Ingeniería Mecánica(1999 – 2002)
Ingeniería IndustrialEspecialidad en Construcción y Estructuras
(2002 – 2005)
Ingeniero EstructuralDiseño de estructuras
(2004 – 2006)
Investigador en Ingeniería Estructural(2006 – 2012)
Tesis Doctoral: Structural Response of Precast Concrete Segmental Tunnel Linings
Profesor asistente
Investigador visitante
Nacido en Terrassa (Catalunya)(1981)
Grupo de proyectos de edificación
Daños en edificios de mampostería causados por asientos diferenciales derivados de la tunelación.
Hormigón Reforzado con Fibras de Acero (HRFA)
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
OriolPresentación
Índice
o Introducción
o Respuesta estructural de revestimientos de túneles a base de dovelas de concreto
o Retos Instituto de Ingeniería
• Casa Colorada
• C.C.U. Tlatelolco
• Respuesta cíclica HRFA
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
ÍndicePresentación
Ingeniería Civil
Múltiples Condiciones particulares
Difícil estandarizar solución
COMPRENDER
Regala un pescado a un hombre y le darás alimento para un día,
enséñale a pescar y lo alimentarás para el resto de su vida.
(Proverbio Chino)
• Fenómenos
• Mecanismos
• Herramientas
• Técnicas
• Procedimientos
CONOCIMIENTO
Obtener solución particular adecuada
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivaciónIntroducción
Dificultad análisis global
Como? Cuanto?
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivaciónIntroducción
Interacciones
…..
Combinación materiales
No linealidad
Realidad
ComplejidadRespuesta Real
Modelos de simulación numérica
Interacciones
…..
Combinación materiales
No linealidad
Integración Respuesta
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivaciónIntroducción
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivaciónIntroducción
Interacciones
…..
Combinación materiales
No linealidad
Integración
Variabilidad y Repetitividad
Análisiscondicionantes
COMPRENSIÓN
Modelos de simulación numérica
Respuesta
Datos varios del sistema
Software
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
PrecaucionesIntroducción
Datos varios del sistema
Software
Los programas calculan la situación que nosotros definimos en base a sus algoritmos
Vital
o Conocer / Tener evidencias de los Mecanismos y Fenómenos condicionantes.
o Saber como operan los algoritmos del programa.
o Cuestionar siempre los resultados obtenidos.
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
PrecaucionesIntroducción
Structural Response of Precast Concrete Segmental Tunnel Linings
Parte IIPresentación
Parte II
Tesis Doctoral
Packers
Juntas Longitudinales
Juntas Circunferenciales
TBM Gatos hidráulicos TBM Escudo
Respuesta Estructural
Compleja
• Estructura 3D Múlti-Rótula
• Interacción Suelo-Estructura
• Particular proceso constructivo
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivacionesIntroducción
Packers
Juntas Longitudinales
Juntas Circunferenciales
TBM Gatos hidráulicos TBM Escudo
Sencillos modelos de predicción
Desconocimiento de ciertos fenómenos y mecanismos
Dificultad de reproducir algunos de los conocidos
Práctica común en diseño
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivacionesIntroducción
Kr Kt
Aproximaciones comunes para el diseño estructural
Anillo rígido
24
·e jI I In
Anillo rígidoMuir-Wood Modelo de
lecho elástico
Modelos 2D simplificados
Determinar las tensiones internas
Muir-Wood (1975)
Sencillos modelos de predicción
Desconocimiento de ciertos fenómenos y mecanismos
Dificultad de reproducir algunos de los conocidos
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivacionesIntroducción
• Avanzar en el conocimiento de la respuesta estructural de los revestimientos de túnel realizados con dovelas.
La mejora y optimización de los revestimientos de dovelas requiere:
Objetivos Principales
• Definir estrategias de simulación numérica para poder simularlos adecuadamente.
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivacionesObjetivos y limitaciones
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
150
75
0
-100
-200
Simulación numérica ensayo “in situ”
3D & 2DAnillo aislado
Análisis proceso constructivo
Modelo 3D Múlti-anillo
Ensayo “in situ” L9
Diseño yEjecución
Análisis yConclusiones
Respuesta estructural 3D
Cargas diseño Cargas localizadas
12
Ground
3 12
Ground
4
12
Fg,1
n-1 1n-2
GroundFg,n-2
n
Fg,n Fg,n-1
Fg,1Fg,2
Fg,1
3
GroundFresh Grout
Stiffened Grout
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
MotivacionesPlanteamiento
Granodiorite Rock Formation3
2m
• 15 rings
• 60 kg/m3 steel fibers
• No Reinforcement bars
To Can PeixeuetStation
To Santa Rosa Station
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Ensayo “in situ” L9Tramo Experimental
Granodiorite
rock formation
F FF
24°24°
Fmax = 1500 kN/Force
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Ensayo “in situ” L9Tramo Experimental
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Ensayo “in situ” L9Tramo Experimental
Hydraulic Flat Jack
Steel Plate
Mortar
Grout
Ground
F
Segment
Structural Response of Precast Concrete Segmental Tunnel Linings
Ensayo “in situ” L9Tramo experimental
Total amount of sensors: 204
Internal instruments
• Extensometers (150)
• Load Cells (18)
External instruments
• Vertical displacement transducers (7)
• Joint Transducers (44)
Structural Response of Precast Concrete Segmental Tunnel Linings
Ensayo “in situ” L9Tramo experimental
K
C A4
A5
A1
A2
A3
B
FL FGR
FGR
FGR
FGR
FGR
FGR
FGR
FGR
Zona de Arco
Zona de reacción
Zona de reacción
• Posición Juntas
• Rigidez del Terreno
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Ensayo “in situ” L9Resultados
Interacción tangential Suelo-Estructura
Fuerzas compresivas del revestimiento son transferidas al terreno envolvente
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Ensayo “in situ” L9Resultados
3· ·(1 )
St
EK
R υ
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4mm
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600kN
1839-1840 R 1836-1837 R 1837-1838 R
1838-1839 R Jack 1 Force Jack 2 Force
En roca, no hay contribución de los anillos adyacentes
Desplazamientos radiales solo en los bordes del anillo cargado
Cro
wn
join
ts r
elat
ive
dis
pla
cem
ent
Time
Hyd
rau
lic J
ack
Forc
e
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Ensayo “in situ” L9Resultados
Buscar e Investigar técnicas de modelización que nos permitieran reproducir cada uno de ls principales fenómenos
Integrarlos en modelos de simulación 2D y 3D del anillo aislado
Estrategia
Objectivos
Reproducir el ensayo “in situ” a fin de:
• Validar las hipótesis y tecnicas de modelización adoptadas
• Determinar la precision alcanzable mediante los modelos EF
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Introducción
Respuesta Juntas:Física y Material
Interacción Suelo-Estructura
Respuesta Post-Fisuración HRFA
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Filosofía
Diana V9. Smeared crack approach
0
10000
20000
30000
40000
50000
0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5
To
tal L
oa
d (N
)
Vertical Displacement δ (mm)
Experimental
Shell model
Plane stress model
σ
ω
fct
σrc
A B
Sloped-Constant
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Modelo HRFA
Kr
Kt
Kr
Kt
KrKrKrKrKr
KtKtKtKtKt
Interfaceelements
Plane stresselements
Spring elements
KrKt
Spring elements
Shell Interfaceelements
Curved Shellelements
Grout
Ground
Segment
Kr
Kt
KrKrKrKrKr
KtKtKtKtKt
Interface
elements
Plane stress
elements
Spring elements
Kt
KrKt
Spring elements
Shell Interface
elements
Curved Shell
elements
•Radial springs Kr
• Tangential springs Kt
NL Interface elements(Gapping in tension)
Plane stress Shell elements
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Interacción suelo-estructura
Longitudinal Joints Packer
Bituminous sheet, thickness 2mm
Unknown behavior
Characterization: Compression cyclic load test
Nonlinear hyperelastic response with significant remaining deformations
Von Mises plasticity Plasticity hardening diagramModeling:
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-0.8-0.6-0.4-0.20
Unitary Strain
Co
mp
ress
ion
Str
ess
(N
/mm
2)
Experimental
Model
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-0.8-0.6-0.4-0.20
Unitary Deformation
Co
mp
ress
ion
Str
ess
(N
/mm
2)
Experimental
Model
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Packer
Interface elements No tensile stiffness
Blom (2002)
Segment 1 Segment 2
Packer elements
Interface elements
0
20
40
60
80
100
120
0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008
Ben
din
g m
om
en
t (k
N·m
/m)
Joint rotation (rad)
525 kN/m (σc=1.5 Mpa)
1050 kN/m (σc=3 Mpa)
Blom et al. (1999)Plizzari and Tiberti (2006)Mo and Chen (2008)
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Juntas no-lineales
3D Shell 2D Tensión plana
Diana V9
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Modelos Numéricos
-4,5
-4
-3,5
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
0 90 180 270 360
Ra
dia
l Dip
lacem
en
t (m
m)
Position Angle (β)
Stage 7 Loaded
Shell back side
Shell front side
Plane Stress
Rad
ial
dis
pla
cem
ent
(mm
)-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
0 90 180 270 360
Ra
dia
l Dip
lacem
en
t (m
m)
Position Angle (β)
Stage 5 Loaded
Shell back side
Shell front side
Plane Stress
Rad
ial
dis
pla
cem
ent
(mm
)
β
1500 kN 1500 kN
2.627(measured)
3.076(measured)
Stage 5
β
1500 kN
Stage 7
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Desplazamientos
-0,40
-0,35
-0,30
-0,25
-0,20
-0,15
-0,10
-0,05
0,00
0 300 600 900 1200 1500
Join
t C
losu
re (
mm
)
Jack Load (kN)
Plane stress model 54º
Experimental T1
Experimental T2
-0,25
-0,20
-0,15
-0,10
-0,05
0,00
0 300 600 900 1200 1500
Join
t C
losu
re (
mm
)
Jack Load (kN)
Plane stress model 102º
Experimental T1
Experimental T2
β
1500 kN1500 kN
Stage 5 / Joint 54 º
54º joint
β
1500 kN
Stage 6 / Joint 102º
102º joint
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Giros de Juntas
A2A3
Front
Back
A2 A3
• Fisuración Longitudinal Tensiones de flexión
• Circunferencial y radial Redistribución de tensiones de las cargas localizadas
Resultados satisfactorios
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Simulación ensayo “in situ”Patrones de Fisuración
?
Interacción entre anillos adyacentes
Respuesta anillo aislado
Respuesta tubo rígido
Respuesta Real
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta Longitudinal3D
Respuesta Friccional
FR,B FR,BFR,B
p
P
FR,B FR,B FR,BFR,B
p
P
F F
FF
Deslizamiento
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta LongitudinalJunta Circunferencial
Respuesta 3D
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
150
75
0
-100
-200
Cargas de diseño Cargas localizadas
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DAnálisis
Respuesta 3D
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
150
75
0
-100
-200
Cargas localizadas
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DAnálisis
Cargas de diseño
Desplazamientos radiales relativos que puden activar mecanismos de interacción
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DAnálisis
FGR
FGR
Zonas reacción
Arco
Parámetros Involucrados
Rigidez del terreno
Desequilibrio de presiones
Fuerza Longitudinal
Pv,top
Ph,side
Pv,top
Ph,side
Aquellos que influencian la deformación
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DAnálisis
h
= 1
5 m
dh
=
10
mw
Ø
= 1
1.6
me
WT
= 18 kN/m
= 20 kN/m
= 10 kN/m
3
3
3w
sw
s
Ps1Ps2
Pw1Pw2 Ps3 Pw3
Ps4 Pw4
Pw5 Pw6
Base situation
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DCaso de Estudio
Ps1Ps2
Pw1Pw2 Ps3 Pw3
Ps4 Pw4
Pw5 Pw6
Pv,top
Ph,side
Property Values
Ground modulus of elasticity, Es (N/mm2) 25-50-75-100-125-150
Lateral earth pressure, K0 0.2-0.3-0.4-0.5-0.6
Correspondent ovalization load, OVL (%) 48.2-39.1-30-20.8-11.7
Longitudinal force, N (MN) 40, 32, 24, 16, 8, 4
Total amount of cases 180
Estudio Paramétrico
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DCaso de Estudio
Efectos de Acoplamiento
Reducción deformaciones
Uncoupled ringsCoupled (Fl=40MN)
Incremento tensiones de flexión
Incrementan la rigidez
Es = 25 MPaK0 = 0.5
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Min
imum
circum
fere
ntial b
end
ing
m
om
ent (k
N·m
/m)
Longitudinal Force (MN)
Es=50Mpa, K0=0.2 Es=50Mpa, K0=0.5
Es=50Mpa, K0=0.3 Es=50Mpa, K0=0.6
Es=50Mpa, K0=0.4
Anillo Aislado
Es = 50 MPa
Ce
ntr
al rin
g
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Min
imum
circum
fere
ntial b
end
ing
m
om
ent (k
N·m
/m)
Longitudinal Force (MN)
Es=50Mpa, K0=0.2 Es=50Mpa, K0=0.5
Es=50Mpa, K0=0.3 Es=50Mpa, K0=0.6
Es=50Mpa, K0=0.4
Anillo Aislado
Es = 50 MPa
Solo es necesaria una pequeña fuerza longitudinal para producir acoplamiento
Ce
ntr
al rin
g
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Min
imum
circum
fere
ntial b
end
ing
m
om
ent (k
N·m
/m)
Longitudinal Force (MN)
Es=50Mpa, K0=0.2 Es=50Mpa, K0=0.5
Es=50Mpa, K0=0.3 Es=50Mpa, K0=0.6
Es=50Mpa, K0=0.4
Isolated ring results
Es = 50 MPa
Solo es necesaria una pequeña fuerza longitudinal para producir acoplamiento
La magnitud de la fuerza, no condiciona la respuesta estructural…….
Ce
ntr
al rin
g
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Min
imum
circum
fere
ntial b
end
ing
m
om
ent (k
N·m
/m)
Longitudinal Force (MN)
Es=50Mpa, K0=0.2 Es=50Mpa, K0=0.5
Es=50Mpa, K0=0.3 Es=50Mpa, K0=0.6
Es=50Mpa, K0=0.4
Isolated ring results
Solo es necesaria una pequeña fuerza longitudinal para producir acoplamiento
La magnitud de la fuerza, no condiciona la respuesta estructural…….
Excepto en condiciones extremas de terreno blando y carga desequilibrada
Es = 50 MPa
Ce
ntr
al rin
g
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0 20 40 60 80 100
Ovaliz
atio
n lo
ad
Ground Stif fness (MPa)
Limit zone N=40MN
Limit Zone N=4MN
Coupling influence zone
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0 50 100 150 200 250
Ovaliz
atio
n lo
ad
Ground Stif fness (MPa)
Limit zone N=40MN
Limit Zone N=4MN
Coupling influence zone
Deformación Tensiones
Zona de influencia acoplamiento Variaciones >10% respecto anillo aislado
Acoplamiento solo es significativo cuando:
• Condiciones de terreno blando (debajo de Es=150MPa en el caso analizado)
• Sometido a cargas altamente desequilibradas
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
Cargas de diseño
Respuesta 3D
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
150
75
0
-100
-200
Cargas localizadas
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DAnálisis
Ground Stiffness, Es (N/mm2)
Soft (SF) 100
Medium (ME) 1000
Hard (HD) 10000
Longitudinal Pre-compression, σc,l(MPa) :
1 - 2.5 - 3.5 - 5
Total amount of cases: 12
Higher range of ground stiffness
5m
Estudio Paramétrico
Localized pressures: 0 – 2 N/mm2
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DCaso de Estudio
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
150
75
0
-100
-200
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
400
200
0
-275
-550
Hard (HD)Es = 10.000 MPa
Soft (SF)Es = 100 MPa
Localized pressure of 1 N/mm2
Respuesta quasi-individual en rocaSignificativos esfuerzos de
flexión en anillos adyacentesEn consonancia con el ensayo “in situ”
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
150
75
0
-100
-200
Circumferential bending
moment (kN·m/ml)
400
200
0
-275
-550
Mayor es la interacción estructural entre anillos
Hard (HD)Es = 10.000 MPa
Soft (SF)Es = 100 MPa
Localized pressure of 1 N/mm2
Cuanto mas blando es el terreno envolvente
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
Adjacent rings vertical ovalization
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Ad
jace
nt ri
ngs
ver
tica
l oval
izat
ion (
%)
Localized Pressure (N/mm2)
HD-1 MPa ME-1 MPa SF-1 MPa
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Ad
jace
nt
rin
gs
ver
tica
l o
val
izat
ion
(%
)
Localized Pressure (N/mm2)
HD-2.5 MPa ME-2.5 MPa SF-2.5 MPa
Pre-compression 1 N/mm2 Pre-compression 2.5 N/mm2
FL
OVAA1OVA
OVAA2
1 2 (%)2
A AOVA OVA
OVA
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
Adjacent rings vertical ovalization
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Ad
jace
nt ri
ngs
ver
tica
l oval
izat
ion (
%)
Localized Pressure (N/mm2)
HD-1 MPa ME-1 MPa SF-1 MPa
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Ad
jace
nt
rin
gs
ver
tica
l o
val
izat
ion
(%
)
Localized Pressure (N/mm2)
HD-2.5 MPa ME-2.5 MPa SF-2.5 MPa
Pre-compression 1 N/mm2 Pre-compression 2.5 N/mm2
El grado de interacción entre anillos
Depende exclusivamente de la rigidez del terreno
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
Adjacent rings vertical ovalization
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Ad
jace
nt ri
ngs
ver
tica
l oval
izat
ion (
%)
Localized Pressure (N/mm2)
HD-1 MPa ME-1 MPa SF-1 MPa
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Ad
jace
nt
rin
gs
ver
tica
l o
val
izat
ion
(%
)
Localized Pressure (N/mm2)
HD-2.5 MPa ME-2.5 MPa SF-2.5 MPa
Presión para producir el deslizamiento entre anillos
Depende de la fuerza longitudinal existente
Pre-compression 1 N/mm2 Pre-compression 2.5 N/mm2
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
El grado de interacción entre anillos
Depende exclusivamente de la rigidez del terreno
Tensión principal en la clave
ME ground
Resistencia a traccióndel hormigón
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,2 0,4 0,6 0,8
Pri
nci
pal
str
ess
at t
un
nel
cr
ow
n in
trad
os
(N/m
m2)
Localized Pressure (N/mm2)
ME-Isolated
ME-1 MPa
ME-2.5 MPa
Compresión longitudinal
Capacidad resistente de la estructura frente a cargas localizadas
0.46 0.710.19
Análisis y Comprensión de Respuestas Estructurales mediante Métodos Numéricos
Respuesta 3DResultados
Aparición de daños en la conexión Túnel-Lumbrera
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Casa ColoradaRetos
Daños observados
• Riesgos?
• Mecanismo que lo ha ocasionado?
• Hay más que no vemos?
• Posibles soluciones?
• ….
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Casa ColoradaRetos
+11.0 cm
+3.3 cm
+16.6 cm
Asientos diferenciales
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Daños observados
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Complejidad respuesta real
• Interacción entre distintos elementos estructurales
• Respuesta no-lineal material por fractura
• Estructuras compuestas Acero-Concreto (túnel)
• Interacción con elementos con finalidades geotécnicas
• ….
Simulación numérica
Lineal material con fricción
No lineal material
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Concreto Armado Acero camisa Mortero
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σp,max Vertical
Max. ≈300kg/cm2
Tensiones que producen los daños observados en la lumbrera
Empuje del túnel hacia el interior de la lumbrera
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Mecanismo de Arco plano por tener impedido el despl. longitudinal
Compresiones muy elevadas en zonas rígidas de apoyo
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Flexión, M
Compresión Arco Plano
Cortante, V
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Concreto = Fragilidad en Tensión
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Daños y tensiones en armaduras No Suficientes en relación a lo observado
Además del asiento diferencial, desplazamiento longitudinal
Daños zona de conexión Túnel-Lumbrera
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C.C.U. TlatelolcoRetos
• Construido en 1964.
• 22 plantas + 2 sótanos
• h = 85.6m
• Estructural vertical de Concreto armado
Ávila et al. (2009)
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I2 I1 HK
Murià et al. (2013)
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• 28 Acelerómetros
Instrumentación
(2008-2009)
• 1 estación GPS + 2 antenas
Respuesta del Edificio
Murià et al. (2013)
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• 28 Acelerómetros
Instrumentación
(2008-2009)
• 1 estación GPS + 2 antenas
Respuesta del Edificio
Murià et al. (2013)
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C.C.U. TlatelolcoRetos
Respuesta del Edificio
Calibración Modelos de
simulación numérica
Objetivos
o Comprender los mecanismos de respuesta estructural actuales.
o Analizar los efectos de la interacción suelo-estructura.
o Determinar la efectividad de los métodos de reparación aplicados.
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C.C.U. TlatelolcoRetos
Requisitos
• Reproducir la historia de actuaciones en el edificio.
• Considerar el daño estructural producido en cada etapa.
• Interacción suelo-estructura.
Construcción evolutiva por etapas
Análisis no lineal material(Fisuración distribuida)
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C.C.U. TlatelolcoRetos
Elevado nivel de detalle
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C.C.U. TlatelolcoRetos
Modelización armadura
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C.C.U. TlatelolcoRetos
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 2 4 6 8 10 12 14
Car
ga (
kN
)
Desplazamiento
Fisuración
Lineal
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Cíclico FibrasRetos
Analizar significancia
Seong-Cheol Lee, et al. (2011)
Simulación numérica
Pull-outPush-in
Comprender mecanismos
Respuesta cíclica HRFA
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Cíclico FibrasRetos
Modelo de análisis
2 Interface No-lineales
Rigidez nula a tracción
Modelo friccional con cohesión
Resultados preliminares
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Cíclico FibrasRetos
Arrancamiento
Hincado