Diseño de fundación para el radiotelescopio Leighton emplazado en el Llano de Chajnantor, Chile.

Abstract

Un adecuado diseño de fundación es de vital importancia para garantizar la seguridad y estabilidad de estructuras de alto valor económico y social, además, es crucial para resistir las cargas de operación y demanda sísmica a la que podría verse expuesto, asegurando el funcionamiento óptimo a largo plazo de la estructura y la de sus ocupantes. En el estado actual de la práctica ingenieril, se utilizan ampliamente prospecciones geofísicas para obtener información sobre las características del subsuelo y tomar decisiones fundamentales en el diseño de la fundación. Estas técnicas permiten evaluar la composición y propiedades geotécnicas del terreno, identificar posibles estratos competentes y determinar la respuesta del suelo ante las cargas y solicitaciones sísmicas. En el marco de este trabajo, se evaluaron y analizaron diversos aspectos relacionados con el diseño de la fundación para el radiotelescopio Leighton. Mediante la modelación numérica utilizando el método de elementos finitos, se definió la geometría de la fundación a partir de los resultados obtenidos para las cargas actuantes. El enfoque del estudio se centró en obtener un diseño de fundación adecuado que cumpliera con las verificaciones de estabilidad requeridas. Para ello, se utilizó una demanda sísmica obtenida a partir de un espectro de diseño, cargas de viento, peso propio y carga viva, que se evalúan a partir de las combinaciones de cargas que recomiendan las normativas chilenas actuales. Además, se consideraron los resultados del perfil de velocidades de ondas de corte para determinar un estrato competente para el sello de fundación, determinar algunos parámetros geotécnicos y, los modelos descriptivos de resistividad eléctrica permitieron descartar anomalías del subsuelo que podrían poner en riesgo a la estructura en superficie. Este trabajo permitió obtener un diseño de fundación adecuado para el radiotelescopio Leighton en el sitio de Caltech, Llano de Chajnantor. Mediante el uso de herramientas de modelación numérica, la consideración de la demanda sísmica y la información del subsuelo, se logró cumplir con las verificaciones de estabilidad necesarias. El diseño de la fundación garantiza la seguridad y estabilidad del radiotelescopio, asegurando su correcto funcionamiento en el entorno desafiante del sitio.

An adequate foundation design is of vital importance to ensure the safety and stability of structures with high economic and social value. Additionally, it is crucial for withstanding operational loads and seismic demands to which it may be exposed, ensuring optimal long-term performance of the structure and the safety of its occupants. In the current state of engineering practice, geophysical surveys are widely used to gather information about subsurface characteristics and make critical decisions in foundation design. These techniques allow for evaluating the composition and geotechnical properties of the soil, identifying potential competent layers, and determining the soil's response to loads and seismic stresses. Within the scope of this work, various aspects related to the design of the foundation for the Leighton radio telescope were evaluated and analyzed. Through numerical modeling using the finite element method, the foundation geometry was defined based on the obtained results for the acting loads. The focus of the study was on achieving an appropriate foundation design that met the required stability checks. To achieve this, a seismic demand derived from a design spectrum, wind loads, self-weight, and live load were considered, evaluated through load combinations recommended by current Chilean regulations. Additionally, the results of the shear wave velocity profile were considered to determine a competent stratum for the foundation footing, establish certain geotechnical parameters, and the descriptive models of electrical resistivity helped identify any subsurface anomalies that could jeopardize a surface structure. This work led to an appropriate foundation design for the Leighton radio telescope at the Caltech site in Llano de Chajnantor. By employing numerical modeling tools, considering seismic demand, and utilizing subsurface information, the necessary stability checks were successfully met. The foundation design ensures the safety and stability of the radio telescope, guaranteeing its proper functioning at the challenging site environment.