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http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/204
2024-03-28T21:09:48ZAnálisis de la utilización de pavimentos de hormigón permeable para su uso en ciclovías.
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11962
Título : Análisis de la utilización de pavimentos de hormigón permeable para su uso en ciclovías.
Autor : Urrutia Saavedra, Rocío Belén
Resumen : El constante crecimiento de la población y la urbanización ha impulsado el desarrollo significativo de la infraestructura vial, resultando en una creciente impermeabilización del suelo mediante la construcción de pavimentos impermeables. Con el aumento de la urbanización, ha surgido una notable expansión en la construcción de ciclovías en países como Chile. Una forma estudiada de enfrentar este problema es a través de pavimentos permeables, los que permiten que el agua pase fácilmente por su estructura. A pesar de ser una solución viable, esta no es frecuentemente utilizada debido a que existe poca información y escaso respaldo técnico asociado al diseño estructural, resistencias de las mezclas, propiedades hidráulicas y metodologías constructivas, que permitan utilizarlos para aplicaciones tales como estacionamientos, aceras, ciclovía, caminos de bajo tránsito, entre otras.
El objetivo de esta investigación es analizar el desempeño estructural e hidráulico de pavimentos de hormigón permeable para su uso en ciclovías. Para ello, se definieron las características de las mezclas y procedimientos para realizar un análisis estructural sobre la base de una revisión bibliográfica. Se llevó a cabo un diseño estructural mediante el software EverFE 2.24, que permitió obtener los esfuerzos críticos en la losa de hormigón permeable bajo diversas condiciones de carga, con estos esfuerzos se realizó un análisis de fatiga del material. Para caracterizar las propiedades hidráulicas se construyó una sección experimental donde se realizaron mediciones de permeabilidad.
Los resultados evidencian que, variando las dimensiones longitudinales de las ciclovías, un aumento en el espesor de la losa conlleva a una reducción en los esfuerzos a la flexotracción. Además, se observa que las losas de menor longitud presentan una disminución más notable de los esfuerzos en comparación con las losas de mayores dimensiones. Al incorporar el diferencial de temperatura en el análisis de fatiga, se constata que el número de ciclos de carga admisibles disminuye proporcionalmente al aumento de dicho diferencial. Asimismo, se aprecia que esta reducción se ve afectada por la disminución del espesor del pavimento, lo que conlleva a una disminución en la vida útil del pavimento.
En relación a la permeabilidad del pavimento, se evidencia una variación sustancial de los resultados dependiendo del punto de medición. De manera análoga, se resalta la disparidad entre dos métodos
de medición: NCAT y ASTM C1702, constatando que el método ASTM C1701 no satisface los requisitos mínimos de permeabilidad.; The constant growth of the population and urbanization has driven significant development in road infrastructure, resulting in an increasing soil impermeability through the construction of impermeable pavements. With the rise of urbanization, there has been a notable expansion in the construction of bike lanes in countries such as Chile. A studied approach to addressing this issue is through permeable pavements, which allow water to easily pass through their structure. Despite being a viable solution, it is not frequently used due to limited information and scarce technical support associated with structural design, mix resistances, hydraulic properties, and construction methodologies that enable their use for applications such as parking lots, sidewalks, bike lanes, low-traffic roads, among others.
The objective of this research is to analyze the structural and hydraulic performance of permeable concrete pavements for use in bike lanes. To achieve this, the characteristics of the mixes and procedures were defined to conduct a structural analysis based on a literature review. Structural design was carried out using EverFE 2.24 software, which allowed obtaining critical stresses in the permeable concrete slab under various loading conditions. With these stresses, a material fatigue analysis was performed. To characterize hydraulic properties, an experimental section was constructed where permeability measurements were taken.
The results show that varying the longitudinal dimensions of bike lanes, an increase in the thickness of the slab leads to a reduction in flexural stresses. Additionally, it is observed that shorter slabs exhibit a more noticeable decrease in stresses compared to larger slabs. By incorporating the temperature differential in the fatigue analysis, it is confirmed that the number of permissible load cycles decreases proportionally to the increase in this differential. Furthermore, it is noted that this reduction is affected by the decrease in pavement thickness, resulting in a decrease in pavement lifespan.
Regarding pavement permeability, there is substantial variation in results depending on the measurement point. Similarly, the disparity between two measurement methods, NCAT and ASTM C1702, is highlighted, confirming that the ASTM C1701 method does not meet the minimum permeability requirements.
Descripción : Tesis para optar al título de Ingeniero/a Civil2024-01-01T00:00:00ZMedición de la socavación alrededor de un cilindro en escurrimiento supercrítico en laboratorio.
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11821
Título : Medición de la socavación alrededor de un cilindro en escurrimiento supercrítico en laboratorio.
Autor : Durán Astudillo, Benjamín Enrique
Resumen : El estudio de la socavación local en régimen supercrítico es crucial para comprender y mitigar los riesgos asociados con la erosión en ambientes fluviales de alta energía. El presente trabajo tiene como objetivo medir la socavación alrededor de un cilindro en régimen supercrítico en laboratorio.
Se diseñó y construyó una compuerta, que actúa como obstructor de flujo, permitiendo generar régimen supercrítico en un canal sin pendiente. Se determinaron las condiciones necesarias de apertura de compuerta, nivel de agua inicial del canal y caudal necesarios para generar el patrón de flujo detached hydraulic jump.
Se analizó un caso específico, donde la zona de estudio consta de un lecho de sedimentos con 𝑑50= 14.5 mm y en el centro se encuentra un cilindro de plexiglás de 15 cm de diámetro. El ensayo se realizó en condiciones de aguas claras. Tuvo duración de 6 horas con un caudal constante Q=69 l/s, la velocidad media 𝑢= 1.15 m/s, número de Froude F= 1.76, 𝑢/𝑢𝑐= 0.764 y ℎ/𝐷 = 0.025. El patrón de flujo obtenido corresponde al detached hydraulic jump y un número de Strouhal asociado al derrame inverso de 𝑆𝑡=0.026.
Se midió la profundidad máxima de socavación en 3 planos x-z θ= -30°, 0° y 30°, además del perfil longitudinal del lecho y la superficie libre en θ= 0° al término del ensayo. En los primeros instantes del ensayo se pudo observar cómo rápidamente se empezó a formar la fosa de socavación, inicialmente empezando por los lados del cilindro, para luego extenderse hacia la cara aguas arriba, hasta llegar al equilibrio.
Se obtuvieron los perfiles transversales de la fosa de socavación y la curva de socavación máxima versus el tiempo. Los resultados de las mediciones muestran una socavación máxima final de 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 2.89 cm en θ= -30°, 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 2.35 cm en θ= 0° y 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 2.78 cm en θ= 30°.
Finalmente se concluye que es posible generar régimen supercrítico en laboratorio haciendo uso de una compuerta para acelerar el flujo, pudiendo replicar el patrón de flujo detached hydraulic jump. Además, para el caso de estudio, se encontró que la ecuación de Sheppard no estima correctamente la socavación máxima de la fosa.; The study of local scour in supercritical flow is crucial for understanding and mitigating risks associated with erosion in high-energy river environments. This research aims to measure scour around a cylinder in supercritical flow in the laboratory.
A gate was designed and constructed to act as a flow obstruction, allowing the generation of supercritical flow in a slopeless channel. The necessary conditions for gate opening, initial water level in the channel, and discharge were determined to generate the detached hydraulic jump flow pattern.
A specific case was analyzed, where the study area consists of a sediment bed with d50=14.5 mm, and a plexiglass cylinder with a diameter of 15 cm is located in the center. The test was conducted under clear water conditions, lasting for 6 hours with a constant discharge Q=69 l/s, mean velocity 𝑢= 1.15 m/s, Froude number F= 1.76, 𝑢/𝑢𝑐= 0.764, and h/D= 0.025. The obtained flow pattern corresponds to the detached hydraulic jump, with a Strouhal number associated with reverse spillage of St=0.026.
The maximum scour depth was measured at three x-z planes θ= -30°, 0°, and 30°, along with the longitudinal bed profile and free surface at θ=0° at the end of the test. In the early moments of the test, it was observed how the scour hole quickly began to form, initially starting from the sides of the cylinder and then extending towards the upstream face until reaching equilibrium.
Transverse profiles of the scour hole and the curve of maximum scour versus time were obtained. Measurement results show a final maximum scour of de 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 2.89 cm at θ= -30°, 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 2.35 cm at θ= 0°, and 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 2.78 cm at θ= 30°.
Finally, it is concluded that it is possible to generate supercritical flow in the laboratory using a gate to accelerate the flow, replicating the detached hydraulic jump flow pattern. Additionally, for the case study, it was found that the Sheppard equation does not correctly estimate the maximum scour depth.
Descripción : Tesis presentada para optar al Título de Ingeniero/a Civil.2024-01-01T00:00:00ZElaboración de catálogo de reparaciones para puentes de estructuración convencional tipo viga.
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11813
Título : Elaboración de catálogo de reparaciones para puentes de estructuración convencional tipo viga.
Autor : Sanhueza Sanhueza, Franco Ignacio
Resumen : En Chile, la red de transporte es uno de los elementos más importantes para su funcionamiento y conexión. De acuerdo con las características geográficas y la extensión de su red vial, es que se vuelve necesario la construcción de una gran cantidad de puentes para mantener su continuidad. Es por esto por lo que un deterioro en uno de los puentes puede llegar a significar desconexión. El desarrollo de esta memoria de título se centra en la elaboración de un catálogo de reparaciones para puentes de estructuración convencional de tipo viga, el cual contiene distintos parámetros que serán de utilidad al momento de planificar acciones de reparación. Para esto se define inicialmente los elementos del puente, haciendo la distinción entre elementos resistentes y no resistentes. Se selecciona un índice de calificación que sirve para cuantificar el estado de un puente mediante la aplicación de un algoritmo que entrega una calificación entre 0 y 100, donde mientras más bajo sea el valor, peor será la condición del puente. Este índice de calificación se denomina ICA’ y corresponde a un proceso iterativo con el que se obtiene la calificación del puente y que, simulando la reparación de uno de los deterioros presentes, entrega una nueva calificación para el puente con la que se puede determinar la variación en su condición. Finalmente, se elabora el catálogo de reparaciones que contiene los siguientes parámetros asociados a cada uno de los deterioros: Acción de reparación, tipo de operación, materialidad, elemento afectado y variación de ICA’. Este catálogo es una herramienta que ayudará a tomar decisiones informadas sobre el mantenimiento de los puentes.; At a domestic level, the transportation network of Chile is one the most important elements for its operation and connection. Due to the geographical characteristics and the extension of the road network, the construction of many bridges becomes necessary to maintain its continuity. This is why a deterioration in one of the bridges can mean a disconnection. This report focuses on the preparation of a catalog of repair actions for conventional beam-type structure bridges. This catalog will contain different parameters that will be useful when planning repair actions. For this purpose, the elements of the bridge are initially defined, making the distinction between resistant and non-resistant elements. A qualification index is selected to quantify the condition of a bridge by applying an algorithm that provides a rating between 0 and 100, where a lower value represents a worse condition of the bridge. This qualification index is called ICA' and corresponds to an iterative process where the qualification of the bridge is obtained and which, simulating the repair of one of the present deteriorations, provides a new qualification for the bridge that can be used to determine the variation or improvement in its condition. Finally, a repair catalog is prepared, which contains the following parameters associated with each of the deteriorations: Repair action, type of operation, materiality, affected element and variation of ICA'. This catalog is a tool that will help make informed decisions about bridge maintenance.
Descripción : Tesis presentada para optar al título de Ingeniero Civil.2023-01-01T00:00:00ZNumerical simulation of the dynamic response of granular soils by means of the Discrete Element Method (DEM).
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11791
Título : Numerical simulation of the dynamic response of granular soils by means of the Discrete Element Method (DEM).
Autor : León Arriagada, Margarita
Resumen : Numerical methods are being implemented widely in geotechnical engineering; however, methods based on continuum mechanics are not able to provide microscale level information. Discrete Element Method (DEM) discretize the space into discrete particles and, through the analysis of micromechanical parameters that define the contact model, macroscopic behavior can be studied. DEM can capture the information at the particle level, and it has proven to be a valuable tool in the analysis of static and cyclic behavior of soils. In this study, an attempt of improving an existing calibration of the contact law parameters for Karlsruhe fine sand has been made to validate it for different testing conditions using DEM. Samples are prepared at target relative density and two types of boundary conditions are applied to explore its effect on DEM simulation. The contact law parameters for the sand are recalibrated based on the experimental results of Wichtmann and Triantafyllidis (2016). Under drained conditions, the numerical samples are able to replicate the volumetric change behavior, the dilative and contractive behavior and the initial stiffness of the experiment. The undrained behavior is examined by applying a constant volume method, where for the loose state there is a good agreement with the experimental results. Cyclic undrained results for dense samples correlates with the outcomes obtained under monotonic undrained conditions, showing a stiffer response than the experiment.
Descripción : Tesis presentada para optar al título de Ingeniera Civil.2024-01-01T00:00:00Z