estudio geotécnico-estructural del túnel de Bombolí en la vía Alóag-Unión Toachi, Ecuador.

[ES] El presente trabajo trata la información necesaria para realizar el diseño y revestimiento del túnel previsto en la vía Alóag-Unión entre los PK¿s 20+221 a 21+959, en el suroeste de Quito, Ecuador. También contempla la caracterización del terreno por el que atravesará el túnel, así como el diseño de los emboquilles. Adicionalmente, se estudia la excavabilidad de la obra y un análisis de la bilbiografía existente para el cálculo del presupuesto.[EN] This work deals with the information necessary to carry out the design and lining of the planned tunnel on the Alóag-Unión road between KPs 20 + 221 to 21 + 959, in the southwest of Quito, Ecuador. It also includes the characterization of the terrain through which the tunnel will pass, as well as the design of the openings. Additionally, the excavability of the work and an analysis of the existing bibliography are studied to calculate the budget.Devesa Peiró, F. (2021). Estudio geotécnico-estructural del túnel de Bombolí en la vía Alóag-Unión Toachi, Ecuador. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/173185TFG

Propuesta de estabilización del talud por deslizamiento rotacional del tramo km 08+000 al km 08+300 de la carretera departamental ruta SM-106 tramo empalme pe-5n (Puente Colombia) - Shapaja - Chazuta

El presente trabajo de Tesis se desarrolló en la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura de la Universidad Nacional de San Martín – Tarapoto, con fines de titulación de Ingeniero Civil, como una contribución a la sociedad, para resolver la problemática del Deslizamiento Rotacional del tramo km 08+000 al km 08+300 de la Carretera Departamental Ruta SM-106 Tramo Empalme PE-5N (Puente Colombia) – Shapaja – Chazuta. El aporte consiste en elaborar una Propuesta de Estabilización del talud del Deslizamiento Rotacional del tramo, analizando el mal estado de la vía, resolviendo el problema, ya que permitirá mejorar el nivel de transitabilidad, comunicación que facilita el traslado de pobladores y de la producción agrícola de las localidades de los Distritos de Shapaja, Chazuta y poblados del Bajo Huallaga a los mercados locales y al mismo tiempo poner a disposición de la Universidad Nacional de San Martín una investigación que servirá como base para futuros proyectos de desarrollo. Se realizaron estudios básicos de ingeniería. Por ello, la presente Tesis desarrolla el análisis y diseño de ingeniería, así como el presupuesto de una solución para estabilizar el talud superior, bajo las condiciones mínimas estáticas del talud de un tramo representativo de 300 metros de longitud del talud de la vía, al amparo de la teoría y ensayos de campo que se utilizaron para el análisis y diseño de la propuesta. Como resultado del estudio, se demuestra que el tramo estudiado fallaría en condiciones estáticas importantes Factor de Seguridad F.S > 1.5 (Método Sueco), poniendo en grave peligro vidas humanas que utilizarían la vía. La propuesta se debe a un movimiento masivo de tierras, reducciendo la pendiente y por lo tanto aumento del Factor de Seguridad para la estabilidad local y posteriormente la construcción de Banquetas o Terracerías que ayudarán a estabilizar el talud del deslizamiento rotacional. En conclusión, además del trabajo de ingeniería, se proporciona una herramienta útil que permita estabilizar taludes superiores en las vías de la Región.The following Thesis research was developed in the Professional School of Civil Engineering of the Faculty of Civil Engineering and Architecture of the National University of San Martín - Tarapoto, with the purpose of qualification of Civil Engineer, as a contribution to society, to solve the Problematic of the Rotational Slip of the section km 08 + 000 to km 08 + 300 of the Departmental Highway Route SM-106 Section Empalme PE-5N (Puente Colombia) - Shapaja - Chazuta. The contribution consists of preparing a Proposal to stabilize the slope of the Rotational Slip section, analyzing the poor state of the road, solving the problem, as it will improve the level of traffic, communication that facilitates the transfer of residents and agricultural production from the localities of the districts of Shapaja, Chazuta and villages of Bajo Huallaga to local markets and at the same time make available to the National University of San Martín an investigation that will serve as a basis for future development projects. Basic engineering studies were carried out. Therefore, the present Thesis develops the analysis and design of engineering, as well as the budget of a solution to stabilize the upper slope, under the minimum static conditions of the slope of a representative section of 300 meters in length of the slope of the road, protection of the theory and field tests that were used for the analysis and design of the proposal. As a result of the study, it is shown that the section studied would fail in important static conditions Safety Factor F.S> 1.5 (Swedish Method), seriously endangering human lives that would use the track. The proposal is due to a massive movement of land, reducing the slope and therefore increase of the Safety Factor for local stability and later the construction of Sidewalks or Terraces that will help to stabilize the slope of the rotational slip. In conclusion, in addition to the engineering work, a useful tool is provided to stabilize upper slopes on the roads of the Region.TesisAp

Contribución a la estimación de la probabilidad de fallo de presas de hormigón en el contexto del análisis de riesgos

Las metodologías de análisis de riesgos precisan cuantificar el riesgo, lo que en general implica estimar, para un determinado estado inicial del sistema presa-embalse, y para los diversos modos de fallo, tanto la probabilidad de los eventos de solicitación como la probabilidad condicional de la respuesta del sistema presa-embalse dado un determinado evento de solicitación, así como estimar las consecuencias sobre el medio, dada una determinada respuesta del sistema. Fraccionado así el problema, la presente tesis doctoral se centra en el estudio de la segunda de las probabilidades expuesta, es decir, en la cuantificación de la probabilidad condicional de la respuesta del sistema, dado un determinado evento de solicitación, y para el caso particular de presas de hormigón. En el contexto del análisis de riesgos, para obtener esta probabilidad se dispone de tres métodos: referencias históricas, emisión de probabilidades y, finalmente, técnicas de análisis basadas en fiabilidad. La cuestión de la estimación de las probabilidades de la respuesta de un sistema complejo como el sistema presa-embalse ha estado sujeta desde los inicios del análisis de riesgos a controversia y discusión por parte de la comunidad presística. Con este escenario de partida, se presenta en esta tesis doctoral una metodología para mejorar y dotar de mayor robustez a la estimación de la probabilidad condicional de la respuesta del sistema presa-embalse, para el caso de presas de hormigón, que incorpora el empleo de modelos de comportamiento complejos mediante técnicas de simulación numérica, sobre los cuales se aplican técnicas de fiabilidad de diversos niveles de exactitud, y, en particular, técnicas de fiabilidad Nivel 3, mediante simulaciones por el método de Monte Carlo. La variabilidad espacial y temporal de las variables (acciones y propiedades de los materiales) y la incertidumbre inherente a los mismos se considera mediante las correspondientes funciones de probabilidad.Altarejos García, L. (2009). Contribución a la estimación de la probabilidad de fallo de presas de hormigón en el contexto del análisis de riesgos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7350Palanci

El tratamiento de los suelos arcillosos con cal. Comportamiento mecánico y evolución a largo plazo ante cambios de humedad

El tratamiento de los suelos arcillosos con cal para su empleo en la obra civil ha adquirido en las últimas décadas un especial protagonismo. En la presente tesis se estudian las reacciones que se producen en el contacto suelo-cal, sus efectos, los condicionantes y la evolución con el tiempo contemplando los posibles cambios de humedad a que estará sometido. La cal produce en contacto con un suelo arcilloso un efecto de secado, un proceso de intercambio iónico y una reacción puzolánica que se manifiestan en una reducción de la humedad; modificación de su granulometría, microestructura y porosidad; aumento de la permeabilidad; reducción de la plasticidad; eliminación del hinchamiento; modificación de las características de compactación; aumento de la consistencia y resistencia a largo plazo con menor deformabilidad e incremento de la resistencia a la erosión. Dichas mejoras están condicionadas por una serie de factores críticos: el contenido en arcilla y su mineralogía; la presencia de materia orgánica y sulfatos solubles; la plasticidad del suelo; el pH; tipo y forma de aplicación de la cal; la humedad de compactación; el período de maduración y curado así como la temperatura; la presencia de agua y su flujo y la formación de hielo. La fase experimental de la presente tesis plantea el estudio de los cambios de humedad asociados al empleo de un suelo arcilloso montmorillonítico expansivo comparando las propiedades tanto del suelo sin tratar como con adiciones de un 2 y 3% de cal viva. Tras una identificación mineralógica del suelo y un primer grupo de ensayos convencionales, un estudio más profundo se ha dirigido a la microestructura y succión ante cambios en sus condiciones de equilibrio. Se han realizado ensayos de porosimetría por inyección de mercurio, ensayos de resistencia y deformación con diferentes grados de humedad así como ensayos de deformación unidimensional en edómetro de humedad constante. El efecto del secado se ha estudiado a través de las curvas características del suelo aplicando cambios en la humedad mediante la técnica de equilibrio de vapor hasta un secado residual y una posterior humectación parcial. El resultado de los ensayos en conjunto compara los efectos claramente beneficiosos de la cal sobre el suelo arcilloso, e ilustra los riesgos que para el comportamiento de los suelos estabilizados empleados en este tipo de construcciones suponen las modificaciones de humeda