Scielo RSS <![CDATA[Obras y proyectos]]> http://www.scielo.cl/rss.php?pid=0718-281320110002&lang=pt vol. num. 10 lang. pt <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.cl/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.cl <![CDATA[Development of a numerical tool for the analysis of reinforced concrete slabs under seismic vertical accelerations]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132011000200001&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Durante el terremoto en el centro sur de Chile del 27 de febrero del 2010 muchas estructuras fueron solicitadas fuertemente debido a aceleraciones horizontales considerables, sin embargo, la componente vertical de aceleración también fue importante. Esta característica ha motivado este trabajo, donde se estudia el efecto que produce la componente vertical de aceleración sobre losas de hormigón armado, teniendo en cuenta que la aceleración se aplica sobre el borde de la losa. La metodología utilizada contempló la elaboración de un programa computacional escrito en lenguaje MATLAB. Este programa utiliza el MEF y permite calcular tanto las tensiones como deformaciones en la losa. Inicialmente se realizó un análisis estático consistente en obtener las distribuciones de tensiones que genera una carga estática uniformemente distribuida de acuerdo a la norma NCh 1537.OJ86. Luego, se realizó un análisis sísmico consistente en obtener las envolventes de tensiones que genera la aplicación del registro vertical de aceleraciones de San Pedro de la Paz del terremoto del 27/02/2010. Se presenta el contexto teórico, la formulación del MEF y la validación numérica de los resultados. Posteriormente se analizan 2 losas de distinta geometría con el propósito de obtener las distribuciones de tensiones para el caso estático y envolventes de tensiones para el caso sísmico; al igual que las frecuencias y periodos naturales de cada losa. Los resultados revelan que las tensiones inducidas por las cargas estáticas son mayores a las inducidas por las cargas sísmicas para la losa con un periodo fundamental de 0.031 s. Mientras que para la losa con un periodo fundamental de 0.104 s resultó lo contrario.<hr/>During the Chile Centre-South 27th February 2010 earthquake, many structures were strongly shaken due to considerable horizontal accelerations; however, the vertical acceleration component was important too. This feature has motivated this work, where the vertical acceleration component effect on reinforced concrete slabs is studied, when this acceleration acts on the slab edges. The methodology contemplated a computer software written in MATLAB code. This program uses the FEM and allows the calculation of stresses and strains in the slab. Initially a static analysis was carried out, which consisted of calculating the stress distributions generated by a uniformly distributed static load according to the norm NCh 1537Of.86. Subsequently, the seismic analysis consisted of obtaining the stress envelopes caused by the vertical acceleration recording of San Pedro de la Paz for the 27/02/2010 earthquake. The theoretical framework, the FEMformulation and the numerical validation of the results are presented. Then, two slabs with different geometry are analysed with the purpose of estimating the stress distributions for the static case and the stress envelopes for the seismic case; as well as the natural frequencies and periods for each slab. The results reveal that stresses induced by the static loads are higher than the induced by the seismic loading for the slab with a fundamental period of 0.031 s, whilst the contrary resulted for the slab with a fundamental period of 0.104 s. <![CDATA[Numerical simulation of the interconnection of high strength steel composite beams and UHPC concrete]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132011000200002&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Este artículo presenta análisis numéricos de vigas mixtas de acero de alta resistencia y hormigón de ultra alto desempeño UHPC. Debido a la alta resistencia a la compresión del hormigón UHPC, son posibles estructuras muy esbeltas con elementos de hormigón delgados. Sin embargo, tensiones locales aumentan considerablemente en las uniones entre estos dos materiales debido a la mayor capacidad de carga. Para ello, han sido desarrollados conectores de corte continuos. Simulaciones numéricas son explicadas para estudiar vigas mixtas con conectores de corte (resortes). También se presentan detalles de los hormigones UHPC. Se modela una viga mixta con propiedades no lineales de los materiales. Ensayos de flexión de vigas son simulados con ABAQUS para calibrar el modelo numérico. Los resultados numéricos concuerdan relativamente bien con los resultados experimentales incluso después de iniciada la primera grieta. Además se implementó un modelo tridimensional con elementos de volumen para las partes de acero y hormigón y elementos de resorte no lineales para la conexión de corte. Los resultados de ensayos push-out fueron usados en el modelo no lineal de los elementos de resorte. La aplicación de cargas puntuales en el modelo debido a los resortes explican las tensiones máximas y debido a esto la pérdida de rigidez más temprana comparada con los ensayos de la viga. La carga última y la ocurrencia de deslizamiento fueron estimadas satisfactoriamente.<hr/>This article presents numerical analyses on composite beams made of high strength steel and Ultra High Performance Concrete (UHPC). Due to the high compressive strength of UHPC very slender structures with thin concrete elements are feasible. However, local stresses in the composite joints increase significantly due to the higher load capacity. For that, continuous shear connectors have been developed. Numerical simulations are explained to the study of composite beams related to the shear connection (springs). Details of UHPC are also presented. A composite beam with non-linear material properties was modelled. Beam-bending tests were simulated with ABAQUS to calibrate the numerical model. The numerical results agree relatively well with the test results, even after first crack initiation. In addition, a three dimensional model with volume elements for the steel and the concrete parts and non-linear spring elements for the shear connection were implemented. The results from performed push-out tests were used in the nonlinear model of the springs elements. The punctual application of the forces in the model due to the springs were the reason for tension peaks and on this account there was an earlier loss of stiffness compared to the beam test result. The ultimate load and the occurring slip were satisfactorily calculated. <![CDATA[Structural damages in the Catholic Church heritage constructions of the Concepción Archdiocese due to the earthquake of 27 February 2010]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132011000200003&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt El 27 de febrero del 2010 a las 3:34am (hora local), la zona centro-sur de Chile fue sacudida por un terremoto magnitud momento 8,8. A consecuencia de ello varias iglesias de la Arquidiócesis de Concepción sufrieron daños desde menores hasta algunas que tuvieron que ser demolidas o que simplemente colapsaron en el mismo instante del terremoto. Por lo anterior, las autoridades de la Universidad Católica de la Santísima Concepción pidieron se conformara una comisión para revisar estas iglesias y capillas. A través de un trabajo de ingenieros, arquitectos y constructores que constituyeron esta comisión, se logró tener una evaluación de estas construcciones. En esta evaluación se identificaron algunas fallas típicas propias de este tipo de construcción que evidenciaron que frente a movimientos telúricos de esta magnitud era claro que fallarían. Por eso este trabajo también trata de la identificación de estas fallas y entregar recomendaciones para que no se vuelvan a producir.<hr/>The 27th of February 2010 at 3.34am (local time), the Central-South part of Chile was shaken by an 8.8 earthquake moment magnitude. As a consequence, several churches of the Concepción Archdiocese suffered damages. Some of them had minor damages and others were demolished or simply collapsed during the earthquake event. As a result, the authorities of the Catholic University of Concepción asked for a commission to check these churches and chapels. Through the work of engineers, architects and constructors, members of the commission, it was possible to evaluate these buildings. In this evaluation, some typical failures expected for this type of buildings facing strong seismic movements, were identified. Therefore, this work also deals with identification and recommendations of repairing to avoid failures in future earthquakes. <![CDATA[An overview on field and experimental evidences concerning seismic liquefaction induced settlement of buildings with shallow foundations]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132011000200004&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt During earthquakes, loose saturated granular soils can experience a sharp rise in excess pore pressures and consequent strength loss as their structure attempts to compact, a phenomenon known as liquefaction. During and following liquefaction, soil pore fluid redistributes, causing the settlement of overlying structures. This paper describes and explains important field and experimental observations on the behaviour of buildings with shallow foundations on liquefied soil. Liquefaction failure is responsible for large economic losses, and is therefore a very current topic in geotechnical engineering research. This has been recently shown by the widespread building damages due to liquefaction of the foundation soil observed during earthquakes in Chile and New Zealand, such as the Maule earthquake in 2010, the Darfield earthquake in 2010 and the two earthquakes that hit the city of Christchurch in February and June 2011.<hr/>Durante los terremotos, suelos granulares saturados y sueltos pueden sufrir un aumento pronunciado del exceso de presiones de poro y consecuentemente una pérdida de resistencia cuando la estructura del suelo trata de compactarse. Este fenómeno es conocido como licuación. Durante y después de ocurrida la licuación, el fluido en los poros del suelo se redistribuye, causando el asentamiento de estructuras sobre yacientes. Este artículo describe y explica importantes observaciones de terreno y experimentales relacionadas con el comportamiento de edificios con fundaciones superficiales sobre suelo licuado. Falla por licuación es la causa de grandes pérdidas económicas y es por lo tanto un área de investigación de mucho interés actualmente en Ingeniería Geotécnica. Esto ha sido evidenciado recientemente por el extenso daño en edificaciones debido a licuación del suelo de fundación observado durante los terremotos de Chile y Nueva Zelanda, tales como el terremoto de Maule el 2010, el terremoto de Darfield el 2010 y los dos terremotos que golpearon la ciudad de Christchurch en febrero y junio del 2011. <![CDATA[Stability of slopes in residual soils]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132011000200005&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt This paper examines and discusses a number of factors that make slope stability assessments, and slope engineering in residual soils somewhat different from sedimentary soils. In particular, slopes are generally steeper and of higher permeability. They are also likely to be more heterogeneous and thus less amenable to analytical assessment than slopes in sedimentary soils. These factors are discussed in some detail. It is explained that climate and weather influence is much greater in residual soils than sedimentary soils, and theoretical methods are presented for taking this influence into account. It is shown also that traditional computer program methods of slip circle analysis can result in very large errors if applied to steep slopes in which seepage is occurring. More rigorous treatment of the seepage state, especially the "worst case" state is needed in order to produce sensible estimates of safety factor.<hr/>Este artículo analiza y discute una serie de factores que hacen que las evaluaciones de estabilidad de taludes y la ingeniería de taludes en suelos residuales sean algo diferente a las de suelos sedimentarios. En particular, los taludes son generalmente más pronunciados y de mayor permeabilidad. También son probablemente más heterogéneos y por lo tanto, menos susceptibles a evaluaciones analíticas en comparación a los taludes en suelos sedimentarios. Se discuten estos factores con cierto detalle. Se explica que la influencia del clima y el tiempo es mucho mayor en suelos residuales que en suelos sedimentarios, y se presentan métodos teóricos para tomar esta influencia en consideración. También se demuestra que los métodos computacionales tradicionales de análisis de círculos de deslizamiento pueden dar lugar a errores muy grandes si se aplican a taludes empinados en los que ocurre escurrimiento. Es necesario un tratamiento más riguroso del estado de escurrimiento, especialmente el estado para el "peor caso", con el objeto de obtener estimaciones razonables del factor de seguridad. <![CDATA[Modeling the effects of agricultural management practices on groundwater in Shelton, USA]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132011000200006&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt An integrated methodology was developed to assess the impact of recharge rates, nitrate leaching from crop root zones, and irrigation pumping rates on groundwater quality and quantity. Monthly values for deep percolation of water, irrigation pumping and leaching of nitrate-nitrogen were calculated with a soil-water-plant model. An Intermediate Vadose Zone Model (IVZM) was developed and used together with models for groundwater flow (MODFLOW) and solute transport (MT3D) to simulate the movement of water and nitrate-nitrogen. The IVZM generates recharge files used by MODFLOW andJMT3D. The methodology was applied to an area near the town of Shelton, Nebraska, where a shallow sand-gravel aquifer is highly contaminated by nitrate-nitrogen. MODFLOW was calibrated using historic groundwater level data from 1981 to 1996. Simulation results suggest that concentration reductions of 10% in the upper third of the saturated zone are possible after 10 years of improved irrigation and nitrogen fertilizer management. Groundwater quality changes slowly propagate down-gradient from the field and towards the lower part of the aquifer. A particle tracking technique showed that water from a well does not provide a good indication of the influence of improved management in the adjacentfield. The quality ofwater pumpedfrom a well represents the effect of management over 15 years and from more than 1.5 km up-gradient from the well. Regional groundwater quality depends on local management practices over a long period. Regulatory programs to improve water quality require therefore, widespread adoption and substantial time to provide significant water quality improvements.<hr/>Se desarrolló una metodología integrada para evaluar el impacto en la calidad y cantidad de agua subterránea ocasionado por la tasa de recarga, infiltración de nitrato desde zonas de cultivos, e intensidad de bombeo para irrigación. Se calculan valores mensuales de percolación profunda, irrigación por bombeo e infiltración de nitrato-nitrógeno con un modelo de suelo-agua-planta. Un modelo de zona vadosa intermedia (IVZM) fue desarrollado y usado junto con modelos de flujo de agua subterránea (MODFLOW) y transporte de soluto (MT3D) para simular el movimiento del agua y nitrato-nitrógeno. IVZM genera archivos de recarga usados por MODFLOW y MT3D. La metodología fue aplicada a un área próxima a la localidad de Shelton, Nebraska, donde un acuífero somero de arena y grava está altamente contaminado por nitrato-nitrógeno. MODFLOW fue calibrado usando registros históricos de nivel de agua de 1981 a 1996. Resultados de simulaciones sugieren que reducciones de un 10% de la concentración en el tercio superior de la zona saturada son posibles después de 10 años de mejoras en el manejo de riego y de fertilizantes de nitrógeno. Los cambios en la calidad del agua subterránea se propagan lentamente gradiente abajo desde el terreno cultivado hacia la parte inferior del acuífero. Una técnica de rastreo de partículas mostró que el agua de pozo no entrega una buena indicación de la influencia de la mejora en el manejo en terrenos adyacentes. La calidad del agua bombeada de un pozo representa el efecto del manejo sobre 15 años y de más de 1.5 km gradiente arriba del pozo. La calidad del agua subterránea regional depende de prácticas locales de manejo sobre un periodo largo. Programas de regulación para mejorar la calidad del agua requieren por lo tanto ser adoptados ampliamente y con tiempo suficiente para lograr mejoras significativas de la calidad del agua. <![CDATA[Planning water resources in dry lands using a non-linear optimization model]]> http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132011000200007&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Se desarrolló una metodología de trabajo que permite identificar y planificar el uso de los recursos hídricos en zonas de secano, haciendo uso de una base de datos con información de un conjunto de cuencas identificadas con el software ARCVIEW 3.2. Se obtuvo información meteorológica de la zona de estudio que fue utilizada en un balance hídrico para cuantificar la cantidad potencial de agua a acumular en cada sitio identificado. Posteriormente se usó un modelo de optimización no lineal que determina un patrón de cultivo que maximiza el beneficio neto dado un conjunto de recursos y restricciones físicas, medioambientales y económicas. A través de un análisis de sensibilidad se encontró que las variables que más influyen sobre el beneficio neto son el precio de venta de los productos agrícolas, la disponibilidad de agua, la disponibilidad de mano de obra y la eficiencia del método de riego. También se determinó que las cuencas de tipo pequeño son más sensibles a los cambios en estas variables. Una estrategia adecuada de intervención en el secano es introducir especies que se adapten a esta condición y utilizar el agua acumulada para dar riegos suplementarios en épocas de mayor demanda hídrica. No se pretende transformar toda el área en una zona de riego, sino que desde sus limitantes y potencialidades planificar el uso racional del agua factible de acumular.<hr/>A methodology was developed for identifying and planning the water resources use in dry lands. A data base was constructed with information of small basins which were identified using the ARCVIEW 3.2 software. Meteorological information was used to estimate run-off and to calculate the potential water volume that could be accumulated in each identified site. Subsequently, a non linear optimization model was used to determine the crop pattern that maximizes the net benefit according to the physical, environmental and economic resources and constraints. The sensibility analysis of the model indicated that the most important variables were product price, water availability, labor hand availability and irrigation method efficiency. It was also determined that small basins are more sensible than medium or big basins. An appropriate intervention strategy for dry lands is to introduce adapted species to these conditions and to use captured water for supplementary irrigation in the few months with high water demand. The idea is not to transform the whole area in an irrigation zone, but from its limitations and potentialities to plan a rational use of the water that can be captured in winter.