Diplomado en Ingeniería geotécnica

Sigla VRA: IEG 3110

Docente(s): Tomás Zegard

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: No tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

En este curso los y las estudiantes aprenderán los conceptos básicos del método de elementos finitos; sus alcances, supuestos y dificultades de aplicación. Mediante tareas, los estudiantes construirán rutinas computacionales en las que aplicarán el método de elementos finitos a problemas mecánicos y estructurales lineales.

Resultados de Aprendizaje

1. Aplicar el método de elementos finitos para el análisis lineal-elástico de solidos con deformaciones pequeñas.

2. Construir rutinas propias para llevar a cabo análisis mecánico y estructural usando el método de elementos finitos.

3. Verificar los resultados obtenidos en el curso utilizando soluciones conocidas o software comerciales de la disciplina.

Contenidos:

1.    El problema de la elasticidad

1.1. Formulación fuerte del problema de elasticidad

1.2. Principio de minimización de la energía

1.3. Principio de los trabajos virtuales

2.    El método de elementos finitos

2.1. El método de Galerkin

2.2. El método de elementos finitos

3.    Tipos de elementos

3.1. Elementos lineales

3.2. Elemento viga

3.3. Elementos isoparamétricos 2D

3.4. Elementos isoparamétricos 3D

3.5. Elementos con drilling degrees-of-freedom

4.    Integración numérica y ensamblaje

4.1. Cuadratura de Gauss

4.2. Cálculo de la matriz de rigidez y el vector de fuerzas

4.3. Ensamblaje

5.    Bloqueo de corte y estimación de tensiones

5.1. Bloqueo de corte

5.2. Subintegración y modos espuriosos

5.3. Cálculo de tensiones por puntos de Barlow

5.4. Cálculo de tensiones por suavización de tensiones

6.    Elementos placa

6.1. Teoría de placas de Mindlin

6.2. Formulación de elementos finitos

6.3. Tensiones en el elemento placa

6.4. Elementos shell

Estrategias Metodológicas:

-      Catedra.

-      Trabajos de estudios de casos.

Estrategias Evaluativas:

-      Tareas individuales: 75%

-      Examen: 25%

Sigla VRA: IEG 3400

Docente(s): Christian Ledezma

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: No tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

Se presentan los conceptos y herramientas de la mecánica de suelos requeridas para el diseño de fundaciones superficiales. Mediante tareas se revisan las etapas de exploración del subsuelo para evaluar la relación entre las propiedades del suelo y sus características de deformabilidad y resistencia, para evaluar asentamientos y capacidad de soporte de fundaciones superficiales.

Resultados de Aprendizaje

1.    Planificar la etapa de exploración del subsuelo para el diseño de fundaciones superficiales. 

2.    Definir los ensayos en el terreno y en el laboratorio requeridos para estudiar el subsuelo.

3.    Evaluar los parámetros representativos del suelo de fundaciones.

4.    Calcular las tensiones admisibles, asentamientos y giros esperados de una fundación superficial.

Contenidos:

1. Introducción.

2. Conceptos fundamentales.

3. Exploración geotécnica.

4. Resistencia al corte de los suelos.

5. Cálculo de asentamientos.

6. Capacidad de soporte.

7. Interacción suelo-estructura.

Estrategias Metodológicas:

- Clases expositivas.

- Trabajos de estudios de casos.

Estrategias Evaluativas:

-      Tareas individuales: 75%

-      Examen: 25%

Sigla VRA: IEG 3420

Docente(s): Christian Ledezma

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: No tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

En este curso se presentan los fundamentos del análisis y diseño de tablestacas, excavaciones apuntaladas, anclajes, excavaciones soportadas con suelo clavado, y estructuras de tierra armada. Adicionalmente se ven temas como teoría de empujes, estabilidad de fondo, anclajes, profundidad de enterramiento, movimientos estimados del terreno, e interacción suelo-anclaje.

Resultados de Aprendizaje:

1.    Diseñar un sistema de contención de suelo con tablestacas, excavaciones apuntaladas, excavaciones soportadas con suelo clavado y estructuras de tierra armada.

2.    Evaluar el efecto de la carga sísmica en el diseño de sistemas de contención de suelo.

3.    Diseñar anclajes en suelo o roca.

Contenidos:

1.    Presentación y repaso de principios básicos de mecánica de suelos.

2.    Anclajes.

3.    Tablaestacas Ancladas.

4.    Excavaciones Apuntaladas.

5.    Tierra Armada.

6.    Suelo Clavado.

Estrategias Metodológicas:

- Clases expositivas.

- Trabajos de estudios de casos.

Estrategias Evaluativas:

-      Tareas individuales: 75%

-      Examen: 25%

Sigla VRA: IEG 3440

Docente(s): Carlos Ovalle

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: No tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

El curso pretende que los estudiantes comprendan el comportamiento mecánico de suelos saturados (granulares y cohesivos), así como la caracterización de sus propiedades en base a ensayos de laboratorio, exploraciones geotécnicos y ensayos in-situ. Se introducen los conceptos básicos de modelación constitutiva en elasticidad y plasticidad. Finalmente, se calibra un modelo de una obra geotécnica para el caso estático, en base a resultados de laboratorio e in-situ.

Resultados de Aprendizaje:

1. Comprender el marco general de comportamiento mecánico de suelos (respuesta esfuerzo-deformación).

2. Programar una exploración geotécnica y definir los tipos de sondeos y muestreo que se necesitan, así como los ensayos de laboratorio adecuados para un problema específico.

3. Definir los parámetros mecánicos de interés en suelos, en base a la interpretación de ensayos y exploraciones.

4. Manejar los conceptos básicos para calibrar y utilizar modelos constitutivos clásicos.

5. Interpretar la respuesta mecánica de los suelos en el espacio tridimensional de esfuerzos efectivos y deformaciones volumétricas y de corte.

6. Identificar y analizar los parámetros mecánicos del suelo en base a ensayos de laboratorio, exploraciones geotécnicos y pruebas in-situ.

7. Calibrar y aplicar los modelos Elástico, Mohr Coulomb y Cam Clay Modificado para representar el comportamiento de suelos.

Contenidos:

·     Interpretación tridimensional de esfuerzos en mecánica de sólidos y análisis en términos de invariantes: esfuerzo desviador y presión media.

·     Comportamiento mecánico de suelos (compresión isotrópica, edometrica y triaxial). Revisión de los ensayos de laboratorio clásicos.

·     Relevancia de la preconsolidación y de la trayectoria de esfuerzos.

·     Relevancia de los cambios volumétricos en suelos y análisis del comportamiento en el espacio de volumen (volumen especifico o indicé de vacíos) y esfuerzos (desviador y presión media).

·     Teoría del Estado Crítico.

·     Comportamiento drenado y no drenado.

·     Exploraciones geotécnicas (calicatas, sondajes y muestreo).

·     Ensayos mecánicos in-situ (SPT, CPTU, veleta, presiometro de Menard, refracción sísmica, placa de carga).

·     Modelación elástica de suelos.

·     Teoría de plasticidad (fluencia y potencial plástico).

·     Modelo elastoplástico perfecto de Mohr-Coulomb y Modelo Cam Clay Modificado.

·     Calibración y aplicación de la modelación constitutiva en obras geotécnicos para el caso estático.

Estrategias Metodológicas:

- Clases expositivas.

- Laboratorio demostrativo.

- Presentaciones.

Estrategias Evaluativas:

- Tareas: 50%

- Informe de laboratorio demostrativo: 20%

- Examen: 30%

Sigla VRA: IEG3450

Docente(s): Christian Ledezma A

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: IEG3400 - Restricciones: 040601

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

En este curso los estudiantes analizaran y diseñaran fundaciones profundas en distintos tipos de suelo. Los tópicos que se cubren en el curso incluyen, entre otros: factores que determinan el tipo de fundación, aspectos de construcción, fundaciones profundas en arcillas y también en arenas, y fundaciones profundas en suelos colapsables o suelos que sufren hinchamiento.

Resultados de Aprendizaje:

1. Evaluar el comportamiento geotécnico-estructural de fundaciones profundas sometidas a distintas solicitaciones y en distintos tipos de suelos.

2. Decidir entre distintos tipos de pilotes y analizar desafíos desde el punto de vista de la construcción, y problemas relacionados.

3. Aplicar los principios de la mecánica de suelos al análisis y diseño de fundaciones profundas.

Contenidos:

1.    Introducción

1.1. Definición de términos clave

1.2. Consideraciones para el uso de pilotes

1.3. Tipos de pilotes y su instalación

2.    Capacidad de soporte

2.1. Resistencia de pilotes a cargas de compresión y tracción

2.2. Pilotes hincados versus pilotes pre-excavados

2.3. Métodos analíticos y métodos basados en ensayos de resistencia in-situ y efectos de grupo.

3.    Asentamientos

3.1. Asentamientos en pilotes individuales en suelos arenosos y arcillosos

3.2. Grupo de pilotes, efecto de fricción negativa en pilotes

4.    Pilotes cargados lateralmente

4.1. Esfuerzos y deformaciones en pilotes individuales en suelos arenosos y arcillosos

4.2. Efectos de grupo, modelos basados en resortes no-lineales (p-y)

5.    Ensayos sobre pilotes

5.1. Ensayos a escala natural

5.2. Ensayos con celda de Osterberg

5.3. Ensayos dinámicos (CAPWAP)

Estrategias Metodológicas:

- Clases expositivas

- Tareas individuales o en parejas

Estrategias Evaluativas:

- Tareas 75%

- Examen 25%

Sigla VRA: IEG3660

Docente(s): Esteban Sáez

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: Sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

El curso presenta los fundamentos del comportamiento dinámico del suelo. Se abordan los problemas mas frecuentes en ingeniería geotécnica sísmica, con énfasis en criterios simplificados de análisis y diseño de obras geotécnicas. Se realizará un trabajo practico en terreno para el análisis de los métodos geofísicos sísmicos.

Resultados de Aprendizaje:

1.    Comprender los principios fundamentales de la propagación de ondas en suelos, asi como de su comportamiento ante cargas alternadas.

2.    Caracterizar las propiedades dinámicas de suelos (velocidad de propagación de onda de corte) mediante ensayos geofísicos in situ no invasivos.

3.    Evaluar el potencial de licuefacción de un suelo.

4.    Cuantificar la amplificación sísmica de un sitio.

5.    Evaluar la estabilidad pseudo-dinámica de taludes y de estructuras de contención rígidas.

6.    Diseñar fundaciones superficiales rígida ante solicitaciones sísmicas.

Contenidos:

1.    Propagación de ondas en suelos

1.1. Introducción a la propagación de ondas en medios continuos elásticos.

1.2. Propagación de ondas en medios unidimensionales estratificados

1.3. Clasificación de suelos y espectros de respuesta

2.    Comportamiento del suelo ante cargas alternadas

2.1. Conceptos generales

2.2. Medición en laboratorio y en terreno

2.3. Modelos de comportamiento cíclico simplificados

3.    Licuefacción

3.1. Conceptos y evidencia experimental

3.2. Evaluación del potencial de licuefacción de un terreno

3.3. Medidas de mitigación

4.    Comportamiento sísmico de taludes

4.1. Tipos de fallas

4.2. Métodos de análisis

5.    Empujes sísmicos sobre estructuras de contención

5.1. Teoría de Mononobe y Okabe

5.2. Aspectos de diseño

6.    Fundaciones superficiales

6.1. Comportamiento sísmico de fundaciones superficiales

6.2. Introducción al diseño por desempeño de fundaciones superficiales

Estrategias Metodológicas:

-      Clases expositivas.

-      Trabajo de aplicación práctica en terreno.

-      Trabajos de estudios de casos.

Estrategias Evaluativas:

-      Tareas individuales: - 70%

-      Examen: - 30%

Sigla VRA: IEG 3680

Docente(s): Esteban Sáez

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: No tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

Los ingenieros geotécnicos se ven enfrentados regularmente a programas de cálculo numérico al momento de resolver problemas complejos. En este curso se aborda la modelación numérica de problemas geotécnicos mediante la técnica de Elementos Finitos. Se estudia la modelación de problemas hidro-mecánicos tanto en estática como en dinámica y se describen los principales modelos constitutivos usados en suelos.

Resultados de Aprendizaje:

1.    Comprender los aspectos fundamentales del modelamiento de problemas hidro-mecánicos (HM), tanto en condición estática como dinámica.

2.    Analizar las ventajas y limitaciones de las hipótesis y estrategias de modelación empleadas en los softwares actuales.

3.    Proponer y aplicar estrategias de modelación adecuadas para un problema en particular.

Contenidos:

1.    Métodos de Elementos Finitos en problemas mecánicos lineales y elásticos

2.    Aplicación de la mecánica del continuo a suelos

2.1. Representación gráfica de tensiones e invariantes

2.2. Trayectorias elementales de ensayos usuales en mecánica de suelos: efecto de pre-consolidación, condiciones de drenaje y cambios de volumen

3.    Modelos constitutivos

3.1. Elasto-plasticidad incremental

3.2. Modelos basados en la teoría del estado critico

3.3. Modelos usuales en softwares comerciales

3.4. Interfaces mecánicas suelo-estructura

4.    Resolución de problemas hidro-mecánicos mediante elementos finitos

4.1. Modelación a largo plazo (drenada)

4.2. Modelación a corto plazo (no drenada)

4.3. Modelación hidro-mecánica acoplada simplificada (u-p)

5.    Elementos finitos especiales para geotecnia

6.    Aplicaciones estáticas y pseudo-estaticas

6.1. Secuencias constructivas

6.2. Método de reducción de resistencia para análisis de estabilidad

6.3. Problemas de flujo transitorio y permanente

6.4. Problemas acoplados

7.    Aplicaciones dinámicas

7.1. Condiciones de borde absorbente

7.2. Aplicaciones sísmicas

Estrategias Metodológicas:

-      Clases lectivas.

-      Talleres de aplicación práctica.

-      Uso de software de Elementos Finitos comercial (Plaxis)

-      Diseño de Proyecto individual

Estrategias Evaluativas:

-      Ejercicios practicos: - 30%

-      Proyecto individual: - 30%

-      Examen: - 40%

Sigla VRA: IEG 3930

Docente(s): Marcelo González

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: No tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90

Horas directas: 30

Horas indirectas: 60

Descripción del curso

El curso revisa los procesos de tratamiento de desechos de minería más comunes en Chile: relaves, roca estéril (lastre) y pilas de lixiviación. Se estudia la configuración y operación de este tipo de obras de almacenamiento de desechos, las normativas aplicables y los métodos clásicos de diseño. Se hace especial énfasis en el comportamiento hidromecánico, particularmente las condiciones de diseño estructural y de estabilidad estática y sísmica. Se revisan diversos casos chilenos y extranjeros de depósitos en operación y cierre.

Resultados de Aprendizaje:

1. Definir y desarrollar un estudio geotécnico para un depósito de desechos mineros.

2. Caracterizar las propiedades hidromecánicas de los materiales de desecho a través de exploraciones geotécnicas, ensayos in-situ, muestreo y ensayos de laboratorio.

3. Cuantificar la estabilidad estructural e hidráulica de un depósito con métodos simplificados.

Contenidos:

1.    Características de desechos mineros y obras de depositación y almacenamiento.

1.1. Procesos de extracción y recuperación en minería metálica.

1.2. Tipos, origen y volúmenes de producción de desechos mineros.

1.3. Principios de manejo de desechos mineros.

1.4. Depositación hidráulica (arenas de relave, relaves integrales, pulpas).

1.5. Volteo y Compactación (lastre minero, pilas de lixiviación, relaves filtrados).

2.    Tecnologías de manejo de relaves y caracterización geotécnica.

2.1. Tranques de relaves (muro de arena cicloneada)

2.2. Embalses de relave (presas de tierra o enrocado)

2.3. Relaves espesados y filtrados.

2.4. Backfill (rajos mineros y caserones subterráneos).

2.5. Ensayos in-situ en relaves (SPT, CPTU, veleta)

2.6. Ensayos de laboratorio (clasificación USCS, consolidación, permeabilidad, triaxiales monótonos y cíclicos).

2.7. Análisis de licuación en depósitos de relave.

3.    Selección de sitios.

3.1. Criterios técnicos y ambientales y procedimientos de selección.

3.2. Estudio de capacidad y crecimiento.

3.3. Estudios geológicos y geotécnicos preliminares.

3.4. Impacto social y ambiental.

4.    Exploraciones geológicas y geotécnicas en sitios de almacenamiento de desechos mineros:

4.1. Mapeo y riesgos geológicos.

4.2. Exploración geotécnica (geología, geofísica, sondajes, calicatas, laboratorio).

4.3. Descripción de perfiles geológico geotécnicos en sitios.

4.4. Parámetros hidro-mecánicos relevantes.

5.    Manejo de roca estéril en minería:

5.1. Diseño geométrico y estudio de crecimiento.

5.2. Caracterización de enrocados (macro-granulometrias, estratificación, segregación, potencial lixiviable).

5.3. Comportamiento mecánico de lastres mineros y enrocados.

6.    Diseño de pilas de lixiviación:

6.1. Potencial de generación acida.

6.2. Impermeabilización (geo sintéticos)

6.3. Estabilidad estática y sísmica.

7.    Plan de cierre de un depósito de desechos mineros:

7.1. Estabilidad estructural (consolidación primaria y secundaria, análisis para el sismo máximo creíble).

7.2. Infiltraciones y estudio de crecidas.

7.3. Efectos del tiempo en el comportamiento de los materiales (alteración, degradación, cementación).

Estrategias Metodológicas:

- Clases expositivas.

- Definición y desarrollo de casos.

Estrategias Evaluativas:

- Tareas:         40%

- Proyecto:     30%

- Examen:      30%