Analysis of the existing correlations of effective friction angle for eastern piedmont soils of Bogota from in situ tests

Estimar el ángulo de fricción efectivo del suelo a partir de ensayos in situ es una tarea complicada debido a las altas tasas de deformación existentes en este tipo de ensayos, que tienden a ser demasiado invasivos y perturban las vecindades de la profundidad del ensayo y aún la muestra que eventualmente se toma en el sitio. Así mismo, la mayoría de correlaciones encontradas en la literatura actual, para obtener el ángulo de fricción efectivo, usando ensayos de campo han sido desarrolladas para suelos de otras latitudes, por tal razón al ser implementadas en suelos tropicales presentan alta dispersión, cuando se desea comparar los valores de parámetros de campo, con los resultados reales obtenidos en el laboratorio. Esta investigación busca mediante el uso de ensayos in situ, definir por medio de análisis de diferentes correlaciones, cuál de estas se ajusta mejor a las condiciones propias de suelos del piedemonte de la ciudad de Bogotá, la cual se considera la problemática primordial a resolver en el artículo. Para el presente estudio serán utilizados datos provenientes del SPT - Standard Penetration Test (de amplio uso en Colombia) y SPT-T Standard Penetration Test + Torque (nunca antes llevado a cabo en el país), realizados teniendo en cuenta la normativa acorde para cada ensayo. Considerando que para el SPT-T no existe norma local que rija este tipo de ensayos. Las correcciones por procedimientos de campo de los ensayos que se implementaron fueron realizadas por confinamiento efectivo y transferencia de energía del martillo golpeador, ya que en el estado del arte del tema son definidos como los que influyen de manera directa en la confiabilidad de los resultados. Los resultados finales muestran la tendencia de cada una de las metodologías usadas para obtener la correlación, en relación con el valor real del ángulo de fricción efectivo, obtenido de ensayos de laboratorio.To estimate the effective friction angle of soil from in situ test is a complicated job, due to high rates of strain existing in this kind of tests, which tend to be too invasive and disturb the vicinities of test depth, even the sample that eventually is taken at the site. Likewise, the most of the correlations found in the current bibliography to obtain the effective friction angle using field tests, have been developed for soils from different regions. For that reason when are implemented on tropical soils present high scatter, to compare the field parameter values with real results obtained at the lab. This research aims to use in situ tests define through of analysis of different correlations, which fits adequately to the specific conditions of the piedmont soils of Bogota. For the present study will be utilized data from SPT (widely used in Colombia) and SPT-T (never before conducted in the country), carried out considering the appropriated norms to each test, taking in account to SPT-T, doesn’t exist local standard governing such tests. The correlations for field procedures of the tests implemented were for effective confining and energy transference of the SPT hammer, since the state-of-the-art mentions it as the most affect the reliability of the final results. The final results show the tendency of the methodologies used to obtain the correlation, in relation with the real value of effective friction angle from of lab tests

Study of the effect of polyolefin-aramid fibers on PA mixture

The present research seeks to investigate the performance of a PA mixture reinforced with polyolefin-aramid fibers. The functional and mechanical performance of the mixture was assessed by different volumetric and mechanical tests including total air voids, interconnected air voids, Cantabro particle loss in dry and wet conditions and binder drainage test.This research is part of a project that has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 769373

Analysis of the relationship between the water retention curve, particle size and pore size distribution in the characterization of a collapsible porous clay

In highly porous soils with a susceptibility to collapse, there are points of volumetric variability, due to the present heterogeneity, regarding the diameters of the poral throat. The predominance of a pore size is closely related to certain values of the Water Retention Curve (WRC). However, to date, a possible correlation with particle size distribution (PaSD), obtained using modern, highly reliable gravitational sedimentation methods, has not been studied. The porous clay of lateritic origin under study, was characterized by means of index tests, to know its basic geotechnical behavior. Subsequently, it was analyzed by mercury intrusion porosimetry tests, to estimate the Pore Size Distribution (PSD); filter paper and pressure plate method to obtain the water retention curve; as well as the method of integral measurement of the pressure in the suspension (ISP), to obtain the fine grain size of the material. This article tries to present a proposal of relationship between these parameters, with the aim of improving the understanding in the characterization of this type of materials. The results showed that there is indeed a strong relationship between the particle size distributions, pore size distribution and the water retention curve. Mainly, this is reflected in the geometric places corresponding to the air value entries (AEV) of macropores and micropores. Which coincide with essential parameters of the behavior of the other curves (PaSD and PSD).En suelos altamente porosos con susceptibilidad de colapso, existen puntos de variabilidad volumétrica, debido a la heterogeneidad presente, en cuanto a los diámetros de las gargantas porales. La predominancia de un tamaño de poro está estrechamente relacionada con ciertos valores de la curva de retención de agua (WRC). No obstante, a la fecha no se ha estudiado una posible correlación con la distribución del tamaño de partículas (PaSD), obtenida mediante métodos modernos de sedimentación gravitacional de alta confiabilidad. La arcilla porosa de origen laterítico bajo estudio, fue caracterizada mediante ensayos índice para conocer su comportamiento geotécnico básico. Posteriormente, fue analizada mediante ensayos de porosimetría por intrusión de mercurio para la estimación de la distribución del tamaño de poros PSD; método del papel filtro y placa de presión para la obtención de la curva de retención de agua; así como el método de medición integral de la presión en la suspensión (ISP), para obtener la granulometría fina del material. Este artículo pretende presentar una propuesta de relación entre estos parámetros, con el objetivo de mejorar el entendimiento en la caracterización de este tipo de materiales. Los resultados mostraron que efectivamente existe una relación fuerte entre las distribuciones de tamaño de partícula, poros y la curva de retención de agua. Principalmente, esto se ve reflejado en los lugares geométricos correspondientes a las entradas de valor de aire (AEV) de macroporos y microporos. Las cuales coinciden con parámetros esenciales del comportamiento de las demás curvas (PaSD y PSD)

Análisis de las correlaciones existentes del ángulo de fricción efectivo para suelos del piedemonte oriental de Bogotá usando ensayos in situ

To estimate the effective friction angle of soil from in situ test is a complicated job, due to high rates of strain existing in this kind of tests, which tend to be too invasive and disturb the vicinities of test depth, even the sample that eventually is taken at the site. Likewise, the most of the correlations found in the current bibliography to obtain the effective friction angle using field tests, have been developed for soils from different regions. For that reason when are implemented on tropical soils present high scatter, to compare the field parameter values with real results obtained at the lab. This research aims to use in situ tests define through of analysis of different correlations, which fits adequately to the specific conditions of the piedmont soils of Bogota. For the present study will be utilized data from SPT (widely used in Colombia) and SPT-T (never before conducted in the country), carried out considering the appropriated norms to each test, taking in account to SPT-T, doesn’t exist local standard governing such tests. The correlations for field procedures of the tests implemented were for effective confining and energy transference of the SPT hammer, since the state-of-the-art mentions it as the most affect the reliability of the final results. The final results show the tendency of the methodologies used to obtain the correlation, in relation with the real value of effective friction angle from of lab tests.Estimar el ángulo de fricción efectivo del suelo a partir de ensayos in situ es una tarea complicada debido a las altas tasas de deformación existentes en este tipo de ensayos, que tienden a ser demasiado invasivos y perturban las vecindades de la profundidad del ensayo y aún la muestra que eventualmente se toma en el sitio. Así mismo, la mayoría de correlaciones encontradas en la literatura actual, para obtener el ángulo de fricción efectivo, usando ensayos de campo han sido desarrolladas para suelos de otras latitudes, por tal razón al ser implementadas en suelos tropicales presentan alta dispersión, cuando se desea comparar los valores de parámetros de campo, con los resultados reales obtenidos en el laboratorio. Esta investigación busca mediante el uso de ensayos in situ, definir por medio de análisis de diferentes correlaciones, cuál de estas se ajusta mejor a las condiciones propias de suelos del piedemonte de la ciudad de Bogotá, la cual se considera la problemática primordial a resolver en el artículo. Para el presente estudio serán utilizados datos provenientes del SPT - Standard Penetration Test (de amplio uso en Colombia) y SPT-T Standard Penetration Test + Torque (nunca antes llevado a cabo en el país), realizados teniendo en cuenta la normativa acorde para cada ensayo. Considerando que para el SPT-T no existe norma local que rija este tipo de ensayos. Las correcciones por procedimientos de campo de los ensayos que se implementaron fueron realizadas por confinamiento efectivo y transferencia de energía del martillo golpeador, ya que en el estado del arte del tema son definidos como los que influyen de manera directa en la confiabilidad de los resultados. Los resultados finales muestran la tendencia de cada una de las metodologías usadas para obtener la correlación, en relación con el valor real del ángulo de fricción efectivo, obtenido de ensayos de laboratorio

SIMULACIÓN DE PRUEBAS DE CARGA EN PILOTES USANDO UN MODELO CONSTITUTIVO HIPOPLÁSTICO

This paper presents a numerical simulation based in a FEM program related with the results of a pile load test conducted on porous clay from Brasilia DF (Brazil), which has metastable characteristics. The numerical modeling used as reference model a hypoplastic constitutive model. The analysis of the results of laboratory tests, allowed estimating soil geotechnical properties and parameters of strength, deformability and stratigraphic identification. As a general conclusion it's important to highlight that the hypoplastic prediction in the linear range, reproduce of an adequate way the tendency in the load-settlement curve, however due to the loss of adhesion in the soil-pile interfase, at the time of the test, it shows the incapability of the model to simulate this effect appropriately, since in the geotechnical problem exist unsaturated and metastability conditions.Essa pesquisa tem como objetivo principal, simular mediante o emprego dum programa baseado no método de elementos finitos, os resultados obtidos de provas de carga em pilotes individuais fundados em argilas porosas de Brasília DF (Brasil), as quais possuem caraterísticas metaestáveis. Para as simulações empregou-se a equação constitutivo hipoplásica. Os parâmetros do solo foram obtidos por meio de ensaios de laboratórios que permitiram estimar propriedades geotécnicas do solo, assim como os parâmetros de resistência, deformabilidade e identificação estratigráfica. Como conclusão geral reportou-se que a predição do modelo hipoplásico em relação com as provas de carga no tramo antes da ruptura é aceitável, no entanto devido à perda de adesão na interface solo-pilote no momento da prova, percebe-se a incapacidade do modelo para simular este efeito de maneira adequada, já que existe condições de metaestabilidade e de parcial saturação presentes no problema geotécnico.La presente investigación tuvo como objetivo principal, simular mediante el empleo de un programa basado en el método de elementos finitos, los resultados obtenidos de pruebas de carga en pilotes individuales fundados en arcillas porosas de Brasilia DF (Brasil), las cuales poseen características metaestables. Para las simulaciones se empleó la ecuación constitutiva hipoplástica. Los parámetros del suelo fueron obtenidos por medio de ensayos de laboratorio que permitieron estimar propiedades geotécnicas del suelo, así como parámetros de resistencia, deformabilidad e identificación estratigráfica. Como conclusión general se reporta que la predicción aportada por el modelo hipoplástico en relación a las pruebas de carga en el tramo antes de la ruptura es aceptable, sin embargo debido a la pérdida de adhesión en la interface suelo-pilote en el momento de la prueba, se nota la incapacidad del modelo para simular este efecto de manera adecuada, ya que existen condiciones de metaestabilidad y de parcial saturación presentes en el problema geotécnico

Variabilidad espacial del suelo arcilloso de la Sabana de Bogotá en la confiabilidad de asentamientos por consolidación primaria

The aim of this paper is to present a reliability study of the consolidation parameters of a clayed soil from the "Sabana de Bogotá" sector. The work methodology included the extraction of clay undisturbed samples and the development of an experimental plan in the laboratory, which included thirty oedometric tests. In addition, the probability distributions of the consolidation parameters for the "Sabana de Bogotá" soil were estimated. Results allowed obtaining the variability of the compressibility properties of such materials. Otherwise, Monte Carlo simulations were performed in order to estimate settlement reliability curves. It was found that the settlement magnitude in the "Sabana de Bogotá" clayed soils is affected by the spatial variability of the compressibility properties of this kind of soil.El objetivo de este artículo es presentar un estudio de confiabilidad de los parámetros de consolidación de un suelo arcilloso de la Sabana de Bogotá. La metodología de trabajo comprendió la extracción de muestras de arcillas inalteradas y la ejecución de un plan experimental de laboratorio que incluyó treinta ensayos edométricos. Además, se estimaron las distribuciones de probabilidad de los parámetros de consolidación del suelo de la Sabana de Bogotá. Los resultados permitieron obtener la variabilidad de las propiedades de compresibilidad de dichos materiales. Por otra parte, se realizaron simulaciones de Monte Carlo para estimar las curvas de confiabilidad de asentamientos. Se encontró que la magnitud de los asentamientos en los suelos arcillosos de la Sabana de Bogotá se ven afectados por la variabilidad espacial de las propiedades de compresibilidad de este tipo de suelo

An integrated DoE - Stochastic multi criteria decision-making analysis applied for experimental evaluation of fiber reinforced porous asphalt mixtures

Porous asphalt (PA) mixture offers multiple benefits such as noise mitigation, skid resistance and management of storm water and runoff quality. However, its durability is not as promising compared to dense-graded asphalt mixtures. The objective of this research is to evaluate the functional and mechanical performance of PA mixtures modified with nylon and hydrated lime through experimental tests including air voids, permeability, raveling resistance, moisture susceptibility and binder drain down. Taguchi approach was employed to analyze the performance of these responses. Additionally, a novel multi-criteria decision-making (MCDM) technique was employed to turn the multiple-response problem optimization into a single response problem optimization. Monte Carlo Stochastic simulations were included as a complement to deal with the uncertainty contained in the experimental quantitative data. The optimal levels for acquiring a proper overall response value in terms of functionality and durability were identified as 4.60% for binder content factor; 0.04% for fiber content factor and 1.50% for Hydrated Lime content factor

Condiciones Técnicas para la Ejecución de Infraestructuras de Movilidad y Transporte en Bogotá

Background: Currently Colombia has a process of rapid economic growth, due to its attractive geopolitical situation and excellent potential for the exploitation of natural resources. But there is a serious shortage of infrastructures for mobility and transport in rural and urban areas, which directly affects to these economics process, worse if we consider that the mobility land nets connecting the country are really inefficient. In most of metropolitan areas the situation becomes critical as in Bogotá, a city on which have been done many studies of people transport networks that are not technically executables because they don’t respond totally to the complexity of the territory. Objective: This introductory text to others more specific by the same authors, contains the basic parameters sometimes overlooked in technical feasibility studies, in order to contribute with this contents as a reference’s consults to all the people (as well as future users) that can be involved in the develop of studies for building infrastructure of mobility and transport with emphasis in Bogota, but knowing that some of its contents can be also a model for other cities. Methods: Through a comprehensive analysis based mainly on secondary information (aerial photographs, satellite images, site photographs, seismic microzonation, etc...) and experiences elsewhere, were identified neuralgic sites in Bogotá with mobility problems and presence of existing rail corridor for possible future implementation of an Integrated Transport System, using different types of connection networks, considering the needs of Bogotá and its regional connection in the short (5-8 years), medium (5 to 10 years) and long term (15-30 years) with a projection 30 years. Results: According to different variables that control constructive aspects of the city, such as the geotechnical complexity, management culture, resources, construction technology, among others, was achieved conceptually, to design different constructive alternatives for mobility and transport infrastructure, considering the aspects mentioned. Conclusions: The urban planning of the city with respect to improving the mobility and transport, depends mainly on two aspects, the impact on the life quality of users (influenced by the social and economic activity) and the relation with the proposal of modal transportation in Bogotá.Antecedentes: Colombia está en un proceso de crecimiento económico acelerado, debido al gran atractivo geopolítico con el que cuenta y su excelente potencial de explotación de recursos naturales. Sin embargo existe un déficit importante de infraestructuras para la movilidad y transporte en los ámbitos rural y urbano, que afecta directamente dichos procesos económicos, en la improductividad ocasionada por las ineficientes infraestructuras de movilidad terrestre que comunican al país. En el ámbito metropolitano, la situación llega a ser crítica como ocurre en Bogotá, ciudad para la cual se han realizado innumerables estudios en ejecución de redes de transporte masivo de pasajeros que no son técnicamente factibles debido a que desconocen toda la complejidad que implica su territorio. Objetivo: Este texto introductorio a otros más específicos de los mismos autores, contiene los parámetros básicos a veces pasados por alto en los estudios de factibilidad técnica, con el objetivo de ponerlos en conocimiento de todos los posibles agentes (como también de los futuros usuarios) que participan en la realización de estudios de construcción en infraestructuras para la movilidad y el transporte con énfasis en Bogotá, aunque algunos de sus contenidos también pueden servir de referente para otras ciudades. Método: Mediante un análisis exhaustivo basado principalmente en información secundaria (fotografías aéreas, imágenes de satélite, fotografías del sitio, microzonificación sísmica, etc…) y experiencias en otras latitudes, se identificaron sitios neurálgicos de la ciudad de Bogotá con problemas de movilidad y que tuvieran un corredor ferroviario existente, para la implantación de un posible futuro Sistema Integrado de Transportes haciendo uso de diferentes tipologías de redes de conexión, a la luz de las necesidades de Bogotá y su conexión regional en el corto (5 a 8 años), mediano (5 a 10 años) y largo plazo (15 a 30 años) con una proyección de 30 años. Resultados: De acuerdo a diferentes variables que controlan aspectos constructivos de la ciudad, como la complejidad geotécnica, gestión de cultura, recursos, tecnología de construcción, entre otros, se logró de manera conceptual diseñar diferentes alternativas constructivas para infraestructuras de movilidad y transporte considerando los aspectos ya mencionados. Conclusiones: El planeamiento urbano de la ciudad respecto al mejoramiento de la movilidad y el transporte, depende principalmente de dos vertientes, el impacto en la calidad de vida de los usuarios (influenciada por la actividad social y económica) y la articulación con la propuesta de transporte modal de Bogotá

Class A prediction of a retaining structure made by a pile curtain wall executed on a tropical soil

Some retaining structures can be designed on a temporary basis, in accordance to the geotechnical design and a predefined construction plan. Off course this may not be valid elsewhere, but in Brasília, where residual and laterized soils do prevail, best mechanical resistances are obtained in the porous clay setrata along the dry season. That means, it is controlled by soil ́s suction, i.e. soil behavior presents a dependency on the unsaturated response of the medium. In numerical terms, to predict the soil-structure behavior it is necessary to include the atmosphere-soil interaction in the computational tool, using a hypoplastic model. The paper thus details on this aspect and on the numerical simulations of an existing retaining structure founded in the tropical soil of Brasília. The structure was monitored in terms of displacement, along local dry and wet seasons, and was simulated by a constitutive law calibrated by means of unsaturated laboratory tests.Algunas estructuras de contención de acuerdo con su diseño geotécnico y plan de construcción predefinido. Por supuesto, esto no extrapolable a todos los sitios de análisis, sin embargo, en Brasilia, donde predominan los suelos residuales y lateralizados, se obtienen las mejores resistencias mecánicas en los estratos porosos durante la estación seca. Esto significa que es controlada por la succión del suelo, es decir, el comportamiento del material presenta una dependencia de la respuesta no saturada del medio. En términos numéricos, para predecir el comportamiento suelo-estructura fue necesario incluir la interacción atmósfera-suelo en una herramienta computacional, utilizando un modelo hipoplástico. El trabajo detalla de esta manera las simulaciones numéricas de una estructura de retención fundada en el suelo tropical de Brasilia. La estructura fue monitoreada en términos de desplazamiento, a lo largo de las estaciones locales secas y húmedas, y fue simulada por una ley constitutiva calibrada mediante pruebas de laboratorio no saturadas

Behavior of a draining mixture composed by recycled concrete aggregates and rubberized asphalt concrete

Concrete waste is considered an environmental liability with a negative impact. However, this type of waste presents a high potential to be used as an alternative building material. Therefore, the present study aims to evaluate the applicability of substituting the conventional natural stone aggregate (CA) of a draining asphalt mixture (MD) by a recycled concrete aggregate (RCA). Firstly, RCA was physically characterized to be compared with the AC. Then, two MD mixtures were design with rubberized asphalt concrete (GCR by its spanish acronym): one using the conventional aggregate (control sample) and one with the RCA substituting entirely the CA. Experimental tests under monotonic load (indirect tensile strength - RTI) were conducted over the mixtures, as well as  adhesion tests (susceptibility of RTI in wet and dry conditions and abrasion wear Cantabro). The results indicate that for MD mixtures with RCA, a higher content of asphalt is required than with CA. Additionally, it wasfound that the presence of higher asphalt content in MD-RCA mixtures increases its adhesion when compared with the control sample. Therefore, it can be concluded that the use the RCA for MD mixtures, in the proposed way, is technically and environmentally viable.Los residuos de concreto son considerados un pasivo ambiental e impactan negativamente el medio ambiente. Estos residuos tienen un alto potencial para ser empleados como materiales alternativos de construcción. El presente estudio evalúo la aplicabilidad de uso de un agregado reciclado de concreto (RCA, por sus siglas en inglés) como sustituto de la totalidad del agregado pétreo convencional (AC) de origen natural en una mezcla asfáltica drenante (MD). Inicialmente, se realizaron ensayos de caracterización física del RCA y se comparó con el AC. Luego se realizaron los diseños de dos mezclas MD utilizando un asfalto modificado con grano de caucho reciclado de llanta (GCR): una MD empleando como agregado AC (muestra de control) y otra donde se sustituyó la totalidad del AC por RCA. Sobre estas mezclas fueron realizados ensayos de laboratorio bajo carga monotónica (resistencia a la tracción indirecta - RTI) y pruebas de adherencia (susceptibilidad de la RTI en condiciones húmedas y secas y desgaste a la abrasión Cantabro). Los resultados indican la necesidad de emplear un mayor contenido de asfalto en la MD con RCA con respecto a la mezcla de control. Empleando este mayor contenido de asfalto, se observa similitud en la resistencia a la tracción y aumento de adherencia en la MD con RCA con respecto a la muestra de control. Por tanto, se puede concluir que la aplicación del RCA en MD de la forma propuesta es viable desde el punto de vista técnico y ambiental