Scielo RSS <![CDATA[Obras y proyectos]]> http://www.scielo.cl/rss.php?pid=0718-281320140001&lang=es vol. num. 15 lang. es <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.cl/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.cl <![CDATA[<b>Diseño y aplicación de pilotes CFA para una central eléctrica en Coronel, Chile</b>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132014000100001&lng=es&nrm=iso&tlng=es El objetivo de este estudio es describir el sistema de pilotes CFA (Continuous Flight Auger) y mostrar un caso de aplicación en un proyecto de central eléctrica en Coronel, Chile. La ventaja principal de este método es la rapidez de ejecución de los pilotes, lo que se traduce en mayores rendimientos y menores costos. En Chile este método aún no se ha masificado, a pesar de que esta tecnología es popular en otros países y que condiciones de suelo favorables para su ejecución se encuentran con frecuencia a lo largo del país. En este artículo se presentan las fortalezas y debilidades del método, las condiciones geotécnicas favorables y desfavorables para su desarrollo, y el equipamiento, materiales y procedimientos necesarios para su ejecución. Además se describe el procedimiento para estimar la capacidad axial de los pilotes en los suelos donde es más común su ejecución. Finalmente, se presenta un caso aplicado en la región del Bío Bío, siguiendo los métodos y recomendaciones de normativas internacionales descritas previamente.<hr/>The purpose of this study is to present the CFA piles system (Continuous Flight Auger) and to show a case of application for a power station project in Coronel, Chile. The main advantage of this method is the fast execution of the piles, which results in higher yields and lower costs. Even though this technology is popular in other countries and there are favourable soil conditions for its implementation in Chile, this method is not yet commonly used in the country. This paper describes the method's strengths and weaknesses, the favourable and unfavourable geotechnical conditions for its development, and the equipment, materials, and procedures necessary for its implementation. The paper also shows the procedure for estimating the axial capacity of piles in soils where the execution of the method is more common. Finally, an applied case in the Bío Bío Region is presented, following the methods of international regulations and recommendations previously described for the estimation of axial capacity on piles. <![CDATA[<strong>Análisis de confiabilidad en un modelo de descarga de silos de almacenamiento mediante el Método de Elementos Discretos DEM</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132014000100002&lng=es&nrm=iso&tlng=es La modelación con el método de elementos discretos DEM ha abierto la posibilidad de simular diversos procesos cuya naturaleza granular no se había podido tener en cuenta bajo el paradigma de la mecánica del medio continuo. La ingeniería agrícola que requiere almacenamiento de granos, la ingeniería geotécnica que requiere avanzar en el entendimiento de los procesos geomecánicos, la industria minera que requiere la optimización de diseños de taludes de corte y la industria farmacéutica, entre otros, han sido beneficiarios de los avances en la modelación de materiales granulares con el método de los elementos discretos. Sin embargo, por su naturaleza, el método de elementos discretos tiene incertidumbre del tipo epistémico y aleatorio. La incertidumbre del tipo aleatorio en la modelación con DEM se debe, entre otros, a los modelos constitutivos. Los avances reportados en la literatura muestran pocos intentos de abordar el problema de evaluación de incertidumbre en la modelación con elementos discretos, condición diferente a lo observado en modelación con elementos finitos (elementos finitos estocásticos), cuyos primeros trabajos datan de la década de los ochenta. Con el objeto de afrontar la citada deficiencia, el presente trabajo propone utilizar el procedimiento de evaluación de confiabilidad (FOSM- First Order Second Moment), que fue derivado para funciones teóricas explícitas, para la determinación de la incertidumbre aleatoria en la modelación con elementos discretos en silos de almacenamiento de granos de maíz. El método FOSM utiliza las series de Taylor para aproximar los momentos estadísticos de la función de desempeño (velocidad de descarga) con ayuda de diferencias finitas centrales. Los resultados muestran la viabilidad de usar el procedimiento para determinar la probabilidad de funcionamiento correcto de un silo para diferentes configuraciones geométricas.<hr/>Modelling based upon the discrete element method has opened the possibility of simulating different processes, which under the paradigm of traditional continuum mechanics, had not been duly modelled due to their granular nature. Many fields have benefited from the headway made in recent years in the modelling of granular materials with discrete elements: agricultural engineering that requires to design grain storages; geotechnical engineering that needs to deepen the understanding of geomechanical processes; the mining industry which needs to optimise the design of cut slopes for open pits; and the pharmaceutic industry among others. Despite the recent developments in the discrete element modelling, the method itself has associated an epistemic and a random uncertainty. In this case, the random uncertainty within DEM can be linked to the constitutive models. The review of specialised literature reveals few attempts to address the issue of assessing the uncertainty within simulations using DEM. On the other hand, many works have been published since the 80's about uncertainty within finite element modelling (finite element stochastics). This article presents a first approach to assess uncertainty in DEM modelling. A procedure to assess the random uncertainty in the DEM simulation of silos storing corn is proposed. FOSM (First Order Second Moment) method is used to approximate the statistical moments of the performance function (velocity of discharge), using the central finite difference technique. The obtained results allow to foresee the feasibility of using the proposed procedure to assess the probability of a non-clogged operation of the hopper system under different hopper geometries. <![CDATA[<strong>Marco para un modelo constitutivo extendido para geomateriales con fallas localizadas</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132014000100003&lng=es&nrm=iso&tlng=es Localised failure in geomaterials is preceded and accompanied by intensive deformation and irreversible micro-structural changes of the material in a small but finite size region. Shear, compaction, and dilation bands observed in soils and porous rocks are typical examples of phenomena that lead to localised failure. The width h of the localisation band has been experimentally shown to be a physical quantity related to the microstructure of the material. On the other hand, numerical methods for the solution of boundary value problems usually introduce another length scale H, as a result of the spatial discretisation of the considered domain into smaller ones over which the constitutive response of the material is defined in terms of incremental stress-strain relationships. While h, as a physical quantity, is fixed, H varies with the resolution of the numerical discretisation. Since h scales with the material microstructure and therefore is usually much smaller than the resolution of the numerical discretisation, the case H > h is considered in this study, e.g. failure behaviour governed by a localisation band of width h embedded in an elastic bulk of nominal side H. We present a general constitutive modelling framework to connect these two scales, and corresponding responses of the materials inside and outside the localisation zone. We demonstrate how this approach can help obtain physically meaningful solutions that are independent of the spatial discretisation in numerical analysis. Numerical analyses of localised failure in quasi-brittle materials are used to further highlight the features and applicability of the proposed approach.<hr/>Fallas localizadas en geomateriales están precedidas y se dan en conjunto con deformaciones intensas y cambios micro estructurales irreversibles del material en una región de tamaño finito, pero pequeña. Corte, compactación y bandas de dilatación observables en suelos y rocas porosas son ejemplos típicos de fenómenos que conducen a fallas localizadas. Ha sido experimentalmente demostrado que el ancho h de la banda de localización es una cantidad física relacionada con la micro estructura del material. Por otro lado, métodos numéricos para la resolución de problemas de valor en la frontera usualmente introducen otra longitud de escala H como un resultado de la discretización espacial del dominio considerado en partes más pequeñas sobre el cual la respuesta constitutiva del material está definida en términos de relaciones incrementales de tensión-deformación. Mientras h como cantidad física está fija, H varía con la resolución de la discretización numérica. Dado que h escala con la micro estructura del material y por lo tanto es usualmente mucho más pequeño que la resolución de la discretización numérica, el caso H > h es considerado en este estudio, por ejemplo el comportamiento en falla gobernado por una banda de localización de ancho h inserta en una masa elástica de lado nominal H. Se presenta un marco de modelamiento constitutivo general para conectar estas dos escalas, y las respuestas correspondientes del material dentro y fuera de la zona de localización. Se demuestra como esta estrategia puede ayudar a obtener soluciones con significado físico que son independientes de la discretización espacial en análisis numéricos. Análisis numéricos de falla localizada en materiales cuasi frágiles son además usados para destacar las características y aplicabilidad de la estrategia propuesta. <![CDATA[<strong>Evaluación de la estabilidad hidráulica de un muro pantalla en suelos granulares recargados por un acuífero no confinado</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132014000100004&lng=es&nrm=iso&tlng=es Diaphragm walls are normally adopted for deep basements in granular soils because, among other reasons, they act as watertight retaining structures and can form part of the structure foundations. When the water table is high and the excavation is deep there is a likely risk of hydraulic stability problems. In this work two-dimensional flow nets around a diaphragm wall of 20 m depth and 0.8 m thickness are studied for different construction/ excavation stages. The water level behind the wall is the result of the excavation geometry, soil permeability and aquifer characteristics, i.e. a horizontal water level is not imposed. Using a commercial 2D steady flow software, distributions of velocities and hydraulic gradients are determined. Based on the definition of piping safety factor, a maximum excavation depth and a diaphragm wall minimum embedment are determined. Results using an isotropic coefficient of permeability value are compared with the anisotropic case. Hydrodynamic pressures over the wall are also determined and compared with hydrostatic pressures. Finally, it is pointed out that a minimum diaphragm wall embedment should be verified to avoid piping or erosion effects, which can be detrimental for the stability of the project during construction.<hr/>Muros pantalla son normalmente elegidos para subterráneos profundos en suelos granulares porque entre otras razones, ellos sirven como estructura de contención impermeables y pueden formar parte de las fundaciones de la estructura. Cuando el nivel freático es alto y la excavación es profunda existe un probable riesgo de problemas de estabilidad hidráulica. En este trabajo se estudian redes de flujo bidimensionales alrededor de un muro pantalla de 20 m de profundidad y 0.8 m de espesor para diferentes etapas de construcción/ excavación. El nivel freático detrás del muro es el resultado de la geometría de la excavación, permeabilidad del suelo y características del acuífero, es decir, no se impone un nivel horizontal del nivel freático. Se determinan distribuciones de velocidades y gradientes hidráulicos usando un programa computacional comercial de flujo estacionario 2D. Basándose en la definición de factor de seguridad de piping, se determina una profundidad de excavación máxima y un empotramiento mínimo del muro pantalla. Se comparan estos resultados usando valores del coeficiente de permeabilidad isotrópico y anisotrópico. También se determinan presiones hidrodinámicas sobre el muro, las cuales son comparadas con las presiones hidrostáticas. Finalmente, se señala que se debe verificar un empotramiento mínimo del muro pantalla para así evitar piping o efectos de erosión, los cuales pueden ser perjudiciales para la estabilidad del proyecto durante su construcción. <![CDATA[<strong>Validación de modelos constitutivos avanzados de comportamiento mecánico para la arcilla estructurada de Brasilia</strong>]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132014000100005&lng=es&nrm=iso&tlng=es La mayoría de los modelos constitutivos inicialmente no tomaron en cuenta el efecto de la estructura y la cementación del suelo. Sin embargo, en las últimas décadas estas variables han sido incorporadas en varios modelos constitutivos para describir el comportamiento mecánico del suelo en estado natural. Para incluir estas variables es necesario desarrollar leyes de estructura que reproduzcan adecuadamente el comportamiento del material. En este artículo se analiza el comportamiento de la arcilla estructurada y cementada de la ciudad de Brasilia por medio de ensayos triaxiales y simulaciones numéricas. Para realizar las simulaciones se escogieron los modelos Cam Clay con estructura, Subloading Cam Clay e Hipoplasticidad con estructura combinados con dos leyes de estructura. Los dos primeros están basados en elastoplasticidad y el último en hypoplasticidad. De las simulaciones, se obtuvieron varias virtudes y defectos en comparación con los ensayos realizados. Finalmente, se discute ampliamente cuál es el modelo más conveniente para simular el comportamiento mecánico de la arcilla de la ciudad de Brasilia.<hr/>The majority of the classical constitutive models for soils does not take into account the influence of the soil 's structure and cementation. However, in the last decades these variables have been considered in various constitutive models to describe the mechanical behaviour of undisturbed soils. To include these variables it is necessary the development of structure laws able to model appropriately the material behaviour. In this paper, the behaviour of a structured and cemented clay from the city of Brasilia is analysed by means of triaxial tests and numerical simulations. To perform numerical simulations the models Cam Clay with structure, Subloading Cam Clay and Hypoplasticity with structure all of them combined with two structure laws, were chosen. The first two are based on elastoplasticity while the last one is based on hypoplasticity. As a result of the simulation process, advantages and drawbacks of each constitutive model were observed when compared with the test results. Finally, a discussion is presented in order to define the most appropriate model to simulate the mechanical behaviour of Brasilia 's clay.