Ingeniería Civil

Permanent URI for this collection

https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9176

Browse

Now showing 1 - 20 of 25

Análisis preliminar del comportamiento mecánico de los materiales granulares Marginales (MGM-10) y Convencionales (SBG-C0 Y SBG-C1) para subbase granular de vías terciarias de bajo tráfico
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-27) Miranda Lozano, Valeri Nicole; Ariza Quiñónez, Daniela Melissa; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Zapato Orduz, Luis Eduardo; Rondón, José Alberto
Este documento describe la investigación que se desarrolló para evaluar el comportamiento mecánico de los materiales granulares marginales (MGM10) y convencionales (SBGC0 y SBGC1), con el objetivo de evaluar la viabilidad y emplear materiales granulares marginales en la construcción de subbases para las vías terciarias o de bajo tráfico vehicular. Se inicia con la investigación llevando a cabo ensayos de calidad consistentes en el límite de Atterberg, tanto en el material proveniente de la cantera Paviandi (MGM) como en material de la cantera Sánchez, que son materiales de control, confirmando que el MGM no cumple con las especificaciones del Instituto Nacional de Vías (INVIAS), caso contrario al material de control que cumple con lo estipulado en el INVIAS , es decir, no presenta un comportamiento plástico lo que indica que tiene un índice de plasticidad igual a cero. Posteriormente, se compactan muestras cilíndricas de 15 cm de diámetro y 20 cm de altura las cuales son sometidas a ensayos estáticos para determinar la resistencia a la tracción indirecta (RTI) y la resistencia a la compresión inconfinada (RCI), los resultados sugieren que el MGM supera en 23% los valores de RTI en comparación con el material de control SBGC0. Similarmente, en términos de RCI los resultados muestran un incremento del 32% respecto a los materiales de control. Por otra parte, se realizaron ensayos dinámicos para determinar el módulo resiliente (Mr) de cada material estudiado, junto con medidas y condiciones especiales que ayudan a calcular el nivel de saturación de cada muestra. Como etapa final, se toman las muestras que han sido ensayadas por tracción indirecta y compresión uniaxial para someterlas de nuevo a un proceso de compactación, completando sus granulometrías perdidas en el proceso de lavado, para luego determinar su módulo resiliente y someterlas a RCI o RTI. De este último proceso se puede concluir que la resistencia intrínseca de los granulares es deficiente, teniendo en cuenta al establecer la granulometría posfalla se observan incrementos importantes de tamaño arena y finos cambiando dramáticamente la configuración inicial de los tamaños de partículas. Probablemente este efecto esté asociado al grado de meteorización de los materiales granulares. Por lo anterior, los resultados de las probetas recompactadas, sugieren valores de resistencia a la tracción indirecta y a la compresión no confinada con una reducción promedio del 80%.
Análisis preliminar del impacto de la distribución aleatoria de partículas en el proceso de compactación sobre el comportamiento mecánico de material granular marginal (MGM-7, MGM-8, MGM-9 Y MGM-10) y convencional (SBG-C0 Y SBG-C1)
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-26) Agudelo Jaimes, Deiver Mauricio; Serrano Sanchez, Stefania Lizeth; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Capacho Silva, Luis Alberto
Este trabajo de investigación se centra en el análisis del impacto de la distribución aleatoria de partículas durante el proceso de compactación sobre el comportamiento mecánicos de los materiales granulares marginales (MGM-7, MGM-8, MGM-9, MGM-10) y convencionales (SBG-C0 y SBGC-1). Durante este trabajo se estudiaron las propiedades de resistencia mecánica a la tracción indirecta (RTI), a la compresión inconfinada (RCI) y la rigidez en condición cíclica a partir del módulo resiliente determinado mediante el ensayo triaxial dinámico. Los resultados mostraron que la distribución de las partículas influye de manera significativa en la capacidad de los materiales para resistir esfuerzos y deformaciones, pues los especímenes compactados con distribución aleatoria de partículas sólidas presentan en mayoría una menor resistencia mecánica ante los ensayos estáticos en comparación con aquellos sometidos a segregación de partículas gruesas en el núcleo realizados en estudios anteriores. Por otra parte, para el caso del ensayo dinámico, se presentó una mayor respuesta por parte de los materiales compactados con distribución aleatoria frente a los materiales con segregación de partículas gruesas. Este comportamiento destaca la importancia de un control adecuado de la granulometría y distribución de esta para optimizar el desempeño de los materiales. El estudio concluye que, independientemente de si los MGM presentan una distribución aleatoria o segregada, estos destacan en comparación con la subbase de control SBG-C0 en términos de RTI y RCI. Sin embargo, los MGM no alcanzaron los niveles de rigidez obtenidos por la SBG-C0, que cumple con las especificaciones técnicas establecidas por instituciones locales. Por otro lado, la subbase SBG-C1 presentó mayor resistencia en RTI y RCI en comparación con los MGM de distribución aleatoria, aunque estos últimos superaron a la SBG-C1 parcialmente en rigidez. Finalmente, estos resultados contribuyen a la línea de investigación relacionada con el estudio de materiales alternativos para estructuras de pavimento.
Desarrollo de un protocolo para la evaluación del desempeño mecánico de muestras de Materiales Granulares Marginales (MGM-1) estabilizadas con emulsiones asfálticas por medio de la metodología de Análisis Mecánico Dinámico (DMA)
(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-19) Mantilla Ayala, Mateo Habib; Caballero Carrillo, Jesus David; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Ardila Aragon, Diana Paola; Capacho Silva, Luis Alberto; Castañeda Pinzon, Eduardo Alberto
Este artículo de investigación presenta un estudio experimental sobre el desarrollo de un protocolo para la evaluación del desempeño mecánico de muestras de materiales granulares marginales (MGM) estabilizadas con emulsiones asfálticas comerciales (catiónicas). La caracterización del comportamiento de dichas muestras será realizada por medio de la metodología de análisis mecánico dinámico (DMA), mediante ensayo a compresión. Debido a las dimensiones máximas permitidas por la máquina de ensayo, se crearon especímenes de diámetro de 20 mm y altura 40 mm. Dado lo anterior, la granulometría que se usó está conformada por arenas y finos, desde material pasa tamiz 40 en adelante. El material de estudio cuenta con un índice de plasticidad del 8% y un tamaño máximo nominal de 425 μm. Para realizar el protocolo, inicialmente se planteó la elaboración de las probetas en donde se varió el contenido de emulsión (2%, 4%, 10%, y 20%) con el fin de determinar su comportamiento bajo diferentes condiciones de ensayo y entornos. Debido a las dimensiones de la probeta fue necesario desarrollar un molde en 3D, con la intención de ahorrar tiempo y compactar más de un espécimen a la vez; así también, se utilizaron 3 métodos de curado para determinar con cuál de ellos se obtienen mejores resultados en cuanto a tiempos de secado y ganancia de rigidez del material. Finalmente, el ensayo de DMA se realizó a diferentes temperaturas (i.e., temperatura ambiente-variable según condiciones del laboratorio, 28°C, 34°C, 40°C, y 48°C); esto con el fin de observar su comportamiento y tratar de recrear escenarios críticos a los cuales podría someterse el material. Con esto se logró desarrollar un protocolo base para la evaluación del desempeño mecánico de MGM con emulsiones asfálticas empleando DMA.
Desarrollo preliminar de material granular estabilizado con cemento álcali-activado obtenido empleando cascarilla de arroz para uso en vías terciarias
(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-28) Acevedo Jerez, Sergio Leonardo; Anacona Chavez, Victor Daniel; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; López Parra, Jhonatan Steevens; Merchan Jaimes, Vladimir Ernesto; Bautista Prada, Emily
El presente proyecto de investigación tiene como finalidad evaluar la respuesta mecánica de un material granular marginal (MGM) estabilizado con un cemento álcali-activado (CAA), compuesto por un precursor (ceniza de cascarilla de arroz), activado por medio de hidróxido de calcio (Ca(OH)₂) y una solución alcalina conformada por hidróxido de sodio (NaOH) y silicato se sodio (Na2SiO3). El material estabilizado se compara con el MGM sin estabilizar y estabilizado con cemento Portland convencional (CP). Como parte del proceso experimental se llevó a cabo el diseño de mezcla, en el cual se consideraron tres proporciones de activadores (10%, 20%, y 30% de contenido de cementante) y dos proporciones de hidróxido de calcio (10% y 20% respecto al contenido cementante). A partir de los resultados de resistencia a la compresión inconfinada (RCI) a 7 días, se seleccionó la fórmula de trabajo. Se emplearon dos tipos de ceniza de cascarilla de arroz (CCA) identificadas como CCA-1 y CCA-2, obtenidas a temperaturas de 800°C y con tiempos de calcinación de 1 y 2 horas, respectivamente. El material granular es codificado como MGM 1 y está compuesto por tamaños de partículas inferiores al tamiz No. 4 (4.75 mm), cuyo porcentaje de finos corresponde a 18%, con índice de plasticidad de 8%. Para la estabilización, se utilizaron contenidos de cementante de 3%, 5%, y 7% del peso seco para las probetas estabilizadas con CP y CAA. Las probetas fueron sometidas a ensayos de RCI después de tiempos de curado de 7 y 28 días, con un periodo de 24 horas en inmersión previo al ensayo. A partir de los resultados obtenidos, se logró evidenciar una ganancia significativa en términos de resistencia por parte de la estabilización con CAA, alcanzando valores competitivos, e incluso superando, a los obtenidos con el CP a los 7 días. No obstante, a los 28 días, las probetas estabilizadas con CAA no evidenciaron un incremento de resistencia respecto a los valores obtenidos a 7 días, alcanzando hasta un 60% de la resistencia obtenida con CP. Estos hallazgos representan un punto de partida prometedor para futuras investigaciones orientadas al mejoramiento para la futura producción e implementación de este CAA como alternativa sostenible al CP en la estabilización de materiales granulares para vías terciarias.
Determinación de la succión total y matricial en muestras de materiales granulares marginales (MGM 7-8-9-10) mediante la técnica de papel filtro
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-08) García Padilla, Gelka Fernanda; Mogollón Manrique, Valentina; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Cruz Hernández, Ricardo Alfredo; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto
En este artículo se aborda el comportamiento hidráulico de cuatro materiales granulares marginales (MGM-7, MGM-8, MGM-9 Y MGM-10), cuyas especificaciones corresponden a índice de plasticidad (IP) de 8%, 12%, 15% y 11%, respectivamente, y porcentajes de finos del 24% para los tres primeros y del 19% para el último. A través de ensayos cuidadosamente controlados de secado y humedecimiento, se evaluó el progreso de su grado de saturación. Además, se determina la succión total y matricial en condiciones específicas de saturación de dichas muestras mediante una adaptación del método de papel filtro recomendado por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS). Estos análisis se complementan con información adicional obtenida de trabajos de grado anteriores con los cuales se busca tener una visión más amplia acerca de los comportamientos de estos materiales. Los resultados de este artículo proporcionarán una visión esencial sobre cómo los distintos niveles de plasticidad y la presencia de finos inciden en el comportamiento hidráulico de los MGMs.
Estimación de la succión total en muestras compactadas de materiales granulares marginales (MGM 1-2-3) mediante la técnica del papel filtro
(Universidad Industrial de Santander, 2024-07-07) Ariza Tobar, Erik Maury Johan; Villarreal Campo, Javier Santiago; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Del Toro Rodriguez, Wilfredo; Rondon, Jose Alberto
El presente artículo establece un análisis comparativo del comportamiento hidráulico de materiales granulares marginales (MGM) de especímenes 1-2-3 diseñados y producidos a partir de especificaciones dadas (i.e. muestras cilíndricas de 15 centímetros de diámetro y 20 centímetros de altura, granulometría y energía de compactación) con un índice de plasticidad (IP) de 8%, 12% y 15%, de las cuales todas las muestras poseen un porcentaje de finos del 18%. Los materiales de diseño se sometieron a procesos de secado y humedecimiento controlados con el fin de monitorear la evolución del grado de saturación en condiciones ambientales; realizando procesos de medición (a condiciones ambientales i.e. temperatura y humedad relativa) de la succión total que existe en medios parcialmente saturados utilizando una adaptación del método de papel filtro especificado en el Instituto Nacional de Vías (INVIAS), haciendo uso de curvas de retención por modelos de aproximación suministrados por investigaciones previas. Se complementó información suministrada por proyectos de grado anteriores mediante curvas de retención envolventes, haciendo notorio que existe mayor succión en los materiales para grados de saturación similares. Los resultados de los MGMs tienen curvas de retención diferentes, siendo afectadas por el IP, donde, a menor IP se producen medidas de succión total altas.
Evaluación de la resistencia de muestras compactadas de materiales granulares marginales de subbase granular (mgm-5-6-7-8)
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-24) Orduz Alvarado, Yesit Mauricio; Torres Ramírez, Yorman Julián; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; del Toro Rodríguez, Wilfredo
Se muestra el estudio de materiales granulares marginales codificados como 5,6,7 y 8 estos materiales fueron clasificados según su contenido de finos e índice de plasticidad, tiene como finalidad caracterizar estos materiales para evaluar el potencial que pueden tener al ser empleados para la construcción de subbases granulares en vías terciarias y así ayudar a mejorar los costos de construcción y mantenimiento de este tipo de vías. En primera instancia se realizó ensayos de calidad como el de desgaste en la máquina de los ángeles y el ensayo de desgaste micro-deval. A partir de estos se evidencia como este material no cumple con las especificaciones INVIAS en términos de desgaste para las subbases granulares. También se establecieron parámetros de energía, humedad optima de compactación y peso unitario seco para la elaboración de probetas con el compactador giratorio utilizadas en los ensayos de compresión no confinada, tracción indirecta y triaxial dinámico. Se realizaron ensayos para medir la resistencia de los materiales a la comprensión no confinada y tracción indirecta donde se aprecia que el material con un índice de plasticidad más alto presenta una resistencia a ensayos de carga estática similar a la resistencia del material de control, por último, se determina el módulo resiliente de cada material, con esto se pudo observar que el contenido de finos no genera grandes variaciones en los valores obtenidos de módulo resiliente y el índice de plasticidad genera mejores resultados para materiales con un valor intermedio que para materiales con índice de plasticidad alto o bajo.
Evaluación de la respuesta mecánica de un material granular marginal (MGM-1) estabilizado con un cemento álcali-activado obtenido a partir de la trituración de escoria de alto horno para uso como capa estructural en vías terciarias.
(Universidad Industrial de Santander, 2025-06-14) Cuervo Delgado, Víctor Jerónimo; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; López Parra, Jhonatan Steevens; RONDON, JOSE ALBERTO; TORRADO GOMEZ, LUZ MARINA
Se evaluó el comportamiento mecánico de un MGM (MGM-1) estabilizado con un cemento álcali-activado (CAA), producido a partir de escoria de alto horno triturada. El objetivo de este trabajo se centra en realizar un primer análisis para establecer la viabilidad del material estabilizado como capa estructural en vías terciarias en Colombia. Para alcanzar el objetivo, se diseñaron mezclas de MGM-1 con diferentes contenidos de CAA (0%, 3%, 5% y 7%) y se sometieron a procesos de curado de 7 y 28 días. Estas mezclas fueron sometidas a ensayos de laboratorio, incluyendo resistencia a la compresión inconfinada (RCI), resistencia a la tracción indirecta (RTI), y módulo resiliente (MR), para medir su resistencia y rigidez bajo cargas cíclicas. Los resultados mostraron que el aumento en el porcentaje de CAA y los tiempos prolongados de curado generan una mejora progresiva en las propiedades mecánicas, particularmente en la resistencia a la compresión y la tracción indirecta, alcanzando un máximo de 0,664 MPa en RCI con un porcentaje de CAA de 7% y tiempo de curado de 28 días; sin embargo, este valor no cumple con los requisitos mínimos de materiales granulares tratados con cemento para ser utilizado como capa estructural en vías terciarias. Asimismo, los ensayos dinámicos revelaron que, bajo condiciones de confinamiento y cargas repetitivas, las mezclas con un 7% de CAA y 28 días de curado mostraron un incremento significativo en la rigidez, mientras que para curados cortos (7 días) el mejor desempeño se encontró en las mezclas con 5% de CAA. El estudio también destacó la importancia de establecer correlaciones preliminares entre los resultados de los ensayos de RCI y MR, dado que los ensayos dinámicos presentan costos operativos mucho mayores. Aunque el uso de CAA contribuye a mejorar la resistencia del MGM-1, en las proporciones ensayadas no es suficiente para cumplir los estándares estructurales exigidos, sugiriéndose investigaciones adicionales para mejorar las propiedades del material granular estabilizado y maximizar su desempeño.
Evaluación del Comportamiento Hidromecánico de Materiales Granulares Marginales de Subbase Identificados como MGM-1
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-12) Martínez Chinchilla, Jeisi Jelizeth; Vargas Prada, Juan Camilo; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Ramírez Carrero, Mario Hernán
La caracterización de materiales no convencionales, para validar a futuro su uso en estructuras de pavimento puede constituir una de las diversas alternativas técnicas para ampliar las intervenciones enfocadas en el mejoramiento de vías terciarias. Este proyecto tiene como objetivo principal analizar el comportamiento hidro-mecánico de dos materiales granulares marginales (MGM1 y MGM2), los cuales no cumplen con las especificaciones del Instituto Nacional de Vías (INVIAS) relacionadas con el porcentaje de finos e índices de plasticidad requeridos para una subbase SBG-38. Con el fin de analizar dicho comportamiento, se fabricaron probetas haciendo uso del compactador giratorio Superpave. Posteriormente, las probetas se sometieron a ensayos de granulometría, tracción indirecta, y medición de succión total. Los resultados obtenidos se compararon con los de un material de control (SGB_C1), a partir de los cuales se logró evidenciar que el material MGM1 presentó mayor resistencia a la tracción indirecta y menor degradación del material después de ser compactado; sin embargo, el MGM2 presentó mayores valores de succión. A su vez, estos resultados sugieren para una investigación futura ampliar el estudio de los MGMs en cuanto al análisis de locking point en el proceso de compactación. Adicionalmente, a partir de la toma de imágenes determinar parámetros tales como distribución de tamaños de agregado, porcentaje de agregado fracturado y área real de fractura, que contribuyan al estudio del comportamiento mecánico de dichos materiales.
Evaluación del Comportamiento Hidromecánico de Materiales Granulares Marginales de Subbase Identificados como MGM-2
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Angarita Cuevas, Angie Vanessa; Acevedo Mujica, Yeison José; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Ramírez Carreño, Mario Hernán
La investigación estudia experimentalmente el comportamiento hidromecánico de dos materiales granulares marginales (MGMs), teniendo en cuenta un contenido de finos del 21% e índices de plasticidad de 8% y 12%. Para ser usados como una alternativa de subbases granulares en vías terciarias bajo el efecto de cargas vehiculares y la interacción de la estructura con el ambiente. La primera parte de la investigación consistió en caracterizar los MGMs partiendo de la subbase granular SBG-38 establecida por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) donde se definieron reemplazos de caolinita, bentonita y triturado por el material fino buscando variar el índice de plasticidad de la subbase granular con respecto al estipulado por el INVIAS de 6%. Después, mediante el Compactador Giratorio Superpave (SGC) se obtuvo la humedad óptima y la densidad máxima seca de los dos MGMs; posteriormente se hizo una medición de succión total y la resistencia de cada material a tracción indirecta (ITS), para luego realizar una caracterización post-ensayo de su granulometría. Finalmente, los resultados muestran que el MGM4 presenta una mejor capacidad de succión y podría tener un mejor comportamiento en términos de rigidez y resistencia por contacto entre agregados. Por el contrario, el MGM5 resiste más carga ante tracción indirecta cuando las probetas se encuentran cercanas a la humedad óptima.
Evaluación del comportamiento hidromecánico de materiales granulares marginales de subbase identificados como MGM-3
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Garzón Daza, Jhon Anderson; Sánchez Velandia, Héctor Edilson; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Ramírez Carrero, Mario Hernán
El costo de construcción y mantenimiento de vías son afectados en gran medida por los materiales granulares, una alternativa es el uso de materiales granulares marginales para subbase presentes en la zona, especialmente en vías terciarias que tienen bajos niveles de tránsito y por ende un presupuesto limitado. Se propone analizar el comportamiento hidromecánico de un material granular marginal con 18% de fino e IP de 15% (MGM3) y una subbase de control con 8.5% de finos e IP de 0% (SBG_C1), para el análisis se determina la curva de compactación, resistencia a la tracción indirecta, succión y efecto crushing, empleando cuatro muestras con variación de humedad, por tipo de material. De las curvas de compactación se estableció un peso específico de 19.2 KN y 19.7 KN, una humedad optima del 11.65% y 11.35% para el MGM3 y el SBG_C1, además se estableció una relación inversamente proporcional entre la resistencia a la tracción indirecta y la humedad, logrando mayor resistencia con el MGM3 en comparación al SBG_C1.
Evaluación del comportamiento hidromecánico de materiales granulares marginales de subbase identificados como MGM-4
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-19) Jaimes Celis, Ervin Javier; Cetina, John Javier; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Torrado Gómez, Luz Marina; Rondón, José Alberto
En este proyecto se estudian experimentalmente las propiedades hidro-mecánicas de dos materiales granulares marginales (MGMs). Los MGMs de estudio se diseñaron y produjeron a partir de las especificaciones de una subbase granular SBG-38 especificada por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS), a la cual se le modificó el contenido de material pasa tamiz No. 200 con el fin de superar el límite permitido por el INVIAS. Adicionalmente, se planteó en la investigación trabajar con un índice de plasticidad de 15% para sobrepasar la especificación INVIAS respectiva (6%); esto se logró creando una dosificación de materiales finos (bentonita, caolinita, y material de cantera). Después, por medio del compactador giratorio fue posible obtener curvas de compactación y con estas la humedad óptima y el peso unitario seco máximo para cada MGM. Seguidamente, para determinar el comportamiento hidro-mecánico de las probetas usadas para obtener las curvas de compactación, se les realizaron ensayos de resistencia a la tracción indirecta, succión total, y granulometría. Fue posible establecer que para el MGM6 la resistencia a la tracción disminuye a medida que aumenta el contenido de humedad de compactación y para el MGM9 no evidencia una tendencia clara; igualmente, se estableció la influencia del material fino (pasa tamiz No. 200) en la curva de retención de agua, donde se evidenció que, a mayor contenido de estos, se desarrollan succiones más altas. Finalmente, se mostró que la degradación de los MGMs por efecto de la técnica de compactación giratoria es similar en todas las probetas evaluadas.
Evaluación del comportamiento mecánico de materiales granulares convencionales de subbase y marginales identificados como MGM-9 y MGM-10.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-28) Rodríguez Ruíz, Dairo Alangro; Anaya Gómez, Diego Julián; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Del Toro Rodríguez, Wilfredo; Castañeda Pinzon, Eduardo Alverto
En el presente documento se realiza un análisis comparativo del comportamiento mecánico de los materiales convencionales de subbase SBG-CO y SBG-C1, y granulares marginales MGM 9 y MGM-10. El estudio tiene como finalidad avanzar en la evaluación preliminar sobre la viabilidad de emplear los materiales marginales en la construcción de subbases granulares para vías terciarias. Su empleo permitiría disminuir los costos de construcción y mantenimiento de estas vías, ya que estos materiales son más abundantes y tienen menor costo que los materiales convencionales. Lo anterior permitiría optimizar e incentivar la inversión en este sector vial. Inicialmente, se realizó la evaluación de calidad del material original de cantera Paviandi, mediante el ensayo de desgaste en máquina de los ángeles. Con base en estos resultados se puede afirmar que el material no cumple las especificaciones del Instituto Nacional de Vías - INVIAS en lo referente a resistencia intrínseca de partículas. Como siguiente paso se realizó el ajuste y elaboración de curvas de compactación siguiendo el criterio del punto de bloqueo, lo que permitió establecer los parámetros de humedad óptima, peso unitario seco y número de giros requeridos para la fabricación de las probetas en el compactador giratorio. Sumado a esto, se realizaron cambios en los protocolos de producción de probetas y ejecución de ensayos. Realizados los ajustes mencionados anteriormente, se procedió a la ejecución de los ensayos para determinar la resistencia a la compresión uniaxial y tracción indirecta de los materiales en los que se observó una mayor resistencia del material de control SBG-C1 respecto a las otras muestras. Por último, se realizaron los ensayos triaxiales dinámicos y se determinó el módulo resiliente para los especímenes, en los que se toma en cuenta la saturación teórica de las muestras y se efectúa una comparación con las condiciones reales de saturación, calculadas a partir de las dimensiones reales de las probetas. Se evidenció una diferencia importante en el módulo resiliente del material de control SBG-CO siendo mayor en comparación con los demás materiales, siendo estos muy similares entre ellos.
Evaluación del comportamiento mecánico de materiales granulares marginales para uso en capas de subbase granular en vías de bajo volumen de tránsito (MGM 5-6-7-8)
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-08) Martínez Álvarez, Carlos Daniel; Arroyo Arrieta, Álvaro José; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; del Toro Rodríguez, Wilfredo
El presente proyecto de investigación experimental estudia el comportamiento mecánico de cuatro materiales granulares marginales (MGMs) con índices de plasticidad (IP) del 8%, 12% y 15% y un contenido de finos del 21% y 24%, determinando su respuesta mecánica a través del ensayo triaxial dinámico, para el posible uso de estos materiales en capas de subbase granular en vías de bajo volumen de tránsito. Se estudian estos MGMs para determinar la influencia del IP y porcentaje de finos en el comportamiento mecánico de probetas compactadas de estos materiales. Teniendo en cuenta lo anterior, se realizó la compactación de cada material con el compactador giratorio después de realizada la mezcla de gravas, arenas y finos, con la humedad óptima, en las proporciones definidas por la granulometría de diseño. Por otra parte, se estudió el efecto de una trayectoria de secado (humedad óptima menos dos puntos porcentuales) en la respuesta mecánica de estas probetas. Los resultados sugieren que el módulo resiliente medido en condición inicial (después de compactación), comparado con el estado seco fue inferior, por lo que se concluye que una de las variables que más influyen en el comportamiento mecánico de los materiales granulares es el contenido de humedad, que está asociado a la succión desarrollada por estos MGMs. Para los materiales con el mismo índice de plasticidad, una leve variación en el porcentaje de finos no representó grandes cambios en la respuesta mecánica en condición de humedad óptima.
Evaluación preliminar de la influencia de un cemento álcali-activado en la respuesta mecánica de materiales granulares marginales (MGM 3 & 9)
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-17) Rodríguez Ramírez, Carmen Cecilia; Moreno Saavedra, Fabian Andrés; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Cruz Hernandez, Ricardo Alfredo
En el presente proyecto de investigación se evalúa la viabilidad técnica del uso de un cemento álcali-activado (CAA)—generado a partir de escoria de alto horno—como estabilizante de dos materiales granulares marginales (MGM), en comparación con el uso de cemento Portland ordinario (CPO). Los materiales en estudio se denominan MGM-3 y MGM-9 y son analizados con partículas que pasan el tamiz No. 4 (4.75 mm) y porcentaje de finos del 18% y 24%, respectivamente (ambos con índice de plasticidad del 15%). Las dosificaciones de los cementantes son del 3%, 5%, y 7%. El material MGM-3 se analizó para dos tiempos de curado, 7 y 28 días, con dos réplicas para cada ensayo. En el caso del MGM-9, el análisis se realizó solo a 7 días, con una réplica. Los resultados indicaron que el uso de CPO como estabilizante produjo resultados superiores en comparación con la estabilización mediante el CAA evaluado aquí. Además, se determinó que el tiempo de curado influye de manera significativa en la resistencia de los materiales estabilizados, ya que a los 28 días se apreciaron incrementos hasta del 38% con el empleo de CPO, mientras que para CAA se obtuvo incrementos hasta del 86% utilizando un 3% o 5 % de este cementante. Cabe resaltar que con un 7% de CAA el incremento fue aún más notable, alcanzando hasta un 700% respecto a la resistencia a 7 días. Este aumento es un indicativo de la activación de la escoria con los químicos empleados; por lo tanto, es posible optimizar la dosificación y la activación del CAA mediante estudios futuros.
Evaluación preliminar de la respuesta mecánica del material granular marginal (MGM-1) estabilizado con una emulsión asfáltica nano-modificada
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-20) Velasquez Mancilla, Paula Andrea; Rodríguez Ruiz, Diana Katerin; López Contreras, Yuly Fernanda; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto
En este artículo se presenta un estudio experimental sobre la respuesta mecánica de materiales granulares marginales (MGM) estabilizados con emulsión asfáltica aniónica nano-modificada – ENM (también llamado Nano Modified Emulsion - NME). En este proceso se examinaron los materiales con tamaño máximo nominal de 4.76 mm y un porcentaje de finos del 18% (con índice de plasticidad del 8% para MGM-1 y 15% para MGM-3). A partir de estos datos, se caracterizó el material mediante el ensayo de relación de soporte de california (CBR) en probetas de 150 mm de diámetro y 130 mm de altura, con valores de CBR del 29 % para el MGM-1 y del 31 % para el MGM-3. Simultáneamente, se realizó una curva de compactación con probetas de 100 mm de diámetro y 150 mm de altura para el MGM-1 Arenas y MGM-3 Arenas basado en el criterio de “locking point”, lo cual permitió determinar una humedad óptima de compactación de 13.7% y 13.6%, con un peso unitario seco de 18.77 kN/m3 y 18.50 kN/m3, respectivamente. Además, se realizó el análisis mineralógico de los MGM mediante la técnica de difracción de rayos X (DRX) para realizar la formulación de la ENM acorde al mineral predominante en la granulometría total y en la fracción fina de los MGM. Al formular la ENM para el MGM-1, se evaluó la respuesta mecánica del material estabilizado con dos surfactantes de diferentes grados de pureza, uno comercial y otro analítico, del cual se evaluó la resistencia de las nanopartículas, y sin ellas, usadas para modificar las emulsiones. Para el MGM-3 no se formuló la ENM debido a su compleja composición mineralógica, puesto que requería de una tecnología más sofisticada que no está en alcance de este proyecto. Por otro lado, la respuesta mecánica del MGM-1 se evaluó mediante ensayos de compresión inconfinada y tracción indirecta, en probetas de 50 mm de diámetro y 100 mm de altura con diferentes porcentajes de ENM, del cual se obtuvo un porcentaje óptimo de emulsión del 1.5% para las emulsiones formuladas con ambos surfactantes, aunque los resultados indicaron que el surfactante de grado comercial tiene una mejor respuesta mecánica. Por último, se realizó un ensayo en el equipo triaxial dinámico con probetas de 150 mm de diámetro y 200 mm de altura fabricadas con la emulsión formulada con el surfactante de grado comercial y con el contenido óptimo de ENM, del cual se obtuvo un módulo resiliente promedio de 66.7 MPa en la mezcla nano-modificada y de 56.3 MPa para la emulsión original.
Evaluación preliminar de materiales granulares marginales bajo cargas estáticas y dinámicas y un proceso de recompactación en muestras identificadas como MGM-1, MGM-2, y MGM-3
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-20) Bustamante Plata, Johan Sebastian; Infante Martínez, Andrea Catalina; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Zapata Orduz, Luis Eduardo
Este estudio evalúa el comportamiento mecánico de tres materiales granulares marginales (MGM1, MGM2, MGM3) como potenciales materiales de subbase para vías de bajo tránsito. Se llevaron a cabo pruebas de carga estáticas y dinámicas, y un proceso de recompactación para caracterizar su comportamiento. En primer lugar, se realizó el ensayo de límites de Atterberg en materiales extraídos de las canteras Paviandi y Sánchez. El material Paviandi no cumplió con las especificaciones del Instituto Nacional de Vías (INVIAS) para límite líquido e índice de plasticidad, mientras que el material Sánchez mostró un índice de plasticidad de cero. Seguidamente, se elaboraron especímenes cilíndricos para pruebas de resistencia a la compresión inconfinada (RCI) y resistencia a la tracción indirecta (RTI), donde los resultados mostraron un mayor desplazamiento en los especímenes en comparación con la subbase de control SBG-C0. En las pruebas RCI, se observó un aumento en la deformación unitaria independientemente del contenido de finos, mientras que en las pruebas RTI, se notó un aumento en la resistencia con mayor contenido de finos. Adicionalmente, se realizaron ensayos dinámicos para determinar el módulo resiliente de los materiales y se registraron medidas de peso, volumen y condiciones ambientales. Se encontró que el módulo resiliente de los especímenes evaluados fue inferior al de la muestra de control SBG-C0, con magnitudes que aumentaron en probetas de menores contenidos de finos y menor humedad. Finalmente, el proceso de recompactación mostró similitudes en la magnitud de esfuerzos ante RCI y RTI, con una baja variación en el comportamiento de las muestras en RTI, manteniendo constante su capacidad de deformación, al ser sometidos nuevamente a ensayos estáticos. Sin embargo, en RCI, se observó una menor capacidad de deformación unitaria. Estos resultados podrían estar relacionados con el desgaste de las partículas después de la compactación inicial, y permitiendo concluir una disminución en los módulos resilientes.
Evaluación preliminar del comportamiento mecánico de materiales granulares marginales (MGM 7-8-9) sometidos a diferentes condiciones de contenido de humedad y un proceso de recompactación
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Ravelo Tello, Lendy Zarith; Sánchez Angarita, Walfer Stiven; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Castañeda Pinzón, Eduardo Alberto; Zapata Orduz, Luis Eduardo
Este proyecto de investigación presenta la caracterización de los materiales granulares marginales (MGMs) identificados como 7, 8 y 9 los cuales cuentan con el mismo porcentaje de finos (24%) e índices de plasticidad de 8, 12, y 15%, respectivamente. Esta caracterización se realiza con el fin de evaluar la posible implementación de estos materiales de bajo costo en el mejoramiento de vías terciarias. Inicialmente se realizaron ensayos de calidad, de acuerdo con las normas de ensayo del Instituto Nacional de Vías-INVIAS, para verificar que el material cumpliera con las especificaciones de calidad para ser empleado como subbase granular. No obstante, el material no cumplió con todos los atributos requeridos. Partiendo de parámetros establecidos en trabajos anteriores como curvas de compactación y granulométricas, se elaboraron probetas mediante compactación giratoria (energía de compactación 130 giros), siendo esta cantidad de giros determinada mediante la metodología de punto de bloqueo en estudios anteriores. Una vez creadas las probetas se procedió a ejecutar los ensayos de compresión inconfinada y tracción indirecta en los cuales se evidencia que los MGMs presentan una resistencia similar a la del material de control SBG-C0; no obstante, estos presentan una mayor deformación antes de fallar. Posteriormente con el material ensayado se realizó un proceso de recompactación y caracterización mecánica, se observó que las probetas recompactadas presentan un comportamiento frágil en comparación con las probetas originales en compresión inconfinada, pero su comportamiento es similar en tracción indirecta. Finalmente, se realizaron procesos de secado, mediciones de succión y ensayos en el equipo triaxial dinámico para determinar el módulo resiliente de las probetas a diferentes grados de saturación. Como resultado de estos ensayos, se obtuvo magnitudes del módulo resiliente en condición recién compactada menores que el material de control SBG-CO que cumple con la normatividad INVIAS y, por otra parte, los resultados de módulo resiliente en trayectoria de secado de las muestras sugieren un incremento en el módulo a medida que el grado de saturación se reduce.
Evaluación preliminar del efecto de un cemento álcali-activado sobre la respuesta mecánica de un material granular marginal (mgm-1) comparado con cemento Portland
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-27) González Arismendi, Ximena Julieth; Mora Robayo, Andrea Natalia; López Contreras, Yuly Fernanda; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Cruz Hernández, Ricardo Alfredo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto
El presente estudio evalúa experimentalmente la respuesta mecánica de un material marginal estabilizado con cemento álcali-activado comparado con cemento Portland, para evaluar preliminarmente la viabilidad de uso de este cemento no convencional como alternativa de mayor sostenibilidad. El material granular marginal empleado en este estudio está constituido por un tamaño de partículas menor al tamiz N°4 y un porcentaje de finos del 18% (con índice de plasticidad del 8%). Para conocer características necesarias de este granular, como lo son su humedad óptima de compactación y el peso unitario seco máximo fue necesario generar su curva de compactación. Para este propósito se emplearon probetas de 10 cm de diámetro y 13 cm de altura y basado en el criterio de “locking point” se obtuvo una humedad óptima de 13,5% y un peso unitario seco máximo de 18,77 KN/m3 para este material marginal. Las dosificaciones correspondientes de los cementos fueron del 3%, 5%, y 7% por masa de la mezcla seca total. La respuesta mecánica de este material fue evaluada empleando probetas de 50 mm de diámetro y 100 mm de altura, las cuales se sometieron a 7 días de curado (i.e., 6 días en humedad y temperatura controlada y 1 día en inmersión). Después del curado se realizó el ensayo de compresión inconfinada y el ensayo de tracción indirecta. Fue posible observar diferencias en su respuesta mecánica de ambas estabilizaciones con el material marginal correspondiente, generando el cemento Portland una mejor respuesta mecánica comparado con el cemento álcali-activado (con un tiempo de curado de 7 días). Se concluye basado en este trabajo experimental que el cemento Portland presentó mejores respuestas mecánicas como estabilizante para el suelo marginal evaluado. Se sugiere, a futuro, evaluar la respuesta de los materiales con un tiempo de curado de 14 y 28 días para verificar la evolución de la respuesta mecánica.
Modelación numérica de estructuras de pavimento con inclusión de capas de materiales granulares marginales, sobre una sección vial típica en terraplén, involucrando efectos de la succión
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-31) Leiva Oviedo, Óscar Javier; Solano Pinzón, Silvia Fernanda; Álvarez Lugo, Allex Eduardo; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Rondón, José Alberto; Capacho Silva, Luis Alberto
En este proyecto se evalúa mediante modelación numérica, el comportamiento de una estructura de pavimento desplantada en una sección vial típica en terraplén, la cual contiene capas de materiales granulares marginales a emplear como posible alternativa de solución en vías terciarias contribuyendo a su funcionalidad adecuada, en seguridad y confort; para ello, se utilizaron ciertas condiciones de geometría, intervalos de tiempo, frontera, carga, flujo, y propiedades que representan de forma aproximada una situación característica que involucre una sección vial típica en terraplén, en vías rurales en Colombia. Por lo anterior, se analizó la sensibilidad de parámetros mecánicos e hidráulicos de todos los materiales que componen la estructura; mediante tres grupos de modelaciones influyentes de cada material incluido en la sección, evaluando cada uno en tres escenarios donde se modifican la estabilidad volumétrica debido a los finos incluidos en estos materiales, además, de las condiciones de contorno impuestas por el medio ambiente (lluvia y exposición al sol), variando significativamente los valores de succión en los materiales. Los análisis obtenidos del comportamiento de los materiales modelados dependen de parámetros de rigidez asociados a módulos elásticos y a los parámetros que modifican los desplazamientos debido a cambios de esfuerzos o de succión. Este estudio tiene como finalidad, generar aportes de modelación a posibles sensibilidades de parámetros en conjunto con base experimental de estos nuevos materiales.

Browse

Browsing Ingeniería Civil by browse.metadata.advisor "Álvarez Lugo, Allex Eduardo"

Results Per Page

Sort Options