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Resumen Debido al alto índice de crecimiento demográfico y la poca disponibilidad de tierra que enfrentan las grandes ciudades, la disposición de residuos sólidos se ha convertido en una problemática constante para las administraciones; adicionalmente, se suma el aumento de las lluvias por largos periodos lo que combinado con prácticas deficientes en la captación de aguas de escorrentía en los rellenos sanitarios, ocasiona una mayor producción de lixiviados en los sitios de disposición. Para estudiar el efecto que pueden generar los lixiviados de residuos sólidos en los suelos tropicales, se caracterizaron geotécnicamente dos muestras de suelo residual del mismo origen, una expuesta al efecto de lixiviados de residuos sólidos por más de 15 años y otra en condiciones naturales (no contaminada), con el objeto de estimar el efecto que genera la presencia del contaminante en las propiedades geotécnicas de dicho suelo residual. La investigación se realizó mediante una campaña de ensayos de laboratorio para caracterizar las propiedades físicas, químicas, estructurales, mecánicas y mineralógicas de los suelos. Los resultados permitieron establecer que la exposición de la muestra contaminada a los lixiviados genera cambios significativos en sus propiedades físicas, químicas, estructurales, hidro-mecánicas y mineralógicas. En consecuencia, se presenta una degradación del comportamiento geotécnico de los suelos expuestos a contaminantes, lo que debe servir como base para generar conciencia en las autoridades ambientales y que se impongan normativas más rígidas ante la disposición inadecuada de lixiviados y en general cualquier tipo de contaminante lanzado directamente al sub-suelo. Abstract Disposal of solid wastes has become a common problem for public administrations due to the high population growth rates and the unavailability of land in large cities. Besides, the increase of long-term rainfalls combined with poor runoff water collection systems in sanitary landfills causes greater production of leachate at the disposal sites. This paper examines the impact of solid wastes leachates on a tropical soil throughout the geotechnical characterization of two samples of residual soil, both sharing the same origin, one of them exposed to the effect of solid wastes leachates for over 15 years and the other one in natural soil conditions (uncontaminated). For this purpose, various laboratory tests were carried out to determinate the physical, chemical, structural, mechanical and mineralogical properties of soil samplings. The results suggest that the exposition of the contaminated sample to leachates modify significantly their physical, chemical, structural, hydro-mechanical and mineralogical properties, showing a degradation of the geotechnical behavior of soils exposed to contaminants. These should serve to raise awareness in environmental authorities about the inadequate disposal of solid wastes and other contaminants thrown directly into the soil.

Debido al alto índice de crecimiento de población que enfrentan las grandes ciudades, la disposición de residuos sólidos se ha convertido en un problema para las administraciones debido a la baja disponibilidad de tierra para tales usos; sumado a ello, el incremento de las lluvias por largos periodos genera una gran cantidad de lixiviados que requieren de una adecuada disposición. Para estudiar el efecto que pueden generar estos lixiviados de los residuos sólidos en los suelos, a escala de laboratorio se han realizado diferentes ensayos de caracterización física, química, mineralógica y mecánica sobre dos muestras de un suelo residual del Batolito antioqueño, ubicadas en el municipio de Rionegro-Antioquia. A la primera muestra se le efectuaron ensayos de caracterización geotécnica en estado natural y a la segunda muestra se le efectuaron los mismos ensayos pero después de someterla a un proceso de lixiviación. La metodología consistió en colocar la muestra de suelo inalterado dentro de un recipiente al cual se agregó una tercera parte del tamaño de la muestra de suelo, en cantidad de residuos biodegradables durante un mes. Este proceso de lixiviación mostró importantes variaciones en las propiedades físicas, químicas y mecánicas al compararla con la muestra en estado natural, producto del proceso de contaminación al que fue sometido el suelo. Solid waste disposal has become a problem for municipal administrations due to the population growth and the limited availability of land for such uses, furthermore, the increase of rainfall for long periods produces a large amount of leachate that requires a proper disposal. This study was carried out to analyze the effect of municipal solid waste leachate in soils, in this way, different tests of physical, chemical, mechanical and mineralogical properties were performed on two samples of a residual soil from the Batolito Antioqueño, located in Rionegro city. For the first sample, geotechnical characterization tests were executed in the natural soil condition. On the other hand, the same tests were implemented in the second sample after go through a leachate process. Were found important variations in the properties of the soil affected by the process of contamination when compared with the properties of the natural soil condition.

Debido al alto índice de crecimiento de población que enfrentan las grandes ciudades, la disposición de residuos sólidos se ha convertido en un problema para las administraciones debido a la poca disponibilidad de tierra para tales usos; sumado a ello, el incremento de las lluvias por largos periodos genera una gran cantidad de lixiviados que requieren de una adecuada disposición. Para estudiar el efecto que pueden generar estos lixiviados de los residuos sólidos en los suelos, a escala de laboratorio se han realizado diferentes ensayos de caracterización física, química, mineralógica y mecánica sobre dos muestras de un suelo residual del Batolito antioqueño, ubicadas en el municipio de Rionegro-Antioquia. A la primera muestra se le efectuaron ensayos de caracterización geotécnica en estado natural y a la segunda muestra se le efectuaron los mismos ensayos pero después de someterla a un proceso de lixiviación. La metodología consistió en colocar la muestra de suelo inalterado dentro de un recipiente al cual se agregó una tercera parte del tamaño de la muestra de suelo, en cantidad de residuos biodegradables durante un mes. Este proceso de lixiviación mostró importantes variaciones en las propiedades físicas, químicas y mecánicas al compararla con la muestra en estado natural, producto del proceso de contaminación al que fue sometido el suelo. Solid waste disposal has become a problem for municipal administrations due to the population growth and the limited availability of land for such uses, furthermore, the increase of rainfall for long periods produces a large amount of leachate that requires a proper disposal. This study was carried out to analyze the effect of municipal solid waste leachate in soils, in this way, different tests of physical, chemical, mechanical and mineralogical properties were performed on two samples of a residual soil from the Batolito Antioqueño, located in Rionegro city. For the first sample, geotechnical characterization tests were executed in the natural soil condition. On the other hand, the same tests were implemented in the second sample after go through a leachate process. Were found important variations in the properties of the soil affected by the process of contamination when compared with the properties of the natural soil condition.

Most of the soils of tropical countries, especially those in South America and Africa, are affected by erosion processes. As a result, researchers in the field of geotechnical engineering, specifically in the context of "biotechnology" or "bioengineering", have been investigating the use of microorganisms to improve the geotechnical properties and stability of soils. Using this approach, this work was developed to analyze the effects of the implementation of a calcium carbonate precipitating nutrient in native microbiota on the mitigation of erosion processes in a tropical soil profile. The methodology used in this research consisted of collecting undisturbed samples in a soil profile located in an area affected by erosion processes. In such samples, the native bacteria were identified, and it was determined that the nutrient B4 induced the precipitation of calcium carbonate. Subsequently, soil samples were characterized physically, chemically, mineralogically and mechanically in their natural state and after the addition of the nutrient. The tests were performed at least fifteen days after treatment with the nutrient. It was concluded that the use of the nutrient B4 enabled the native bacteria present in the soil to precipitate calcium carbonate, resulting in improvements in the physical, chemical, mineralogical and mechanical properties of the soil, which allowed for the mitigation of erosion processes that characterize the soil profile studied. The conclusions derived from the study apply not only to other tropical soil profiles subjected to erosion but also to improvements of the geotechnical behavior of soils in general. Grande parte de los suelos de países de clima tropical, en especial de América del Sur y de África, son afectados por procesos erosivos. Pero son pocas las investigaciones en el área de geotecnia, específicamente, en el ámbito de la "biotecnología" o "bioingeniería", que buscan, a partir de la utilización de microrganismos, mejorar las propiedades geotécnicas y de estabilidad de los suelos. Con ese enfoque, fue desarrollada esta investigación, buscando analizar el efecto que tiene la aplicación de un nutriente precipitador de carbonato de calcio, sobre la microbiota nativa en la mitigación de procesos erosivos en un perfil de suelo tropical. La metodología usada en este trabajo consistió en la toma de muestras alteradas e inalteradas de un perfil de suelo localizado en una zona afectada por procesos erosivos. En tales muestras fueron identificadas las bacterias nativas y, se determinó si el nutriente B4 induce la precipitación de carbonato de calcio. Posteriormente, fueron caracterizadas física, química, mineralógica y mecánicamente las muestras de suelo en estado natural y después de la adición del medio nutritivo. En este caso, los ensayos fueron realizados en un mínimo de quince días después del tratamiento con el nutriente. Se concluyó, que el uso del nutriente B4 posibilita a las bacterias nativas presentes en el suelo a precipitar carbonato de calcio causando una mejoría en las propiedades físicas, químicas, mineralógicas y mecánicas de los suelos estudiados, posibilitando, por tanto, en términos generales, la mitigación de los procesos erosivos que marcan el perfil de suelo estudiado. Las conclusiones originadas de este estudio se aplican no solo a otros perfiles de suelos tropicales sometidos a procesos erosivos, como a la mejoría del comportamiento geotécnico de suelos de un modo general.

Los amortiguadores magnetoreológicos son mecanismos disipadores de energía que desarrollan fuerzas de control variables útiles para la administración de sistemas estructurales sujetos a excitaciones dinámicas. Estos dispositivos son generalmente regidos por algoritmos complejos y sofisticados que necesitan de un gran poder de procesamiento. En este artículo se plantea el uso de un algoritmo de control fundamentado en lógica difusa, el cual realiza ajustes en la señal de comando de amortiguadores magnetorreológicos de forma simple y rápida basado en el conocimiento heurístico que se tenga de la estructura. A partir de un ejemplo numérico desarrollado, fue posible determinar que el proyecto de control propuesto se mostró suficientemente competente y confiable para administrar fuerzas de control, consiguiendo reducciones de picos de respuesta hasta de un 68%. Magnetorheological dampers are energy dissipation devices that develop variable control forces useful for the administration of structural systems under the effect of dynamic loads. In general, these devices are governed by complex and sophisticated algorithms that required a high processing power. This paper proposes the use of a control algorithm based on fuzzy logic which makes adjustments to the command signal of magnetorheological dampers in a simple and faster way based on the heuristic knowledge of the structure analyzed. From a numerical example was possible to establish that the proposed control project was competent and reliable enough to manage control forces, achieving peak of responses reductions up to 68%.

The present paper implements a novelty semi-active structural control design on a two-story building, with the aim of reducing vibrations caused by transient type loads. The analyzed structure corresponds to an experimental prototype that was fully characterized and modeled according to the diaphragm hypothesis. The controller used was based on the action of a pair of real magnetorheological (MR) dampers whose operation is emulated by the phenomenological model. These mechanisms are governed by a numerical system that is based on non-linear autoregressive model with exogenous inputs (NARX)-type artificial neural networks, which have the ability to determine the necessary optimal control forces and the voltages required for the development of these forces through a prediction model and an inverse model, which are pioneers in this kind of systems. The results obtained show that the control design based on neural networks that was developed in the present study is a reliable and efficient, achieving reductions of up to 69% for the peak response value. En este artículo se implementa um novedoso proyecto de control estructural numérico en una edificación de dos pisos con el objetivo de reducir vibraciones debidas a cargas de tipo transiente. La estructura analizada corresponde a un prototipo experimental debidamente caracterizado y modelado de acuerdo con la hipótesis del diafragma. El controlador utilizado se basa en la acción de un par de amortiguadores magnetoreológicos (MR) reales cuyo funcionamiento es emulado a través del denominado modelo fenomenológico. Los disipadores son gobernados por un sistema numérico basado en redes neuronales artificiales del tipo NARX con la capacidad de determinar fuerzas óptimas de control y voltajes a través de un modelo de predicción y un modelo inverso, los cuales son de uso inédito en este tipo de sistemas. Los resultados obtenidos muestran que el proyecto de control basado en redes neuronales desarrollado en este trabajo es un controlador confiable y eficiente, consiguiendo reducciones de hasta 69% en los valores pico de respuesta.

En los suelos puede generarse un proceso común en la naturaleza denominado ''biomineralización''o ''bioprecipitación'', mediante el cual los organismos vivos presentes en él forman precipitados minerales cristalinos o amorfos. Este proceso es muy importante para la ingeniería geotécnica, ya que los minerales precipitados pueden llenar los vacíos o ligar las partículas de suelo mejorando las propiedades geológico-geotécnicas del material; sin embargo, el proceso demora muchísimos años para ocurrir de forma natural. Es por eso, que con esta investigación se buscó inducir en pocos días (15 días) la precipitación de minerales de carbonato de calcio, a partir de la adición de un nutriente precipitador sobre las bacterias nativas existentes en un perfil de suelo tropical, mejorando sus propiedades ingenieriles por medio de la disminución del índice de vacíos, la retracción, la permeabilidad, el colapso, la erodabilidad y la degradación, y del aumento de la cohesión y la fricción, causando menor impacto ambiental que otras técnicas usadas comúnmente en la ingeniería. In soils can be generated a natural process called ''biomineralization'' or ''bioprecipitation'' by which living organisms produce crystalline or amorphous mineral precipitates. This process is very important in geotechnical engineering because the mineral precipitates can fill the gaps or link soil particles to improve geological and geotechnical properties of the material; however, the process can take many years to occur naturally. Is for this reason that this study seeks to induce in few days (15 days) the calcium carbonate minerals precipitation, based on the addition of a nutrient precipitator over existing native bacteria in a tropical soil profile, improving their engineering properties through the reduction of the void index, shrinkage, permeability, collapse, erodibility and breakdown, and the increase of friction angles and cohesion, producing less environmental impact than other techniques commonly used in engineering.

Esta investigación aborda un campo técnico de la biotecnología aplicada a la construcción civil con el objetivo de mejorar el comportamiento físico-mecánico y/o hidráulico de suelos tropicales albo de obras de ingeniería en general. El proceso de mejoría de suelos desarrollado, se distingue de los métodos normalmente utilizados donde se incorporan determinados microorganismos al suelo o conjuntamente microorganismos específicos y medios nutrientes. La técnica corresponde a un método ambientalmente limpio, en el cual se toma provecho de las bacterias nativas presentes en el suelo, apenas se promueve la adición en el medio de un nutriente B4 (15g de acetato de calcio, 4g de extracto de levadura y 5g de glucosa, para 1 litro de agua destilada, pH 8,0). Este nutriente induce la biomineralización o precipitación de minerales de carbonato de calcio, por medio de las bacterias nativas existentes en un suelo en estado natural o compactado. La mejoría del comportamiento mecánico y/o hidráulico ocurre en su gran mayoría en un intervalo de quince días después de la adición del nutriente, verificándose por medio de ensayos compatibles con la aplicación del suelo, tales como resistencia al corte, consolidación, permeabilidad, erodabilidad etc. El efecto de estas alteraciones de comportamiento se ve reflejado en la mayor estabilidad estructural del suelo. Este resultado es bastante favorable a las actividades de ingeniería civil, ligadas a la construcción, conservación, mantenimiento y prevención de las obras en general. Ella puede aún ser analizada como una técnica de estabilización de laderas y taludes en general. This research studies biotechnology applied to civil engineering construction in order to improve the physical, mechanical and hydraulic behavior of tropical soils. The method used is considered environmentally clean as this process is not a method of incorporation of certain microorganisms to the soil or addition of specific microorganisms into nutrient media. The process used consists in adding only B4 nutrient to the soil (15g of calcium acetate, 4g of yeast extract and 5g of glucose to 1 liter of distilled water, pH = 8.0), which induces the precipitation of calcium carbonate minerals (biomineralization), caused by the native bacteria existing in the soil. The improvement of the mechanical and hydraulic behavior occurs in about fifteen days after the addition of the nutrient, which is verified by tests compatible with the application of the soil such as shear strength, density, permeability, erosion potential, etc. Soil improvement is a consequence of the increase of soil structural stability. This result is quite favorable to the activities of civil engineering related to construction, maintenance and preservation of civil works in general.

Uno de los dispositivos de control semi-activo más prometedor es el amortiguador magnetoreológico (MR), el cual se compone de un cilindro hidráulico, bobinas magnéticas y un fluido estimulable, denominado fluido magnetoreológico, cuya principal particularidad es su habilidad para variar, de manera reversible, de un estado liquido lineal viscoso de libre flujo para un estado semi-sólido en apenas milisegundos, cuando es expuesto a un campo magnético. Esta peculiaridad hace de los amortiguadores MR una herramienta ideal para el control de sistemas estructurales, pues con ellos es posible administrar fuerzas de amortiguamiento de forma simple, rápida y segura a un costo relativamente bajo. En el presente trabajo se analiza la respuesta estructural de un edificio tipo pórtico de dos pisos controlado por un par de amortiguadores MR administrados por un regulador lineal cuadrático (LQR) asociado a un algoritmo de selección de señal de comando desarrollado en el controlador clipped optimal. Los resultados obtenidos mostraron reducciones superiores al 49% y 76%, respectivamente, de picos de respuesta y de valores RMS de respuesta.

Generalmente las pruebas de carga no hacen parte de la rutina de obras de cimentaciones ejecutadas en Suramérica, y cuando son ejecutadas, el análisis queda restringido a la determinación o estimación de la capacidad de carga de la fundación. No obstante, pueden hacerse otros análisis de modo que el calculista cuente con mayores elementos de juicio en lo referente al comportamiento de la cimentación. El presente articulo muestra un conjunto de análisis complementarios, que pueden ser hechos a partir de los resultados obtenidos para una prueba de carga teniendo en cuenta el comportamiento característico de cada suelo y los mecanismos de interacción entre la estructura de cimentación y el suelo de soporte, a partir del análisis de los resultados de pruebas de carga realizadas sobre pilotes ejecutados con hélice continua.

Una de las estrategias mas comúnmente usadas en el control estructural es la instalación de amortiguadores de masa sintonizados (AMS). Los amortiguadores de masa sintonizados consisten básicamente de una masa, un resorte y un amortiguador, los cuales son fijados en la estructura, sintonizando la frecuencia del amortiguador a una frecuencia particular de la misma, con el objetivo de hacer que el amortiguador absorba parte de la energía, disminuyendo la respuesta de la estructura frente a una carga dinámica. En el presente trabajo se analiza numéricamente por medio del software ANSYS, el número y la posición más eficiente de AMS, cuyos parámetros son obtenidos mediante las expresiones de Den Hartog y de Jangid, para una viga Gerber metálica. Los resultados obtenidos muestran reducciones en la respuesta dinámica máxima de la viga, superiores al 80% en los casos en que la excitación de la estructura era armónica y superiores al 45% en los casos en que la carga aplicada era aleatoria de tipo ruido blanco.

ilustraciones, diagramas, tablas Esta tesis presenta una metodología para administrar fuerzas de control en amortiguadores magnetoreológicos (MR-Dampers). Se basa en la programación de un algoritmo genético de clasificación no dominada, (Non-Dominated Genetic Sorting Algorithm-NSGA-II) combinado con lógica difusa (Fuzzy Logic-FL). Se pretende mejorar la capacidad de respuesta de las estructuras cuando éstas se encuentran sometidas a la acción de cargas dinámicas. El NSGA-II ha sido ampliamente utilizado en problemas de optimización multi-objetivo, demostrando ser uno de los algoritmos más eficientes para controlar sistemas dinámicos complejos y altamente no lineales. En este trabajo se desarrollan dos tipos de controladores: el primer controlador FLC-1, se basa en lógica difusa clásica y ha sido programado empleando 49 reglas de inferencia que se obtuvieron mediante un análisis empírico. El segundo controlador FLC-2, fue desarrollado con 20 reglas de inferencia gaussianas y sus parámetros fueron optimizados a través de un GA tipo NSGA-II, combinado con lógica difusa. Los dos controladores se utilizaron en modelos numéricos de estructuras tipo pórtico plano y pórtico tridimensional, bajo la acción de distintas aceleraciones de suelo. Los parámetros de entrada que se emplearon fueron los desplazamientos y velocidades de las edificaciones, mientras que el único parámetro de salida fue el voltaje requerido para generar las fuerzas de control en el amortiguador MR. Los resultados obtenidos demuestran que estos dispositivos mejoran significativamente la función de respuesta de las estructuras. Sin embargo, el controlador FLC-2 presenta mejores índices de desempeño para las respuestas RMS de aceleraciones, RMS de desplazamientos y las derivas máximas de piso. (Texto tomado de la fuente) This thesis presents a methodology to provide control forces using magnetorheological dampers (MR.) It is based on the programming of a Non-Dominated Genetic Sorting Algorithm (NSGA-II) combined with Fuzzy Logic (FL). The MR dampers improve the response capacity of the structures, when they are subjected to the action of dynamic loads. NSGA-II has been used extensively in multi-objective optimization problems, proving to be one of the most efficient algorithms to control complex and highly nonlinear dynamic systems. In this research two types of controllers were developed: the first controller, called FLC-1 is based on classical fuzzy logic and was programmed using 49 inference rules obtained through an empirical analysis. The second controller, called FLC-2 was developed with 20 Gaussian inference rules. Its parameters were optimized using a GA type NSGA-II, combined with fuzzy logic. The two controllers were used in numerical models of plane frame and 3D frame structures under the action of different ground accelerations. The input parameters used were the displacements and velocities of the buildings, while the only output parameter was the command voltage required to generate the control forces in the MR damper. The results obtained show that these mechanisms significantly improve the response function of the structures. However, the FLC-2 controller presents higher decreases in the RMS accelerations, RMS displacements and maximum floor drifts. Maestría Magíster en Ingeniería - Estructuras Algoritmos genéticos Dinámica de Estructuras-Control Estructural Área Curricular de Ingeniería Civil