Examinando por Autor "Tiznado Aitken, Juan Carlos"
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Ítem Clasificación sísmica de suelos según Decreto Supremo N° 61: estudio sobre relevancia de la ejecución de sondajes exploratorios como complemento de las mediciones geofísicas de ondas superficiales(Universidad Andrés Bello, 2016) Salem Valderrama, Issa Samy; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de Ingeniería; Escuela de Ingeniería CivilCon posterioridad a la ocurrencia del terremoto del 27 de febrero del 2010, la norma chilena de diseño sísmico de edificios (NCh 433 of.96 Mod. 2009) sufrió una serie de modificaciones. Específicamente, en lo que respecta a la clasificación sísmica de suelos, el día 13 de diciembre de 2011 fue promulgado el decreto supremo Nº 61 (DS61), el cual estableció nuevas categorías (A a F) y requisitos para llevar a cabo esta tarea. Tal decreto centra la clasificación sísmica de suelos en el parámetro de la velocidad de propagación de ondas de corte promedio de los 30 metros superiores del terreno (Vs30) y otros ensayos y propiedades del terreno, como RQD, Su, N-SPT, y qu. En particular, la velocidad de propagación de ondas de corte puede ser medida por medio de ensayos DownHole, CrossHole o Sonda de Suspensión; o a partir de mediciones geofísicas de ondas superficiales (Rayleigh), usando métodos como SASW, MASW o ReMi, con un respectivo sondaje exploratorio. En la práctica, la normativa vigente deja a criterio del especialista la decisión sobre considerar o no un sondaje exploratorio como complemento a la medición del parámetro Vs30. Éste puede optar por prescindir del sondaje y clasificar el suelo en una categoría inferior sin la necesidad de mediciones adicionales si se cumplen los criterios indicados en el DS61. En principio, no ejecutar el sondaje exploratorio puede entenderse como un ahorro de dinero en etapas iniciales o de factibilidad de un proyecto. Sin embargo, puede ocurrir que en etapas de ingeniería de detalles el hecho de clasificar el suelo en una categoría inferior lleve a mayores costos estructurales; fundamentalmente debido al uso de un espectro de diseño más severo. En este estudio se pretende poner de manifiesto la relevancia que tiene la ejecución de sondajes exploratorios, como un complemento de las mediciones geofísicas de ondas superficiales, al momento de clasificar sísmicamente un terreno. Para ello se abordan 5 proyectos reales, de características geotécnicas similares (depósitos arenosos), ubicados en distintas regiones de Chile. En primer lugar, se clasifican los terrenos considerando como antecedente sólo el parámetro Vs30. Luego, se repite el proceso de clasificación utilizando conjuntamente el parámetro Vs30 y la información entregada por los sondajes exploratorios (ensayos de penetración estándar SPT y estratigrafías). De los resultados obtenidos, se concluye que resulta recomendable realizar ambos estudios, ya que con ello se puede: (i) verificar el perfil de velocidad de ondas de ondas de corte que entrega la exploración geofísica, (ii) obtener información detallada en profundidad del subsuelo, (iii) y diseñar estructuras con un espectro que represente de buena forma las características dinámicas del suelo de fundación.Ítem Comportamiento sísmico de taludes sobre suelos potencialmente licuables mejorados mediante columnas de grava(Universidad Andrés Bello, 2017) Anusch Garrido, Jorge Eduardo; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de Ingeniería; Escuela de Ingeniería CivilUno de los principales objetos de estudio de la ingeniería geotécnica sísmica es el comportamiento de estructuras apoyadas sobre suelos potencialmente licuables. Una forma de hacer frente al riesgo de licuefacción es utilizar los denominados métodos de mejoramiento de suelo, los cuales tienen por objeto ya sea (i) densificar el terreno, (ii) ayudar a mejorar las condiciones de drenaje del suelo, y/o (iii) ayudar a reducir el nivel de solicitaciones de corte inducidas en el terreno producto del sismo. En Chile, el método más utilizado es el de vibro-sustitución por columnas de grava, que permite el reemplazo parcial del terreno existente por una serie de columnas de agregado grueso, de alta trabazón mecánica, rodeadas por el suelo adyacente que se densifica durante el proceso constructivo. Si bien este tipo de soluciones permite reducir el potencial de licuefacción del terreno, se desconoce a priori cuál podría ser el desempeño sísmico de la estructura apoyada sobre el material mejorado; por ejemplo, en términos de fuerzas o desplazamientos inducidos por sismo, lo que dificulta evaluar su eficiencia respecto a otras alternativas de mejoramiento. En este trabajo se estudia el comportamiento sísmico de taludes arenosos construidos sobre suelos potencialmente licuables que han sido mejorados mediante columnas de grava. Utilizando métodos tradicionales de estabilidad de taludes y análisis basados en el concepto del bloque deslizante de Newmark, se evalúa el rango de desplazamientos típico que podrían inducir los terremotos de subducción chilenos para diferentes configuraciones tanto del terreno a mejorar como de la solución de columnas de grava adoptada. A partir de los resultados obtenidos, se entregan conclusiones y recomendaciones generales para el diseño sísmico de taludes que deban apoyarse sobre suelos susceptibles de experimentar licuefacción durante sismos severos, y también se discute la efectividad del uso de columnas de grava en la reducción de los desplazamientos sísmicos inducidos en este tipo de estructuras de tierra.Ítem Control de asentamientos en terraplenes construidos sobre suelo fino por medio de métodos de mejoramiento de suelos basados en vibro-sustitución(Universidad Andrés Bello, 2017) Núñez Gómez, Fernando Sebastián; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de Ingeniería; Escuela de Ingeniería CivilLos suelos de grano fino se caracterizan en general, por presentar una elevada compresibilidad y ser altamente sensibles a los cambios de humedad. Por ello, uno de los aspectos críticos para el diseño y construcción de las estructuras que deben apoyarse sobre este tipo de materiales tiene que ver con el control de asentamientos. Cuando el suelo es particularmente compresible y la potencia de los estratos de material fino impide considerar el reemplazo de suelos como una solución factible, se puede recurrir a los denominados métodos de mejoramiento de suelo. La técnica de vibro-sustitución, que resulta particularmente efectiva en suelos finos, consiste en la introducción de una sonda que puede penetrar en el material a grandes profundidades. Así, por medio de la adición de agregado grueso vibrado y compactado por capas (típicamente grava), se consigue una serie de columnas discretas que permiten reducir la compresibilidad y darle mayor rigidez y resistencia al corte al terreno. En este trabajo se busca evaluar cómo el uso del método de vibro-sustitución con columnas de grava puede ayudar al control de asentamientos en terraplenes construidos sobre depósitos de suelo fino. Se estudian diferentes escenarios, utilizando tanto métodos simplificados como modelos numéricos de elementos finitos, para cuantificar la influencia de parámetros tales como diámetro y rigidez de las columnas, propiedades de la grava, y distribución en planta del arreglo de columnas. Finalmente, se busca establecer relaciones entre las características de la solución adoptada y la reducción de asentamientos esperada en el terreno, medida como fracción del asentamiento que se produciría en el suelo sin considerar mejoramiento alguno.Ítem Diseño de fundaciones superficiales corridas apoyadas sobre suelos granulares en base a asentamientos sísmicos admisibles(Universidad Andrés Bello, 2017) Rivera del Río, Luis Octavio; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de Ingeniería; Escuela de Ingeniería CivilEn Chile, las normas de diseño sísmico no indican de forma explícita cómo abordar el diseño de fundaciones superficiales. Producto de esto, no se dispone de metodologías estándar para el cálculo de capacidad de soporte, ni tampoco para la estimación de asentamientos por concepto de reducción de la capacidad de carga durante terremotos. Por otro lado, si bien en nuestro país se ha observado un buen comportamiento sísmico histórico de fundaciones, no se tiene conocimiento del nivel de asentamientos que cabría esperar, para un terremoto dado, en una fundación superficial diseñada con los criterios estáticos típicamente utilizados en la práctica. La presente memoria tiene como finalidad evaluar asentamientos sísmicos de fundaciones superficiales corridas en suelos granulares que se ubican en zonas de subducción y que han sido diseñadas en base a factores de seguridad estáticos. Para ello, se realiza un análisis paramétrico sobre la base de una fundación corrida, sometida a carga vertical centrada en su centro geométrico. Para determinar la capacidad de soporte de la fundación y el coeficiente de aceleración horizontal crítico se utiliza una teoría de desarrollada en el contexto del método de equilibrio límite, mientras que para el cálculo de los asentamientos sísmicos asociados se emplea un modelo recientemente desarrollado para estructuras de tierra a emplazarse en zonas de subducción. Se analiza la influencia tanto de parámetros de la fundación superficial (empotramiento, ángulo de fricción interna del suelo, factor de seguridad estático) como de parámetros sísmicos (magnitud de momento, aceleración máxima del suelo, coeficiente de aceleración pseudo-estático crítico) en los asentamientos esperados y se entregan recomendaciones generales para la aplicación del análisis llevado a cabo en cálculos de diseño preliminar.Ítem Diseño sísmico de taludes en arena por medio de métodos basados en desempeño(Universidad Andrés Bello (Chile), 2016) Viejo Sottorff, Natalia Andrea; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de IngenieríaLos taludes constituyen estructuras fundamentales para la construcción y posterior funcionamiento de obras terrestres. Dado que este tipo de proyectos requiere de la ejecución de grandes movimientos de tierra y la formación de cortes y terraplenes, los criterios de diseño a utilizar deben balancear correctamente seguridad, plazos de ejecución, y costos. En Chile, al igual que en otras regiones sísmicas del mundo, resulta de particular importancia realizar un adecuado diseño de taludes frente a terremotos. Es así como durante las últimas décadas se han comenzado a utilizar los denominados métodos basados en desempeño, los cuales plantean que el diseño puede ser efectuado sobre la base de desplazamientos admisibles que no comprometan la estabilidad global de la estructura y permitan mantenerla operativa luego de la ocurrencia del sismo de diseño. Esta manera de abordar el problema, a diferencia de lo que sucede con el enfoque de diseño tradicional basado en fuerzas y factores de seguridad, permite cuantificar y prever los efectos que puede producir el sismo sobre la estructura; a la vez que entrega soluciones comparativamente más económicas. Una de las formas comúnmente utilizadas para estimar desplazamientos sísmicos en estructuras de tierra es hacer uso del denominado método del bloque deslizante de Newmark (1965), el cual plantea una analogía entre la masa del talud susceptible de fallar y un bloque rígido que puede deslizar sobre un plano inclinado. Los métodos de diseño actuales basados en desempeño han recogido esta idea para plantear una serie de curvas envolventes que permiten estimar los desplazamientos en un talud cualquiera como función de parámetros característicos de la solicitación sísmica y la estructura propiamente tal. En el presente trabajo se recopilan métodos basados en desempeño para determinar desplazamientos sísmicos en taludes arenosos, todos ellos desarrollados a partir de terremotos en Estados Unidos, Europa y Asia, y se utilizan registros sísmicos chilenos de 1981, 1985 y 2010 para evaluar su ajuste y aplicabilidad a las condiciones nacionales. Se utiliza la información de las estaciones acelerográficas ubicadas en suelo tipo arena a lo largo de todo el país. Para cada una de ellas se obtiene una solución de desplazamientos de referencia por medio del método del bloque deslizante de Newmark, la cual se utiliza para evaluar la bondad del ajuste de los métodos basados en desempeño analizados. A partir de los resultados obtenidos, para el diseño de taludes en arena en Chile, se sugiere el uso de las expresiones propuestas por Richards & Elms (1979), Cai & Bathurst (1996), Jibson (2007) ecuación b y Saygili & Rathje (2008). Se propone además una modificación a la ecuación c de Jibson (2007), basada en la Intensidad de Arias, para su uso en nuestro país.Ítem Diseño sísmico por desempeño de taludes proyectados en base a criterios de estabilidad estática(Universidad Andrés Bello (Chile), 2016) Opazo Guerra, Cristian Pablo; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de IngenieríaTradicionalmente, y desde el punto de vista de la práctica de ingeniería, el diseño de taludes bajo la acción de cargas estáticas y/o sísmicas ha sido abordado por medio de criterios de estabilidad. Matemáticamente, lo anterior se expresa en términos de un factor de seguridad (FS), que corresponde al cuociente entre las fuerzas solicitantes y resistentes involucradas en el problema. Para este tipo de análisis, es común utilizar los denominados métodos de equilibrio límite. Éstos consideran el balance de fuerzas y/o momentos en una masa de suelo, que se supone rígida–perfectamente plástica, sobre un conjunto de potenciales superficies de falla. De esta forma, se debe garantizar que para todas ellas, el FS sea superior al mínimo definido en las bases de diseño de proyecto. En particular, la estabilidad sísmica de taludes se suele analizar por medio de métodos pseudoestáticos, en los cuales los efectos de un terremoto dado sobre la estructura son modelados a través de fuerzas horizontales y/o verticales que actúan en el centro de gravedad de la masa de suelo potencialmente inestable. Estas fuerzas se expresan como una fracción del peso de la cuña de suelo analizada por medio de coeficientes sísmicos, y deben poder representar razonablemente las características principales del terremoto de diseño; por lo que en la práctica resulta complejo estimarlas de forma apropiada. Por este motivo, en lugar de diseñar sobre la base de fuerzas, suele ser preferible diseñar sobre la base de ciertos desplazamientos admisibles que no comprometan la estabilidad global del talud y permitan mantenerlo operativo luego de concluido el sismo. Esta forma de abordar el problema es lo que da origen a los llamados métodos de diseño por desempeño. En este trabajo se propone una metodología simple para abordar el diseño sísmico por desempeño de taludes homogéneos que han sido proyectados bajo criterios de estabilidad estática. Se busca establecer relaciones entre el FS asociado a un determinado diseño estático y el correspondiente coeficiente sísmico crítico ky del talud. De esta manera, utilizando procedimientos basados en el denominado método del bloque deslizante de Newmark, como por ejemplo el propuesto por Richards y Elms (1979), el proyectista tiene la opción de anticipar el nivel de desempeño de un talud dado, o bien conocer los requerimientos de estabilidad que debe satisfacer un talud para un nivel de desempeño objetivo que se busque satisfacer bajo un sismo de diseño. A partir de un conjunto de análisis numéricos realizados utilizando el software SLOPE/W (GEO-SLOPE International Ltd.), se presentan soluciones en forma de ábacos de diseño para distintos tipos de suelo, geometrías del talud, y niveles de sobrecarga distribuida uniformemente a nivel de coronamiento.Ítem Estabilidad de terraplenes sobre suelos blandos mejorados mediante el uso de columnas de grava(Universidad Andrés Bello, 2017) Ocampo Muñoz, Ricardo Felipe; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de Ingeniería; Escuela de Obras CivilesConstruir terraplenes sobre suelos blandos constituye un problema constante en la ingeniería vial. Para dar estabilidad a la obra, se suele recurrir a soluciones como fundaciones profundas o reemplazo completo del suelo de apoyo. En particular, esta última opción genera grandes movimientos de tierra, lo cual implica un gasto considerable en términos económicos y de tiempo de ejecución de la obra. Durante las últimas décadas se ha desarrollado una alternativa de mejoramiento de suelos que permite estabilizar terraplenes, denominada columnas de grava, que permite el reemplazo parcial del terreno existente por una serie de columnas de agregado grueso, de alta trabazón mecánica, rodeadas por el suelo adyacente que se densifica durante el proceso constructivo. Para evaluar cuantitativamente la estabilidad del terraplén, se debe analizar los factores de seguridad (FS) asociados a las potenciales superficies de falla del terreno. Dentro de los procedimientos más comunes para estos efectos se encuentran los métodos numéricos basados en relaciones tensión-deformación, como los basados en diferencias finitas (MDF) o elementos finitos (MEF), y los métodos de equilibrio límite (MEL); los cuales son ampliamente utilizados en el contexto de la práctica de ingeniería. En este trabajo se utiliza el MEL, y en particular el software SLOPE/W, para analizar cómo el uso de columnas de grava contribuye a mejorar la estabilidad de terraplenes sobre suelos arcillosos blandos. Para ello se adopta un caso de estudio de la literatura, y se estudia la sensibilidad de diferentes parámetros de diseño de las columnas sobre los FS obtenidos luego del mejoramiento con respecto a la situación no mejorada. A partir de los análisis realizados, se entregan recomendaciones generales para el diseño de columnas de grava en este tipo de proyectos. Además, se comparan los resultados obtenidos con los FS calculados por otros autores mediante el MDF.Ítem Estudio sobre las disposiciones de diseño sísmico por desplazamientos admisibles de la norma chilena NCh3206 Of. 2010 para entibaciones y socalzados en la grava de Santiago(Universidad Andrés Bello, 2017) Barrientos Carvallo, Pablo Ignacio; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de Ingeniería; Escuela de Ingeniería CivilEn esta memoria se presenta un estudio relativo al diseño sísmico de entibaciones y socalzados sobre la base de desplazamientos admisibles. Se revisan las disposiciones presentes en la Norma Chilena NCh3206 Of.2010 para obras a ejecutarse en la denominada “grava típica de Santiago”, depositada por el rio Mapocho, considerando información de registros sísmicos disponibles con posterioridad a la entrada en vigencia de la mencionada norma. En particular, este trabajo se centra en analizar de forma acabada el factor de reducción del coeficiente sísmico () que indica la NCh3206 Of.2010, el cual se utiliza para el dimensionamiento de los cables de anclaje en socalzados o entibaciones con estructuras emplazadas dentro de la cuña sísmica del suelo donde se debe limitar los desplazamientos post-sismo, y estudiar cómo este factor se ve afectado al considerar nuevos datos de registros de movimiento fuerte. Por medio de la aplicación del Método del Bloque Deslizante de Newmark (1965), el cual permite modelar el sistema de contención y su potencial cuña de falla como un bloque rígido que desliza por un plano inclinado, se obtienen factores para una serie de registros sísmicos en suelo tipo grava que permiten concluir sobre la pertinencia de los valores actualmente propuestos en la norma de diseño.Ítem Proposición de una metodología fotográfica para estimar el contenido de humedad en áridos finos y sus aplicaciones(Universidad Andrés Bello, 2015) Araya Gallardo, Javier Ricardo; Tiznado Aitken, Juan CarlosEn el presente estudio se propone una metodología fotográfica para estimar el contenido de humedad de áridos finos, la cual tiene por objetivo ser aplicada en obras menores y plantas hormigoneras como método alternativo de medición de este parámetro. La metodología propuesta se basa en un procedimiento sencillo, que busca equilibrar costos y tiempo de aplicación. Este consiste principalmente en extraer una muestra de árido desde un acopio, homogeneizar, y mediante presión obtener una estampa húmeda en una servilleta común de mesa, para posteriormente compararla con un set de imágenes patrones asociadas a diferentes porcentajes de humedad. En términos generales, se observa que la metodología propuesta permite obtener una buena estimación del contenido de humedad de áridos para todos los módulos de finura estudiados. Sin embargo, se debe mencionar que en la medida que el módulo de finura crece, la dispersión de resultados aumenta en relación con las humedades que se obtienen al utilizar la normativa chilena vigente NCh 1515 Of. 79. A lo largo del documento se describen los principales problemas y fuentes de error asociados al desarrollo y uso de la metodología, los cuales se asocian principalmente con: (i) el diseño de los set de imágenes patrones (cartas fotográficas) y (ii) el tiempo de secado en horno de las muestras estudiadas. La presente propuesta no apunta a sustituir métodos normados, sino que se estima pueda ser utilizada para dos propósitos fundamentales: (i) el chequeo rápido de humedades medidas con sistemas automatizados en plantas hormigoneras y (ii) el control de calidad de áridos que llegan a obras menores para la confección de hormigones in situ.Ítem Revisión de las disposiciones del manual de carreteras del MOP para muros de contención diseñados en base a corrimientos admisibles: análisis utilizando los registros sísmicos del terremoto del Maule del 2010 en Chile(Universidad Andrés Bello, 2016) Silva Fuentes, María Paz; Tiznado Aitken, Juan Carlos; Facultad de IngenieríaEsta tesis tiene por objetivo revisar las disposiciones actuales para el diseño sísmico de muros de contención basado en desplazamientos admisibles que se presentan en el Manual de Carreteras del Ministerio de Obras Públicas (MOP). Dicho manual propone curvas envolventes, separadas por tipo de suelo, que permiten determinar un coeficiente sísmico de diseño asociado a un cierto nivel de corrimiento permanente esperado para el muro. Estas envolventes se basan en el concepto del bloque deslizante desarrollado por Newmark (1965), y en particular, en las expresiones analíticas propuestas por Richards y Elms (1979). Dado que estas envolventes de diseño consideran la base de datos del terremoto de Chile Central del 03 de marzo de 1985, se hace necesario evaluar su pertinencia para sismos severos que han ocurrido con posterioridad. En este trabajo se realiza un análisis utilizando los registros sísmicos del terremoto del Maule de 2010. En primer lugar, éstos se recopilan y clasifican según tipo de suelo de acuerdo a la norma NCh 433 of. 1996 y al decreto supremo D.S.61 (2011). Luego, se programa una rutina en el programa MATLAB® que permite obtener el desplazamiento sísmico de un muro de contención cualquiera según el método del bloque deslizante de Newmark. De esta manera, se obtienen curvas que relacionan el corrimiento permanente con el coeficiente sísmico de diseño del muro para cada uno de los registros sísmicos considerados, dando como producto nuevas curvas envolventes para las distintas categorías de suelos de fundación. A partir de los resultados obtenidos, se entregan recomendaciones respecto de cuándo resulta conveniente utilizar ya sea las envolventes propuestas en el Manual de Carreteras del MOP o las curvas desarrolladas en esta investigación.