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  • Oriol Arnau Delgado

    por

    Beca Post-Doctoral Emilio Rosenblueth

    20 de Mayo de 2014

  • Ingeniera Mecnica(1999 2002)

    Ingeniera IndustrialEspecialidad en Construccin y Estructuras

    (2002 2005)

    Ingeniero EstructuralDiseo de estructuras

    (2004 2006)

    Investigador en Ingeniera 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 edificacin

    Daos en edificios de mampostera causados por asientos diferenciales derivados de la tunelacin.

    Hormign Reforzado con Fibras de Acero (HRFA)

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    OriolPresentacin

  • ndice

    o Introduccin

    o Respuesta estructural de revestimientos de tneles a base de dovelas de concreto

    o Retos Instituto de Ingeniera

    Casa Colorada

    C.C.U. Tlatelolco

    Respuesta cclica HRFA

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    ndicePresentacin

  • Ingeniera Civil

    Mltiples Condiciones particulares

    Difcil estandarizar solucin

    COMPRENDER

    Regala un pescado a un hombre y le dars alimento para un da,

    ensale a pescar y lo alimentars para el resto de su vida.

    (Proverbio Chino)

    Fenmenos

    Mecanismos

    Herramientas

    Tcnicas

    Procedimientos

    CONOCIMIENTO

    Obtener solucin particular adecuada

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacinIntroduccin

  • Dificultad anlisis global

    Como? Cuanto?

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacinIntroduccin

    Interacciones

    ..

    Combinacin materiales

    No linealidad

    Realidad

    ComplejidadRespuesta Real

  • Modelos de simulacin numrica

    Interacciones

    ..

    Combinacin materiales

    No linealidad

    Integracin Respuesta

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacinIntroduccin

  • Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacinIntroduccin

    Interacciones

    ..

    Combinacin materiales

    No linealidad

    Integracin

    Variabilidad y Repetitividad

    Anlisiscondicionantes

    COMPRENSIN

    Modelos de simulacin numrica

    Respuesta

  • Datos varios del sistema

    Software

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    PrecaucionesIntroduccin

  • Datos varios del sistema

    Software

    Los programas calculan la situacin que nosotros definimos en base a sus algoritmos

    Vital

    o Conocer / Tener evidencias de los Mecanismos y Fenmenos condicionantes.

    o Saber como operan los algoritmos del programa.

    o Cuestionar siempre los resultados obtenidos.

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    PrecaucionesIntroduccin

  • Structural Response of Precast Concrete Segmental Tunnel Linings

    Parte IIPresentacin

    Parte II

    Tesis Doctoral

  • Packers

    Juntas Longitudinales

    Juntas Circunferenciales

    TBM Gatos hidrulicos TBM Escudo

    Respuesta Estructural

    Compleja

    Estructura 3D Mlti-Rtula

    Interaccin Suelo-Estructura

    Particular proceso constructivo

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacionesIntroduccin

  • Packers

    Juntas Longitudinales

    Juntas Circunferenciales

    TBM Gatos hidrulicos TBM Escudo

    Sencillos modelos de prediccin

    Desconocimiento de ciertos fenmenos y mecanismos

    Dificultad de reproducir algunos de los conocidos

    Prctica comn en diseo

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacionesIntroduccin

  • Kr Kt

    Aproximaciones comunes para el diseo estructural

    Anillo rgido

    24

    e jI I In

    Anillo rgidoMuir-Wood Modelo de

    lecho elstico

    Modelos 2D simplificados

    Determinar las tensiones internas

    Muir-Wood (1975)

    Sencillos modelos de prediccin

    Desconocimiento de ciertos fenmenos y mecanismos

    Dificultad de reproducir algunos de los conocidos

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacionesIntroduccin

  • Avanzar en el conocimiento de la respuesta estructural de los revestimientos de tnel realizados con dovelas.

    La mejora y optimizacin de los revestimientos de dovelas requiere:

    Objetivos Principales

    Definir estrategias de simulacin numrica para poder simularlos adecuadamente.

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacionesObjetivos y limitaciones

  • Circumferentia

    l bending

    moment (kNm

    /ml)

    150

    75

    0

    -100

    -200

    Simulacin numrica ensayo in situ

    3D & 2DAnillo aislado

    Anlisis proceso constructivo

    Modelo 3D Mlti-anillo

    Ensayo in situ L9

    Diseo yEjecucin

    Anlisis yConclusiones

    Respuesta estructural 3D

    Cargas diseo 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

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    MotivacionesPlanteamiento

  • Granodiorite Rock Formation3

    2m

    15 rings

    60 kg/m3 steel fibers

    No Reinforcement bars

    To Can PeixeuetStation

    To Santa Rosa Station

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Ensayo in situ L9Tramo Experimental

  • Granodiorite

    rock formation

    F F F

    2424

    Fmax = 1500 kN/Force

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Ensayo in situ L9Tramo Experimental

  • Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    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 reaccin

    Zona de reaccin

    Posicin Juntas

    Rigidez del Terreno

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Ensayo in situ L9Resultados

  • Interaccin tangential Suelo-Estructura

    Fuerzas compresivas del revestimiento son transferidas al terreno envolvente

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Ensayo in situ L9Resultados

    3 (1 )

    St

    EK

    R

  • -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 contribucin 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

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Ensayo in situ L9Resultados

  • Buscar e Investigar tcnicas de modelizacin que nos permitieran reproducir cada uno de ls principales fenmenos

    Integrarlos en modelos de simulacin 2D y 3D del anillo aislado

    Estrategia

    Objectivos

    Reproducir el ensayo in situ a fin de:

    Validar las hiptesis y tecnicas de modelizacin adoptadas

    Determinar la precision alcanzable mediante los modelos EF

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Simulacin ensayo in situIntroduccin

  • Respuesta Juntas:Fsica y Material

    Interaccin Suelo-Estructura

    Respuesta Post-Fisuracin HRFA

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Simulacin ensayo in situFilosofa

  • 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 (mm)

    Experimental

    Shell model

    Plane stress model

    fct

    rc

    A B

    Sloped-Constant

    Anlisis y Comprensin de Respuestas Estructurales mediante Mtodos Numricos

    Simulacin ensayo in situModelo HRFA

  • Kr

    Kt

    KrKt

    KrKrKrKrKrKtKtKtKtKt

    Interfaceelements

    Plane stresselements

    Spring elements

    KrKt

    Spring elements

    Shell Interfaceelements

    Curved Shellelements

    G