Desafíos de la Ing. Civil

CLASE N° 10: 12/11/12

1.-Cause trenzado            2.- Cauce no aluvial                   3.- Cause meandriforme

1. Calcular el caudal.
2. Eje hidráulico(altura).
3. Ver que pasa con la socavación.

Para trabajar con estos tres puntos es primordial tener datos para saber que pasará con mi puente en el futuro, ya que éste debe ser duradero en el tiempo; es decir, tener estudios de las crecidas del río por un largo periodo de años, claro está que 20 años de datos no me ayudaran a saber que pasará en 200 años más.

 Para trazar los ejes hidráulicos, primero debo entender los tipos de escurrimientos y de cauces, las fuerzas involucradas.

 Distintos tipos de escurrimiento:

• Escurrimientos de Cauce abierto v/s contorno cerrado: en los de cauce abierto el escurrimiento se produce por que la superficie está a presión atmosferica, y en los cauces cerrados el escurrimiento es bajo presión.
• Escurrimiento uniforme v/s variado: el uniforme ocurre en un tramo recto de canal, es la forma ideal, ya que todos las partes particimantes son ideales; el variado es el común como es en la realidad.
• Escurrimiento Permanente v/s impermanente: el permanente no cambia en el tiempo, mientras que el impermanente cambia su caudal constantemente.
• Escurrimiento laminar v/s turbulento: el escurrimiento laminar ocurre con muy lento por lo que las moleculas de agua se mueven como laminas, mientras que en el turbulento las moleculas se mezclan.

Las leyes importantes para estos estudios: la ley de la conservación de la energía, la ley de conservación del momentum lineal y la resistencia al escurrimiento.

La Socavación: es la causa más común del colapso de puentes. Consta de tres términos:

1. Agradación o degradación: ocurre por la actividad humana.
2. Socavación por contraccción: por la acción del agua.
3. Socavación localizada: ocurre en torno a cepas y estribos.

Para finalizar todo lo anterior debe habernos dejado en claro el papel que juega el ingeniero Hidráulico, ya que en nuestra manos esta un gran responsabilidad, la vida de muchas personas puede correr peligro si el diseño de nuestro puente no es el correcto.

Términos: 

Cuencas de drenaje: llamada también oya hidrográfica,
Hidrología: Ciencia que estudia los procesos físicos que ocurren en el ciclo hidrológico
Hidráulica: Ciencia de la ingeniería que estudia el flujo del agua.

Análisis del material de clase siguiente:

Clase N° 9 (05/11/12)

 

Resumen de la Clase:

 

La clase del dia 5 de noviembre fue dictada por el profesor Claudio Meier. El tema tratado fue "Qué es y Cómo funciona un río". Como introducción al tema nos habló de los puntos principales que hay que tomar en cuenta a la hora de construir un puente:

1.  El funcionamiento del río (saber como se mueve), es  decir, estudiar su dinámica y procesos.
2. Entender que hay en un río (componentes).
3. Saber las cotas que puede alcanzar un  río durante una crecida.

Es importante saber que todo paisaje consta de Laderas y Cauces, las laderas son las encargadas de colectar las aguas lluvias y llevarlas a los cauces. Juntos forman lo que se llama "Retículo Hidrográfico" o "Redes hirdrográficas"

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 Cuando construimos obras viales, interactuamos con los ríos, obteniendo de ellos servicios como el turismo y la recreación, y usos que pueden ser de tipo consuntivos y no-consuntivos.

Otro lugar importante en un río es La cuenca de drenaje, formada por un cauce y todos los procesos, ya sean físicos o químicos, que ocurren en aquel lugar. Al igual que la ladera, la cuenca tambien está encargada de colectar las aguas lluvias y llevarlas al cauce.

 Ahora un río puede ser de dos tipos:

1. Un río aluvial es aquél que escurre sobre sedimentos sueltos, que fueron depositados por él  antes, su característica principal es que posee la libertad de formar su propio cauce.
2. Un río no aluvial está encausado por la forma geografica del lugar.

Todos los ríos aluviales crean una Planicie de Inundación, además puede tener Lecho de arena o Lecho de grava.

En general todos los ríos cambian en su planicie de inundación, migrando lateralmente en forma continua, esto puede afectar de forma considerable a nuestro futuro puente

Es sabido que las planicies de inundación NO SON HABITABLES, pero la gente se ha empeñado en vivir en ellas. Las familias se ven afectadas por grandes Inundaciones, que terminan dañando o destruyendo completamente sus hogares.

La gente a modo de protección a pedido la construcción de Diques, pero estos son caros y malas ideas ya que tarde o temprano el rio "recuperará lo suyo"

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Las inundaciones puedes ser de tipo Fluviales o Pluviales. Existen distitas soluciones para las Inundaciones Pluviales que van desde un buen sistema de drenaje urbano hasta tener piscinas de detención o lugares no pavimentados que filtrenlas aguas.
Hoy en día prima el enfoque no estructural a la hora de controlar las crecidas, tratando de intervenir lo menos posible a nuestro medio ambiente,  ejemplos: reforestar cuencas de drenaje, no construir en la zona, contar con seguros, impermeabilizar las viviendas etc.

Concluyendo podemos decir que siempre existe el riesgo de inundación, todo depende del lugar y su respectivo Periodo de Retorno, y por más que queramos evitarlo, el daño se acumulará, y tarde o temprano destruirá todo a su paso.

Terminología:

 

• Uso de agua consuntivo: cuando utilizamos el agua, la consumimos (no vuelve). (ej: el agua que consumimos diaramente o la que utilizamos para regar)

• Uso de agua no consuntivo: cuando hacemos uso del agua pero la devolvemos a su cauce. (ej: una hidroeléctrica)

• Inundación Fluvial: es aquella inundacion provocada por ríos en crecidas, cuando se desbordan riveras.

• Inundación Pluvial: tipo de inundación producida por el exceso de lluvias, acumulandose el agua en las ciudades, por el mal sitema de drenaje.

• Periodo de retorno: tiempo que transcurre entre una inundación y la siguiente (aproximada en años)

Analisis clase siguiente:

 

La clases siguiente  sera dictada nuevamente por el profesor Claudio Meier y continuará con el tema de la clase anterior viendo otro punto y es el de "Cómo funciona un río" , su morfología y como interactua el medio ambiente con una costrucción. Con esta clase se finalizará el tema.

Este tipo de tecnologías pueden ayudar mucho al ámbito de la ingeniería civil, para facilitar el trabajo de los ingenieros  en lograr calcular y resolver problemas planteados, pero no creemos que sea una tecnología realmente relevante, ya que un ingeniero necesita mucho mas que eso, necesita INGENIO, una visión critica y sistémica que relacione de buena manera y sepa entender el contexto presente en cada proyecto, visión que esta muy lejos de ser adquirida por una maquina.

Terminología:

Vigas principales: son las vigas que se ubican en forma paralela a la dirección de un puente, encargadas de soportar la carga de la losa y la sobrecarga en esta, es decir personas, vehículos y otros objetos que transiten sobre este.

Ingeniería Estructural: Es el arte de modelar materiales que no logramos entender en formas que no podemos analizar para poder analizar fuerzas que no se pueden evaluar adecuadamente, para que así el publico no sospeche de nuestra ignorancia

Arrasamientos Transversales: son los objetos de un puente encargados de asegurar la estabilidad del ala comprimida de la vida de acero cuando aun no fragua el hormigón de la losa.

Juntas de expansión: Son las juntas entre las losas de un puente que permiten pequeños desplazamientos relativos producidos por distintos factores como cambios de temperatura en los materias, sismos, lluvias u otros. 

 Análisis Material próxima clase:

A través de un simulador de sísmos nos muestra dos tipos de edificios y sus comportamientos para distintas frecuencias, los distintos desplazamientos y periodos. Como conclusión se plantea la pregunta  ¿cuál de los dos edificios modelos mostrados son mejores para vivir? la respuesta es: depende del movimiento del suelo, del tipo de sísmo, por eso son muy importantes los estudios del tipo de suelo en donde se contruirá la estructura.

Como no podemos cambiar los suelos la solución para mejorar los comportamientos sísmicos de los edificios, es agregar amortiguamiento a las estructuras.

Matias nos cuenta de tres tipos de Amortiguamiento presentes en tres edificios distintos, que depende de los tipos de suelo de cada edificio,  el preimero es la Torre Titanium, presenta unas diagonales en tres pisos, las diagonales tienen unas placas metálicas que absorven el movimiento y por eso se deforman, las diagonales pueden ser cambiadas por una nuevas. La segunda es del edificio San Agustín de la Universidad  Catolica, presenta aisladores de goma en en las columnas del subterraneo, éstas hacen al edificio flexible sacandolo de la resonancia. El tercer edificio es Parque Araucano, presenta en su ultimo piso dos bloque de 170 toneladas, colgando del techo, amortiguadores de masa sintonizada, los que cambian la riguidez del edificio manteniendolo casi quieto, ya que es a masa de los amortiguadores la que absorve el movimiento.

En la clase siguiente del día lunes 1 de octubre se comenzara a ver una nueva rama de la ingeniería, “ingeniería geotécnica”, y al igual que en las clases anteriores este tema será tratado por un profesor experto en el área, el cual nos hablara y explicara en detalle en que consiste y que hace un ingeniero especializado en geotecnia.

Para llegar con algunos conocimientos previos a la clase se subió internet material que consiste en un video y un documento los cuales introducen de muy buena manera el tema a tratar durante la clase.

El video “ An introduction to drilling and sampling in geotechnical practice -- 2nd Edition” habla sobre los métodos de perforación y toma de muestras de terreno para la construcción de diversas estructuras, dejando en claro que dependiendo del tipo de estructura que se quiera construir es necesario tratar de distintas maneras el terreno antes de la construcción.

También muestra las distintas herramientas utilizadas para la toma de muestras de terreno las cuales van desde equipos portátiles hasta equipos montados en camiones o vehículos todo terreno lo cuales se utilizan dependiendo del lugar en el que se quiera tomar la muestra. Finalmente el video se centra en explicar los tipos de perforación y las diferencias que hay entre los distintos materiales y formas de las herramientas utilizadas para perforar el terreno.


El documento “Terzagui: back to the future” habla sobre Karl Terzaghi mas conocido como el padre de la mecánica de suelos, el cual hablar sobre el interés de Karl para establecer la disciplina, de la cual habla como un arte y ciencia a la vez.
El documento se centra en la influencia que tiene sobre nuestro modo de pensar el cual se explica mediante el uso del “Geotechnica triangle” o triangulo geotécnico, el cual no solo relaciona los aspectos individuales del perfil de suelos y modelos apropiados, sino también la interacción entre estos aspectos importantes y la experiencia.

La geotecnia se conoce por varios ingenieros como un tipo de “arte negro” por ser una materia difícil de entender debido a su mayor complejidad en comparación con otras estructuras mas clásicas como el estudio del hormigón o acero. Terzaghi estableció que hay 4 aspectos principales en la ingeniería geotécnica:

 -Perfil de suelo, incluyendo condiciones submarinas
-Observaciones o medidas del comportamiento de suelo
-Predicción utilizando modelos apropiados
-Procedimientos empíricos, con juicio basado en la experiencia.





También habla sobre la interacción y diferencias que hay entre los ingenieros geotécnicos y estructurales y la difícil comunicación que hay entre estos debido a sus distintas maneras de ver y entender las situaciones.

Para finalizar, se habla sobre el triangulo como forma educacional para estudiantes y aspirantes a ingenieros geotécnicos, y trata de cambiar el pensamiento del publico que piensa que la ingeniería civil es aburrida, diciendo que es todo lo contrario, cada proyecto es único, un nuevo desafío de planificación y diseño en la construcción, desafíos que requieren mucho ingenio, determinación y atributos humanos para ser concretados. La ingeniería geotécnica es creativa, desafiante y una gran responsabilidad. Es un servicio a la comunidad y trabaja con nuestro frágil medioambiente.