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1-G physical modeling of dynamic soil-structure interaction for semi-buried structures using continuous monitoring in space and time
(2022) Segaline Bustamante, Hugo Javier; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La interacción dinámica suelo-estructura (DSSI) ha sido un tema de gran interés durante las últimas décadas. Varias investigaciones han demostrado la importancia de considerar el suelo como parte del diseño estructural, ya que la respuesta de la estructura puede estar fuertemente influenciada por el suelo en función de sus características. Por el contrario, en la práctica común se suele despreciar los efectos del DSSI pues se asume que es una hipótesis invariablemente conservadora, sin embargo, varios estudios revelan que esta hipótesis no es necesariamente cierta ya que hay varios factores a considerar. Por ello, a lo largo del tiempo se han desarrollado diferentes estrategias, ya sea de modelización numérica, analítica o física, para estudiar distintos aspectos del fenómeno DSSI. Esta investigación se basa en el desarrollo de un nuevo dispositivo de caja laminar capaz de simular las condiciones de contorno lateral del suelo. La principal característica de este contenedor laminar es la transparencia de su parte frontal, lo que permite una visualización completa del suelo y su interacción con las estructuras semienterradas considerando un análisis 2D a través de la técnica de correlación de imágenes digitales (DIC). Además, la distribución de la presión dinámica se obtuvo mediante un sensor táctil, que permite correlacionar las imágenes de desplazamiento con el patrón de presión en las diferentes estructuras parcialmente enterradas. Para el caso de los pisos subterráneos de edificios de muros de corte, se verificaron los efectos de interacción cinemática y su relación con la fuerza ejercida sobre estos muros. Para el caso de muros de contención, se evaluó la variación en el tiempo de la forma de la cuña activa como función de la amplitud del movimiento dinámico. Finalmente, tanto para los muros subterráneos como para los muros de contención, se presenta la distribución de presiones para diferentes configuraciones de diseño en términos de profundidad de enterramiento y contenido frecuencial de la carga.
3D modeling of dynamic soil-structure interaction in shear wall buildings with basements in medium stiffness sandy soils using spectral element method : the case of Viña del Mar, Chile
(2020) Ayala Sanhueza, Felipe Esteban; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Se presenta una estrategia de modelación de la interacción dinámica suelo-estructura (DSSI) utilizando el método de elementos espectrales (SEM) con un enfoque Galerkin discontinuo. Se desarrollan modelos estructurales de dos edificios de muros de corte con subterráneos en suelos arenosos medianamente densos. Se realizan mediciones de vibraciones ambientales, utilizando arreglos tridimensionales de múltiples sensores sísmicos, a fin de estimar la respuesta modal empírica y calibrar el subdominio estructural. Posteriormente, se lleva a cabo un proceso de optimización para calibrar modelos volumétricos de las estructuras. Esta optimización se realiza preservando las frecuencias y formas modales más relevantes, para lograr una respuesta dinámica equivalente. Una vez calibrados los modelos estructurales, se ubican sobre un subdominio de suelo y se evalúan parámetros ingenieriles relevantes mediante simulaciones de modelos sometidos a una excitación de onda plana, aproximando el comportamiento no lineal del suelo mediante un enfoque lineal equivalente. En general, los resultados indican que la DSSI causa efectos significativos en la respuesta estructural y depende en gran medida del contenido en frecuencia del input. La inclusión de la DSSI está relacionada con una reducción de las derivas de entrepiso al ser corregidas por el rocking de la losa de fundación, que incluye su flexibilidad, además de elongación del período de la estructura, y una disminución significativa del corte de piso en comparación con la respuesta inducida en los modelos de base fija.
3D Modeling of site-city effects using spectral element method. Application to Viña del Mar city, Chile
(2019) Soto Moncada, Valeria Paz; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
In recent years, seismic wave propagation analyses have become a powerful tool to evaluate the site effects in a given region. While many approaches are available, the Spectral Element Method (SEM) has been widely used for that purpose because of its flexibility and computational efficiency. Basin shape, material nonlinearity and heterogeneity are import ant effects; however, the multiple inter and structures, known as site-- actions between the soil city effects (SCI), can also play a crucial role in analyses of densely populated areas. There are many options to model this kind of interaction, especially if the buildings are partially embedded in the soil. This paper evaluates the importance of the proper SCI modeling against more standard uncoupled approaches, focusing on the local interaction between the soil and a group of buildings including inelastic s oil behavior. We focus our work on the case of downtown Viña del Mar, a touristic coastal city of central Chile, where the observation of a reiterated distribution of damage in reinforced concrete buildings during two major earthquakes has motivated numero us studies. For that purpose, a realistic 3D numerical model of the area was created, considering the existing buildings. The opensource code SPEED was used to perform the wave propagation simulation, which combines the spectral element method with a disc ontinuous Galerkin approach. A geophysical study was conducted to estimate the model parameters; in addition, shear modulus degradation and damping curves were extracted from laboratory tests to account for the nonre linearity of the soil. In general, the sults indicate that the inclusion of the SCI is beneficial to the structure's response in most cases, and that the SCI modeling needs to consider the level of embedment to obtain more precise results.
A probabilistic seismic hazard assessment of southern Peru and Northern Chile
(2020) Das, Ranjit; Gonzalez, G.; Llera Martin, Juan Carlos de la; Sáez Robert, Esteban; Salazar, P.; Gonzalez, J.; Meneses, C.
Southern Peru and northern Chile (17–30°S, 67–74°W) make up a seismically active region due to the convergence of the Nazca Plate and the South American Plate. The region has experienced a number of destructive earthquakes and tsunamis over the past few centuries, which have caused loss of human life and significant damage to infrastructure, highlighting the importance of seismic hazard assessment in the region. In fact, a reliable seismic hazard assessment is critical for developing policies for seismic hazard mitigation and risk reduction. In this study, we performed a probabilistic seismic hazard assessment (PSHA) of the study area based on an earthquake catalog that was very carefully analyzed. In earlier studies, we demonstrated that inappropriate treatment of the earthquake catalog can result in a serious bias in evaluations of seismicity parameters (e.g., a bias of up to 42% in the “b” parameter of the Gutenberg–Richter law). To address this issue, we compiled a homogenous earthquake catalog consisting of 39,977 events during the 1513–2016 period and accounted for site-specific local effects by developing site-specific scaling relationships between different measures of magnitude (e.g., mb, Ms, MD) and moment magnitude (Mw). The study area was subdivided into 15 seismogenic zones, accounting for site-specific seismicity patterns. The parameters “a” and “b” of the Gutenberg–Richter law were estimated for each zone based on independent earthquake events. The PSHA was performed using a standard logic tree approach, which allowed us to systematically take into account the model-based uncertainty and its influence on the estimated ground motion parameters. Uniform hazard spectra for return periods of 475 and 2475 years were estimated for peak ground accelerations and spectral accelerations at 0.2 s and 1.0 s to meet the definitions of seismic hazards provided by the International Building Code (IBC, International Code Council [ICC], 2009). This study is expected to provide a basis for design maps for building codes and emergency planning.
Análisis de la falla ocurrida en el molo del puerto de Iquique durante el terremoto MW8.2 de 2014
(2018) Morales Bravo, Camilo Ignacio,; Ledezma Araya, Christian Alfonso; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En este trabajo se estudia la falla sísmica de un antiguo muelle del Puerto de Iquique ocurrida durante el terremoto Mw 8.2 del 1 de abril de 2014 en Pisagua. Para caracterizar los materiales que componen el muelle se realizó una campaña de exploraciones basada en sondajes, geofísica mediante caracterización de dispersión de ondas de superficie y ensayos de penetración de cono. La información y datos obtenidos son analizados para generar un modelo geotécnico bidimensional de dos secciones transversales del muelle en el software Plaxis2D®, para determinar cuál fue el mecanismo de falla más probable. Los resultados obtenidos son comparados con las deformaciones medidas en diferentes secciones transversales del muelle, indicando que la falla puede ser explicada por un efecto combinado de las grandes fuerzas inerciales que actúan sobre los muros de contención, la inestabilidad bajo condiciones dinámicas de los prismas de enrocado bajo los muros de contención, y también por el efecto del incremento de las presiones laterales del suelo.
Aplicación de métodos geofísicos basados en ondas superficiales para la caracterización sísmica de suelos : aplicación a la microzonificación sísmica del norte y poniente de Santiago
(2013) Humire Guarachi, Francisco Alejandro.; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Existen métodos geofísicos no invasivos que permiten inferir las propiedades dinámicas de un sitio. Los métodos sísmicos basados en ondas superficiales son comúnmente usados para determinar las propiedades elásticas de los suelos, pero al ser métodos indirectos, existe un grado de incertidumbre importante que requiere ser estudiado. El principal objetivo de esta investigación es estudiar la aplicación del análisis multi-canal de ondas superficiales en sus variantes activa y pasiva, para obtener el perfil de velocidades de ondas de corte en diferentes tipos de suelos. El análisis espectral frecuencia-número de onda (f-k) y el método de autocorrelación espacial (SPAC) son utilizados para evaluar las propiedades dispersivas de cada sitio, mientras que el algoritmo del vecindario es usado para resolver el problema inverso asociado y así obtener el perfil de velocidades de ondas de corte.
Combining active and passive multi-channel analysis of surface waves to improve reliability of V-S,V- 30 estimation using standard equipment
(2015) Humire, Francisco; Sáez Robert, Esteban; Leyton, Felipe; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro
Computational upscaling of 1-g physical test of semi buried buidings and retaining systems to study dynamically induced earth pressures
Zamorano Véliz, Francisco Javier; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Esta investigación presenta una evaluación experimental de la interacción dinámica sueloestructura (DSSI por sus siglas en inglés) para edificios construidos con muros de corte bajo diferentes configuraciones de altura y número de subterráneos. También se presenta el caso de muros de excavaciones no arriostrados parcialmente enterrados. Modelos físicos a escala reducida fueron realizados en una caja laminar sobre una mesa vibradora. La principal característica de la caja laminar es que posee uno de sus costados transparentes. Estos ensayos fueron sometidos a cargas dinámicas caracterizadas por ondas Ricker. Posteriormente, estos ensayos fueron reproducidos mediante modelos computacionales de elementos finitos que fueron calibrados tomando como referencia los resultados de los modelos físicos constituyendo un gemelo digital. Luego de hacer esta calibración, los modelos computacionales fueron llevados a la escala de prototipo, con el objetivo de evaluar su comportamiento a un nivel de tensiones más realista. Los resultados muestran en general que los edificios en escala aumentada tienen una respuesta consistente con las leyes de escalamiento, como, por ejemplo, la distribución de presiones del suelo sobre los subterráneos, tanto estática como dinámica. El movimiento de los edificios en general presenta una respuesta mucho más amortiguada en comparación con el movimiento esperado en base a los modelos originales. Finalmente, los edificios con escala aumentada fueron sometido a registros sísmicos reales, para comparar el empuje lateral sobre los subterráneos frente a la normativa vigente. Estos resultados muestran un aumento del empuje en función de la masa de la superestructura, lo cual no se ve reflejado en los parámetros normativos actuales.
Demanda sísmica sobre pilotes en sitios propensos a lateral spreading inducido por licuación.
(2017) Barrueto Tiznado, Christian Ignacio; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El lateral spreading es uno de los efectos más importantes de la licuación, ya que puede producir deformaciones de suelo significativas y daños en infraestructura. Esta investigación presenta un estudio de los efectos de este fenómeno mediante un modelo de elementos finitos (FEM) sobre el muelle ubicado en la caleta pesquera de Lo Rojas, Coronel, durante el sismo Mw 8.8 del 2010. La caracterización mecánica de las capas de suelo se realizó mediante ensayos de laboratorio sobre los materiales extraídos durante la fase de exploración, donde se incluyeron ensayos triaxiales cíclicos y monótonos, así como también pruebas de columna resonante. Con los datos de experimentación e información de literatura, se calibraron modelos de comportamiento para cada capa de suelo del perfil geotécnico, para luego ser usados en un modelo de elementos finitos con el software PLAXIS 2DR . Para representar de manera maá realista la respuesta del estrato de suelo licuable, se empleó el modelo constitutivo UBC3D-PLM. Los resultados del estudio muestran que el modelo FEM reproduce razonablemente los desplazamientos reales del suelo, mientras que al contrastar la demanda sísmica sobre los pilotes con métodos simplificados, los resultados obtenidos son similares.
Dynamic characterization of the Mejillones Basin in northern Chile, using combined geophysical field measurements
(2018) Maringue, José; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Sáez Robert, Esteban; Podestá, Luis; Figueroa, Ronny; Estay, Nicolás P.; Lira, Elías
Efecto del biochar en la curva de retención de agua de materiales de relave de cobre
(2021) Necochea Ortiz, Javier Eduardo; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El cierre de los depósitos de relaves es un gran desafío ambiental, por lo que se han buscado maneras sustentables de remediación y rehabilitación de ellos. La Facultad de Agronomía de la Pontificia Universidad Católica de Chile ha realizado distintos estudios del potencial de revegetación de distintos relaves como mecanismo de estabilización. En este estudio, tomando el caso del depósito de relaves “La Cocinera” de ENAMI en la cercanía de la ciudad de Ovalle, en la Región de Coquimbo. Se buscó cuantificar el efecto del uso de Biochar obtenido a partir de aserrín de avellano, en la capacidad de retención de agua en las muestras de suelo obtenidas de “La Cocinera”, con el objetivo de determinar su uso potencial como agente para mejorar ciertas características de suelo. Se realizaron ensayos con tensiómetros Ku-Pf, WP4C, Papel Filtro y Control de Vapor para obtener la curva de retención de agua (SWCC) del suelo natural y el material con 3% y 5% de Biochar en peso con un índice de vacíos constante de 0.842. Dentro de los ensayos realizados, se implementó y desarrollo una automatización a la técnica de control de vapor, incorporando celdas de cargas, sensores de humedad y temperatura. Los resultados muestran que el Biochar no posee un gran impacto en la curva de retención de agua. Por otro lado, el Biochar tiende a disminuir la densidad seca del material tratado. Estos cambios en la densidad pueden producir cambios considerables en el potencial de establecimiento de vegetación en condiciones semiáridas como las del relave estudiado.
Efectos de la rotura de partículas en materiales granulares
(2024) Osses Peña, Rodrigo Hernán; Ovalle Ortega, Carlos Enrique; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los materiales granulares sujetos a niveles de esfuerzo relativamente elevados pueden desarrollar un fenómeno denominado rotura de partículas, desencadenado cuando las tensiones impuestas en las partículas individuales sobrepasan su resistencia al fracturamiento. Adicionalmente, el aumento de la humedad debilita la resistencia individual de los granos, por lo que se incrementa la rotura de partículas. Esta tesis presenta un estudio aplicado en 2 materiales: una roca extrusiva en tamaño arena (1-2 mm) perteneciente a una cantera de la comuna de Colina (Chile); un coluvio en tamaño arena (0.30-2.36 mm) y grava (9.5-50 mm) de una mina de hierro de la región de Pilbara en Western Australia (Australia). Se evaluó el efecto de la humedad relativa (succión total), de la compresibilidad, de la fluencia lenta (creep), y del tamaño de muestras y partículas. La humedad se evaluó a través curvas de retención de humedad. Los resultados en ambos materiales arrojaron una relación inversamente proporcional entre la humedad y el tamaño de las partículas. Es decir, la humedad alcanzó un valor más alto cuando se disminuyó el tamaño de las partículas. La succión total se evaluó mediante la técnica de equilibrio de vapor a través de ensayos edométricos. Se aplicaron rangos de tensiones totales de 0 hasta 3200 kPa y succiones totales de 0 a 340 MPa. Para el control de succión, se desarrolló un circuito de aire cerrado con control de la humedad relativa mediante un flujo controlado. Los resultados demostraron una dependencia del comportamiento con la succión total en ambos materiales: a mayor humedad, mayor compresibilidad y creep. Finalmente, el escalamiento de los ensayos edométricos fue realizado al material de Pilbara, durante una pasantía en The University of Newcastle (Australia), mediante un equipo edométrico de gran tamaño. Los resultados arrojaron que, a mayor tamaño de partículas, aumenta la rotura de las mismas y, en consecuencia, aumenta la compresibilidad y las deformaciones por creep. En materiales granulares gruesos, la rotura de partículas y los efectos de la humedad y del tamaño forman parte de las problemáticas relativas a varias obras geotécnicas. En particular en Chile, obras como los botaderos de estériles mineros se caracterizan por estar constituidos por partículas gruesas, expuestas a ciclos de humedad y cuyo tamaño de partícula dificulta o imposibilita su estudio en experimental en laboratorio. La combinación de estos efectos constituye un problema relevante para el diseño geotécnico. En ese sentido, los resultados de esta investigación contribuyen a proponer y promover métodos más avanzados para la caracterización de materiales gruesos, con el fin de obtener parámetros geotécnicos realistas y confiables para los diseños geotécnicos, tales como la estabilidad física y las deformaciones de grandes rellenos de roca estéril de mina.
Estimación cuantitativa de la amenaza sísmica en base a métodos geofísicos
(2021) Mendoza Sión, Laura María; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Chile es un país con alta amenaza sísmica, por esta razón es necesario contar con estudios de microzonificación sísmica que permitan determinar las áreas donde se espera una mayor amplificación del movimiento sísmico. El presente trabajo muestra el desarrollo de una estimación cualitativa y cuantitativa de la amenaza sísmica en el bloque costero entre Los Vilos y San Antonio. Para la caracterización sísmica de los suelos, se realizó una campaña de exploración geofísica que consistió en la ejecución de más de 200 mediciones de perfiles de velocidades de ondas de corte (Vs) empleando métodos basados en dispersión de ondas de superficie. Mediante un proceso de inversión se generaron perfiles de suelo, obteniendo los parámetros como: Vs30 (promedio ponderado de las velocidades de corte hasta la profundidad de 30 m) y Vs<900 (promedio ponderado hasta la profundidad donde la Vs es menor de 900 m/s), además se obtuvieron las razones espectrales H/V, determinando las frecuencias predominantes (f0) y amplitudes máximas (A0). Con los resultados de los métodos basados en ondas superficiales, la geología, la topografía, datos de gravimetría se generaron polígonos que indican zonas de similares características sísmicas detectando áreas que son propensas a sufrir mayor amplificación. Empleando una variación sobre una ley de atenuación previa (Montalva, 2017) que se incorporó en la plataforma denominada SeismicHazard, desarrollada por Candia et al. (2019) se obtuvo el valor del indicador de movimiento fuerte PGA (Aceleración Máxima de Terreno), con lo cual se generaron mapas para conocer la variación de este parámetro en el área de estudio. Finalmente, se compara el PGA con la aplicación de otras técnicas basadas únicamente en Vs30, mediante la plataforma SeismicHazard.
Estudio experimental propiedades dinámicas de relaves espesados : aplicación al análisis de estabilidad de un depósito de relaves
(2016) Urbano Armijo, Sebastián Matías; Sáez Robert, Esteban; Ovalle Ortega, Carlos Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los depósitos de relaves espesados (TTD, Thickened Tailings Disposal) consisten en depósitos en los cuales se almacena un relave al cual se le ha extraído, previo a la depositación, una mayor cantidad de agua que a los que se almacenan en depósitos de relaves convencionales. Estos relaves espesados tienen menores pérdidas de agua, una mayor densidad y pueden ser depositados con pendientes más altas frente a los relaves convencionales, por lo que se convierten en una alternativa a considerar para la minería en la zona norte de Chile. Recientemente, la gran minería del cobre en el país ha comenzado a utilizar depósitos de relaves espesados como alternativa para el manejo de sus relaves. El propósito de esta investigación fue estudiar las propiedades dinámicas de un relave espesado usado en una mina de cobre en funcionamiento en Chile mediante ensayos cíclicos de laboratorio de columna resonante y triaxiales cíclicos, replicando las condiciones in-situ en que este material se encuentra. Los resultados mostraron que el relave, el cual consiste en un material limo arcilloso de baja plasticidad cuyo origen es artificial, se comporta de manera similar que los materiales limo arcillosos de origen natural. Un aspecto importante de este estudio fue la calibración de dos modelos constitutivos y un análisis numérico para estudiar el empuje que generan estos relaves sobre el muro de un depósito durante un evento sísmico. Los resultados indican que para este tipo de relave, los desplazamientos sísmicos son independientes de los modelos de comportamiento empleados y que, para ambos casos también, el empuje sobre el muro del depósito se encuentra por sobre el empuje geoestático, asumiendo todo el relave licuado durante la carga sísmica.Los depósitos de relaves espesados (TTD, Thickened Tailings Disposal) consisten en depósitos en los cuales se almacena un relave al cual se le ha extraído, previo a la depositación, una mayor cantidad de agua que a los que se almacenan en depósitos de relaves convencionales. Estos relaves espesados tienen menores pérdidas de agua, una mayor densidad y pueden ser depositados con pendientes más altas frente a los relaves convencionales, por lo que se convierten en una alternativa a considerar para la minería en la zona norte de Chile. Recientemente, la gran minería del cobre en el país ha comenzado a utilizar depósitos de relaves espesados como alternativa para el manejo de sus relaves. El propósito de esta investigación fue estudiar las propiedades dinámicas de un relave espesado usado en una mina de cobre en funcionamiento en Chile mediante ensayos cíclicos de laboratorio de columna resonante y triaxiales cíclicos, replicando las condiciones in-situ en que este material se encuentra. Los resultados mostraron que el relave, el cual consiste en un material limo arcilloso de baja plasticidad cuyo origen es artificial, se comporta de manera similar que los materiales limo arcillosos de origen natural. Un aspecto importante de este estudio fue la calibración de dos modelos constitutivos y un análisis numérico para estudiar el empuje que generan estos relaves sobre el muro de un depósito durante un evento sísmico. Los resultados indican que para este tipo de relave, los desplazamientos sísmicos son independientes de los modelos de comportamiento empleados y que, para ambos casos también, el empuje sobre el muro del depósito se encuentra por sobre el empuje geoestático, asumiendo todo el relave licuado durante la carga sísmica.Los depósitos de relaves espesados (TTD, Thickened Tailings Disposal) consisten en depósitos en los cuales se almacena un relave al cual se le ha extraído, previo a la depositación, una mayor cantidad de agua que a los que se almacenan en depósitos de relaves convencionales. Estos relaves espesados tienen menores pérdidas de agua, una mayor densidad y pueden ser depositados con pendientes más altas frente a los relaves convencionales, por lo que se convierten en una alternativa a considerar para la minería en la zona norte de Chile. Recientemente, la gran minería del cobre en el país ha comenzado a utilizar depósitos de relaves espesados como alternativa para el manejo de sus relaves. El propósito de esta investigación fue estudiar las propiedades dinámicas de un relave espesado usado en una mina de cobre en funcionamiento en Chile mediante ensayos cíclicos de laboratorio de columna resonante y triaxiales cíclicos, replicando las condiciones in-situ en que este material se encuentra. Los resultados mostraron que el relave, el cual consiste en un material limo arcilloso de baja plasticidad cuyo origen es artificial, se comporta de manera similar que los materiales limo arcillosos de origen natural. Un aspecto importante de este estudio fue la calibración de dos modelos constitutivos y un análisis numérico para estudiar el empuje que generan estos relaves sobre el muro de un depósito durante un evento sísmico. Los resultados indican que para este tipo de relave, los desplazamientos sísmicos son independientes de los modelos de comportamiento empleados y que, para ambos casos también, el empuje sobre el muro del depósito se encuentra por sobre el empuje geoestático, asumiendo todo el relave licuado durante la carga sísmica.
Estudio experimental y numérico del efecto de arco
(2013) Pardo Tobar, Gislaine Stephany; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El efecto arco es un fenómeno que consiste en la redistribución de tensiones en forma muy eficiente. En este trabajo se estudia desde el punto de vista experimental y numérico, con el objetivo de entender su relación con la cohesión; y definir estrategias de modelación mediante Elementos Finitos (EF), evaluando la capacidad de algunos modelos de comportamiento de reproducir los desplazamientos y tensiones del fenómeno. El estudio experimental se basa en el ensayo Trapdoor (Terzaghi, 1943), consiste en un cajón con una compuerta móvil al centro de su base. Al descender, induce plastificación del suelo sobre ella, generando la redistribución de tensiones característica del efecto arco. El procedimiento es instrumentado con celdas de carga y fotografiado para obtener el campo de desplazamiento del suelo a través de la técnica de Correlación de Imágenes Digitales (DIC). La correspondencia entre los desplazamientos inferidos por DIC y los medidos en la base, respaldan esta técnica para comparaciones con los modelos numéricos. Además, se contrastaron dos suelos con diferentes rangos de cohesión y tipo de comportamiento. Con el aumento de cohesión y contenido de finos, hay mayor transferencia de carga hacia los apoyos y la masa de suelo que plastifica es mayor, propagándose en forma ovalada hacia la superficie.
Estudio geofísico y modelación de efectos de sitio 3D en la ciudad Viña del Mar, Chile.
(2017) Podestá Córdova, Luis Felipe; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El terremoto del 27 de febrero del 2010 de Mw 8.8, afectó a toda la zona centro de Chile. Particularmente, en el centro de la ciudad de Viña del Mar se presentaron daños estructurales severos en varios edificios de más de 6 pisos distribuidos en un área estrecha de aproximadamente 1 km de largo. Esta zona se ha visto afectada recurrentemente a lo largo de la historia por distintos sismos, por lo que se postula que exista una amplificación sísmica de suelos singular. Con el objetivo de cuantificar esta amplificación, se realizó una caracterización geofísica detallada para estimar las propiedades dinámicas del suelo y la profundidad del basamento. Se midió la frecuencia predominante y se obtuvieron perfiles de onda de corte profundos, además de registrar la anomalía de gravedad. La descripción geotécnica del área se completó con los antecedentes de varios sondajes SPT disponibles en la zona de estudio. Adicionalmente, la respuesta cíclica de los materiales predominantes se caracterizó mediante ensayos de laboratorio en muestras remoldeadas. Sobre la base de toda esta información, se generó y analizó un modelo computacional tridimensional mediante la técnica de elementos espectrales (SEM). Este modelo permitió propagar escenarios sísmicos y así obtener mapas de indicadores de movimiento fuerte en superficie, estableciendo zonas con diferentes niveles de amplificación sísmica. Los resultados tienen una razonable correlación con las observaciones de daños y sugieren una influencia de la forma del basamento en el área de estudio.
Evaluación cuantitativa de efectos de sitio 3D producto de la variabilidad natural del suelo utilizando el método de elementos espectrales : aplicación en la ciudad de Arica.
(2016) Muñoz Labra, Álvaro Ignacio; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Chile, yace sobre el contacto que existe entre las placas Sudamericana y de Nazca, desde Arica por el norte a la Península de Taitao en el sur.Esto lo convierte en uno de los países más sísmicos del mundo. Dado este contexto es necesario poseer herramientas útiles al momento de evaluar la amenaza sísmica de un lugar en particular. En los últimos años, varios trabajos se han llevado a cabo con el propósito de estudiar las propiedades dinámicas de los suelos de fundación en las ciudades más pobladas del norte de Chile, motivados por la laguna sísmica de 136 años en dicha zona, la cual fue interrumpida el 1de abril de 2014 con el terremoto de Pisagua Mw = 8:2 (Barrientos, 2014). El objetivo de este trabajo es realizar una estimación, mediante modelación numérica, de la variabilidad espacial de la amplificación sísmica producto de la heterogeneidad natural de las propiedades dinámicas de los suelos en una zona de gran densidad demográfica de la ciudad de Arica. La información de la distribución de propiedades fue recopilada a través de una detallada campaña geofísica, la que incluyó métodos basados en el registro de ondas de superficie y gravimetría. Para estimar los efectos de sitio, se resuelve la ecuación de propagación de ondas en medios heterogéneos a través del Método de Elementos Espectrales. Dicho método permite incluir la topografía, la superficie irregular de contacto entre el suelo y la roca así como la distribución heterogénea de las principales propiedades mecánicas en el medio discretizado. El comportamiento inelástico de los suelos fue considerado incorporando curvas de degradación de la rígidez e incremento del amortiguamiento. Los cálculos se llevaron acabo utilizando el programa de código abierto ”SPEED” (Mazzieri et al.,2013). Los resultados de la distribución del PGA (Peak Ground Acceleration), y otros indicadores de movimiento fuerte, son comparados frente a resultados demo de los estándar 1D de capas estratificadas horizontalmente en el dominio de las frecuencias. Los resultados de los modelos visco elásticos muestran que la zona norte de la ciudad de Arica no presenta importantes efectos de sitio biotridimensioales producto de la geometría de la cuenca sedimentaria. Aunque ciertos efectos interesantes salen a la luz al utilizar modelos que degraden el material según la deformación impuesta por el sismo. En general en la zona norte de la ciudad de Arica bastaría con modelos simplificados para evaluar la amplificación sísmica de una localidad en particular. Este efecto no puede ser generalizado a otras áreas como la zona sur, donde la anomalía de gravedad y la geofísica de ondas superficiales permite intuir un basamento con una geometría más compleja.
Experimental and numerical study of arching soil effect in coarse sand
(2014) Pardo, G.; Sáez Robert, Esteban
Geophysical Characterization of the Chilean Seismological Stations : First Results
(2018) Leyton, Felipe; Leopold, Alexander; Hurtado, G.; Pasten, Cesar; Ruiz, Sergio; Montalva, Gonzalo; Sáez Robert, Esteban
Geophysical Study and 3-D Modeling of Site Effects in Vina del Mar, Chile
(2019) Podesta, L.; Sáez Robert, Esteban; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Leyton Soto, Felipe Arturo

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