Scielo RSS <![CDATA[Obras y proyectos]]> http://www.scielo.cl/rss.php?pid=0718-281320170001&lang=en vol. num. 21 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.cl/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.cl <![CDATA[<strong>Laponite</strong>: <strong>a nanotechnology that retards liquefaction</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100001&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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) . Espor 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.<hr/>Earthquake induced liquefaction of loose sand deposits has caused significant damage in severe seismic events in Chile (Valdivia 1960, Valparaíso 1985, Maule 2010) and in other countries (New Zealand 2010, Japón 2011). This requires the development of soil improvement methods to increase the liquefaction resistance of these deposits, particularly in proximity to existing structures, where traditional approaches relying on densification may not work. This paper presents an experimental study that explores the use of Laponite, a synthetic nano-clay withparticle diameter ten times smaller than Bentonite, for treating liquefiable soils. The effect of the presence of a small amount of laponite (1% by dry mass of the sand) on the liquefaction resistance of clean sand specimens with relative density in the 15-25% range is studied through laboratory triaxial cyclic tests. The addition of 1% Laponite leads to a significant increase in liquefaction resistance, with respect to the clean sand, with the number of cycles to liquefaction increasing by approximately two orders of magnitude under the same cyclic stress ratio. This is comparable to the effect recently reportedfor Bentonite, but with much smaller addition of the nano-clay. The study addresses the mechanisms that explain the improvement based on the thixotropic fluid formed in the sand pore space. <![CDATA[<strong>Dynamic modeling of Mataquito Bridge affected by liquefaction - induced lateral spreading</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100002&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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.<hr/>The Mataquito Bridge is located at the north of the Mw 8. 8 Maule earthquake epicenter and it was selected for this study because clear evidence of liquefaction induced lateral spreading was detected at the site and the data available was enough to generate a numerical model. The numerical model was developed in the geotechnical software FLAC and includes advanced soil constitutive models, such as PM4SAND and UBCHYST, which are validated in dynamic condition. Furthermore, the soil-structure interaction is considered with the pile elements available in FLAC, via shear and normal springs. The acceleration history applied in the dynamic condition was registered in Rapel station. The calibration process considered in this research was conducted with SPT results and geotechnical correlations. Several numerical models were solved to obtain the parameters included in the soil constitutive models and in the pile coupling springs. The results include pile lateral displacement and the bending moments due to the earthquake. The residual lateral displacements are about 10 cm and concentrated at the top of the pile. Besides, the pore water pressure increased during the seismic motion and the liquefaction was reached before the peak acceleration. <![CDATA[<strong>Study of site effects in the Coquimbo Region due to the 2015 Mw 8.3 Illapel, Chile, Earthquake</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100003&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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.<hr/>This work aims to determine site effects in the Coquimbo Region due to the 2015 Mw 8.3 Illapel earthquake, particularly in towns with seismological stations. In addition, it seeks to relate the seismic response and the distribution of damage during the event with the geomorphology and geology of the sites. This study used H/V spectral ratios (HVSR) applied to acceleration records of moderate to high magnitude earthquakes (Mw ≥ 5) occurred in a time window of three years around the main event. Moreover, the HVSR method was also applied to seismic ambient vibration records (20 to 30 minutes long), recorded by 4.5 Hz seismographs. Both variations ofthe method generated spectral ratios as a function of the period, allowing the dynamic characterization of the soil deposits through their predominant vibration period. This information is complemented with the geology and geomorphology of the studied zones in order to explain the site effects in each one. Finally, the results are compared with calculated MSK intensities from a survey of housing damage caused by the earthquake, implemented by government institutions. Our analyses conclude that the seismological stations of the Coquimbo Region are mostly over rigid soil deposits and rock outcrops, which is consistent with the MSK intensities that reached maximum values of 6.5 in the Region. <![CDATA[<strong>Seismic behaviour of tailing dams built by the downstream and centreline methods</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100004&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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.<hr/>The growth of ore treatment rates during the last decades has required an increase in the tailings impoundment capacity. Consequently, the height and volume of the designed sand dams have reached unprecedented dimensions. This has been caused by environmental constraints according to current regulations. In this context, the sand dam design with the centreline method is an alternative to reduce the sand volume without affecting the global dam stability. This method of construction has been applied successfully in seismic countries with high tailings dams such as Canada and more recently in Peru. This article presents 2D numerical modelling of high tailings dams under a strong seismic event. For this analysis it has been considered a standard section of dam built by downstream in one case. A second case considers the same section modifying its growth method to centreline from a certain height. The seismic response for both methods and the effect of variation in the upstream slope, in terms of seismic deformations, crest accelerations, amplification respect to free field and among others, are compared. <![CDATA[<strong>Uncertainties in the estimation of characteristic site period of sloping terrains</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100005&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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.<hr/>The characteristic site period T0, is a widely used parameter to define the period of vibration in which a greater seismic amplification can be expected. For sloping terrain, unlike what is seen with horizontal terrain, the seismic response requires at least a twodimensional analysis to determine T0. Though the literature on the seismic behaviour of sloping terrain represents a solid basis for identifying some of the variables involved in the soil response, there are currently no unified criteria regarding an analytical or experimental evaluation of the characteristic site periodfor sloping terrain. The present study aims to use the finite elements method to conduct a 2D parametric analysis of the seismic response of terrain with a slope of above 15°, in order to identify its characteristic free-field period. In addition, different measurements were taken using the HV spectral ratio method in a sloping terrain. These measurements were compared with the recorded response on the finite element parametric analysis. From the results, it is shown that any point on a sloping terrain features two amplification peaks, whose maximums are associated, independent of inclination angle of the terrain, with the same periods as any other point along the gradient of the terrain. <![CDATA[<strong>Characteristics of the foundation ground of sites with severely damaged buildings in the 27F earthquake</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100006&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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).<hr/>The Maule Earthquake affected a wide area of the country, being significantly destructive in the regions of Maule and Bío Bío. In the Metropolitan Region major damages were reported in both housings and modern buildings. In the case of buildings, failures ranged from minor damage to unrecoverable. To identify whether the ground was one of the triggering factors that damaged the buildings, environmental vibration measurements were carried out in the vicinity of severely damaged structures in the Province of Santiago. The analysis was performed using the method of Nakamura, which may provide the predominant period of the ground, especially in soils of low geotechnical quality, which present higher probability of generating structural damage in buildings. 122 measurements located in the vicinity of 68 severely damaged buildings located in the Province of Santiago were carried out. Also, the obtained spectral ratios H/V were compared with the geology of the area, in order to confirm the relationship between them. The analyses of the results indicate that there is no direct relationship between the observed damage of buildings and the seismic amplification, because the damaged buildings are located on different types of spectral ratio H/V. It is concluded that the main factor of the damages could be associated with structural aspects. In addition, the Santiago basin is subdivided into three sectors according to the H/Vspectral ratio (rigid, semi-rigid and predominant periods of 0.5 s). <![CDATA[<strong>Numerical modelling of the formation and instability of blocks around the Monte Seco tunnel excavated in a discontinuous rock mass</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100007&lng=en&nrm=iso&tlng=en El análisis geotécnico de túneles en ambientes geo-estructurales 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 continuo-equivalente 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 bi-dimensionales. 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.<hr/>Geotechnical analysis of tunnels in complex geostructural environments requires an advanced understanding of the inter-block structure effect on rock mass behaviour, such as joints and fractures systems, bedding and foliation planes, among other discontinuity types. The conventional approach for preliminary geotechnical analysis of tunnels is based on a continuous-equivalent system representation of rock mass, i.e. without explicit consideration of systematic discontinuity systems. However, to obtain a closer to reality results ofthe rock mass expected behaviour, geostructural data should be includedfrom the initial stage of numerical modelling for geotechnical analysis. The Monte Seco tunnel in Brazil, is used as a case study to analyze the implications of the discontinuity systems inclusion and degradation of mechanical properties, on the underground excavations stability. Based on the valuable geological engineering information from the TUNELCON project, numerical models with twodimensional DFN systems were developed. The case study demonstrates the importance of considering in detail the geo-structural data in numerical models from early stages of the project, thus achieving results that resemble in a better way to the actual behaviour that have the excavations during the construction and operation stages. <![CDATA[<strong>Tridimensional analysis of the dynamic behaviour of a fortification under an induced seismic event</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132017000100008&lng=en&nrm=iso&tlng=en 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.<hr/>The rockburst risk has been increasing worldwide, as the tendency is to execute activities in deeper environments. In most projects affected by seismicity, seismic monitoring is operating on the rockmass, and, according to the dynamic behaviour registered at these devices, seismic intensity assessment is provided for each seismic event. The measure of support capacity to absorb energy when submitted to these events has been the subject of intensive research over the last twenty five years. However, the amount of energy effectively received by the support (demand of energy), still is uncertain under real events conditions. The present work corresponds to a tridimensional modelling executed in Flac3D software. The main objective of this study is to estimate the seismic energy transferred by the rockmass to the underground support considering different seismic magnitudes and to compare them with published results.