Development of an accelerated construction methodology for underground mining concrete pavements

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dc.catalogadorcgv
dc.contributor.advisorGonzález Hormazabal, Marcelo Andrés
dc.contributor.authorBrescia Norambuena, Leonardo Sebastián
dc.contributor.otherPontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
dc.date2024-10-20
dc.date.accessioned2020-11-27T14:05:38Z
dc.date.available2020-11-27T14:05:38Z
dc.date.issued2020
dc.descriptionTesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2020
dc.description.abstractLa industria minera está migrando de sistemas de extracción a tajo abierto hacia sistemas subterráneos, requiriendo la construcción de una cantidad significativa de túneles y pavimentos subterráneos. Las técnicas de construcción tradicionales poseen ciertas limitaciones que motivan a la minería a avanzar hacia nuevas tecnologías y metodologías que mejoren principalmente su productividad. La revisión de literatura revela que las técnicas de construcción acelerada (AC) han permitido, entre otros aspectos, acelerar la puesta en marcha de proyectos, pero también mejorar la productividad y calidad de diversos proyectos de infraestructura. No obstante, el estudio del estado del arte y el estado de la práctica de las técnicas de construcción acelerada también revelan que su aplicación en pavimentos de minería subterránea no ha sido estudiada. Lo anterior motivó una investigación para desarrollar una metodología AC para pavimentos subterráneos (UMP por sus siglas en inglés). Con dicho fin, se llevaron a cabo tres etapas principales de experimentación. La primera etapa propuso una nueva metodología de construcción para UMP basada en la filosofía AC contemplando el uso de losas prefabricadas. Igualmente, esta etapa demostró sus ventajas técnico-económicas sobre las técnicas tradicionales de construcción usando modelos de simulación estocástica. Los resultados indicaron una mejora de la productividad (~10% de costo unitario) y sustentabilidad (~10% menos de emisiones de CO2-equivalente). Adicionalmente, el modelo de simulación demostró la necesidad de optimizar el espesor de los pavimentos y su durabilidad para mejorar el desempeño de los UMP. En la segunda etapa se desarrolló un modelo estructural 3D-FEM capaz de analizar las condiciones y solicitaciones para pavimentos prefabricados destinados a minería subterránea. El modelo indicó una alta concentración de tensiones bajo las ruedas de los LHD a causa de la alta rigidez de la roca. Adicionalmente, mostró un aumento significativo de los esfuerzos internos a tracción por el efecto de las fuerzas de frenado, las grandes dimensiones de las losas prefabricadas y por la variabilidad inherente de las propiedades de la subrasante. Por lo tanto, al comprender el comportamiento estructural de los UMP se puede optimizar su diseño y reducir los costos de los proyectos de pavimentación minera. En la tercera etapa se procedió a estudiar nuevos diseños de hormigón que incorporaron humo de sílice, nanosílice y fibras para mejorar el desempeño del material y de los pavimentos mineros subterráneos. Los resultados obtenidos por un análisis factorial fraccionado 24-1 mostraron una sinergia de los materiales adicionados en el hormigón. Específicamente, se observó un aumento de la resistencia mecánica a la compresión (~17%), hendimiento (~23%) y flexotracción (~22%), junto a un aumento de la resistencia a abrasión (~212%), disminución de la permeabilidad (~50%) y de la expansión por ataque de sulfatos (~37%). Las tres etapas permitieron proponer una metodología constructiva basada en los principios de la construcción acelerada para UMP. Esta nueva metodología se fundamenta en el uso nuevas tecnologías como softwares de simulación y de diseño, nuevos materiales, y nuevos procedimientos constructivos que aumenten la productividad del uso de los recursos físicos, humanos y económicos. Igualmente, las distintas etapas demostraron la necesidad de la integración de ellas: incluir hormigones de mayor desempeño optimizará el diseño estructural y reducirá el impacto del deterioro de los pavimentos en el ciclo minero. De esta forma se podrán obtener mayores ventajas sobre las técnicas tradicionales de construcción cuando las tres etapas se toman como una. Finalmente, se concluyó que las técnicas AC mejoran el proceso constructivo, el desempeño de los UMP y el ciclo minero al permitir el diseño y construcción de UMP más duraderos, eficientes y sustentables. Por lo tanto, el desarrollo y los resultados de esta tesis son una contribución al estado del arte al sentar las bases para una metodología de construcción acelerada para UMP. Mas aún, se espera que los conocimientos obtenidos permitan mejorar la productividad y eficiencia de futuros proyectos de pavimentos subterráneos, contribuyendo a la industria minera, la industria de la construcción, y a la sociedad.
dc.fechaingreso.objetodigital2020-11-27
dc.format.extentxxi, 167 páginas
dc.fuente.origenAutoarchivo
dc.identifier.doi10.7764/tesisUC/ING/49275
dc.identifier.urihttps://doi.org/10.7764/tesisUC/ING/49275
dc.identifier.urihttps://repositorio.uc.cl/handle/11534/49275
dc.information.autorucFacultad de Ingeniería ; González Hormazábal, Marcelo Andrés ; S/I ; 143922
dc.information.autorucFacultad de Ingeniería ; Brescia Norambuena, Leonardo Sebastián ; 0000-0001-9663-9148 ; 1031177
dc.language.isoen
dc.nota.accesocontenido completo
dc.rightsacceso abierto
dc.subject.ddc625.884
dc.subject.deweyIngenieríaes_ES
dc.subject.ods09 Industry, innovation and infrastructure
dc.subject.odspa09 Industria, innovación e infraestructura
dc.subject.otherPavimentos de hormigón - Diseño y construcción - Modelos matemáticoses_ES
dc.subject.otherMinería subterráneaes_ES
dc.titleDevelopment of an accelerated construction methodology for underground mining concrete pavementses_ES
dc.typetesis doctoral
sipa.codpersvinculados143922
sipa.codpersvinculados1031177
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