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In hard rock masses, discontinuities control the slope stability, rather than block matrix breakage. The relative position and orientation of joints and slope face define the most likely mechanisms of failure. Among these mechanisms, the wedge failure is one of the most common modes of failure in which joint sets dip and dip direction, slope geometry and direction, external forces (including water pressure and earthquake) and rock and joints mechanical properties control the stability. The determination of these input parameters is not straightforward, mainly due to their variability and the limited amount of information available. Besides, in most projects, input parameters come from different sources (e.g., expert opinion, back-calculation, laboratory tests, field test or different project stages). Therefore, this limited information from different sources should be appropriately incorporated into the stability analysis to assist the design and decision-making process. In this context, random sets arise as a powerful tool to combine different sources of information and to perform a reliability assessment under limited information. This feature makes it possible to update the probability of failure as new evidence is available. With this framework, this paper presents a reliability assessment of wedge stability in a rock slope of a sandstone quarry, located in Une Cundinamarca, where information on mechanical and geometrical parameters has been collected for 20 years. This approach allowed to update the probability of failure. As a result, an updated probability of failure raging between 0.04 and 0.25 was calculated. RESUMEN En rocas duras, las discontinuidades controlan la estabilidad de los taludes. La posición relativa entre las discontinuidades y el talud define el mecanismo de falla más probable. Entre estos mecanismos, la falla en curia es uno de los más comunes. La estabilidad de las cunas está controlada por la orientación de los planos de discontinuidad, la geometria y orientación del talud, las fuerzas externas (incluyendo presión de agua y sismo) y las propiedades mecánicas de las discontinuidades. La determinación de estas propiedades no es sencilla, debido a su variabilidad y cantidad limitada de información. Además, en muchos proyectos de ingenieria la información proviene de diferentes fuentes, tales como la opinión de expertos, retro-análisis, ensayos de laboratorio y pruebas de campo, en diferentes etapas de proyectos. Por lo tanto, los modelos de análisis deben ser capaces de incorporan información con estas características, para asistir el proceso de toma de decisiones en los proyectos de ingeniería. En este contexto, la teoría de los conjuntos aleatorios se constituye en una herramienta apropiada para combinar diferentes fuentes de información y efectuar análisis de confiabilidad cuando se tiene información escasa de los parámetros de entrada del modelo. Esta característica hace posible la actualización de la probabilidad de falla, a medida que aparece nueva información. Con este marco de referencia, este trabajo presenta el análisis de confiabilidad de la estabilidad de cunas en una mina de arenisca, localizada en Une, Cundinamarca, donde se ha recolectado información durante 20 anos. Este análisis permitió actualizar la probabilidad de falla. Como resultado se obtuvo una probabilidad de falla en un rango entre 0.04 y 0.25.

Este trabajo presenta una relación entre el factor de seguridad, la probabilidad de falla y el índice de confiabilidad en función de la modificación del coeficiente de varianza para una excavación contenida por un table estacado, estudiados a partir de los parámetros de suelos blandos y fricciónales, esto con el fin de evaluar como la variación de los datos afecta en los resultados de las modelaciones. Teniendo como base la bibliografía en donde se menciona los rangos del coeficiente de varianza que se han determinado, se realiza el análisis de la información para un perfil estratigráfico supuesto. A través de un coeficiente de varianza conocido se puede determinar la desviación estándar, siendo un dato de entrada obligado para este tipo de evaluación. Estos datos son introducidos al Software Slide de la casa Rocscience, desarrollando los modelos utilizando la metodología por equilibrio limite y las teorías de Spencer, GLE/Morgentein-Price, Bishop Simplified, Jambu Simplified, con el fin de precisar el comportamiento del suelo al momento de una intervención o como solución definitiva. La NSR-10, se limita a la evaluación bajo los parámetros de factor de seguridad, de modo que, en la práctica no se desarrolla comúnmente aplicaciones con evaluación que relacionen la probabilidad de falla y el índice de confiabilidad. Por esta razón se espera que esta investigación sea un insumo para la generación de documentos y proyectos de ingeniería que desarrollen mejores predicciones sobre el comportamiento del suelo. Ahora bien, como principal aporte se pudo observar, que, a menor coeficiente de variación, probabilidades de falla de 0 e índice de confiabilidad de 5, es posible utilizar factor de seguridad menores a los exigidos en la norma, por otra parte, al aumentar el coeficiente de variación los factores de seguridad exigibles son superiores a la normatividad, además se realiza un análisis de los costos por metro lineal de la intervención, indicando que a menor incertidumbre los costos constructivos son menores. This paper presents a relationship between the factor of safety, the failure probability and the reliability index, as a function of the modification of the coefficient of variation for an excavation contained by a sheet piling, studied from soft and frictional soils parameters, in order to evaluate how the variation of the data affects the modeling results. Based on the bibliography where the ranges of coefficient of variation have been determined, the information analysis is performed for an assumed stratigraphic profile. Through a known coefficient of variation, the standard deviation can be determined, being a mandatory input for this kind of evaluation. These data are introduced to the Software Slide by Rocsicience, developing the models using the limit equilibrium method and Spencer's theories, GLE/Morgentein-Price, Bishop Simplified, Jambu Simplified, with the aim of specifying the behaviour of the soil when making an intervention, or as a definitive solution. The NSR-10 is limited to the evaluation under the safety factor parameters, as a result, generally speaking, assessments that relate the failure probability and the reliability index are not developed. Therefore, this research is expected to be an input for the creation of documents and engineering projects that develop better predictions about soil behavior. Finally, as the main contribution it was possible to observe that, The lower the coefficient of variation, the probability of failure of 0 and the reliability index of 5, it is possible to use a safety factor lower than those required in the conventions, furthermore, by increasing the coefficient of variation, the required safety factors are higher than the regulations. In addition, an analysis of the costs per linear meter of the intervention is carried out, indicating that the less uncertainty, the lower construction costs. Magíster en Infraestructura Vial http://unidadinvestigacion.usta.edu.co Maestría

espanolEl desarrollo de ciudades resilientes y sustentables considera la construccion de proyectos de infraestructura que involucran excavaciones profundas. Durante las excavaciones, frecuentemente, se producen desplazamientos en la superficie que pueden ser inadmisibles para los elementos previamente construidos del entorno urbano, amenazando la sustentabilidad de sectores ya consolidados. En este articulo, se presenta una aproximacion a la estimacion de la amenaza geotecnica originada por excavaciones profundas en suelos blandos lacustres de Bogota, D.C., mediante simulaciones numericas parametricas que buscaron establecer la probabilidad de ocurrencia de falla de fondo y la estimacion de desplazamientos en superficie para geometrias variables de la excavacion. Se consolido una base de datos a partir de 85 proyectos localizados en zonas geotecnicas que contienen suelos blandos en la ciudad. A partir de esta base, se determinaron valores estadisticamente representativos de las propiedades de resistencia y rigidez y se elaboro un perfil geotecnico de las arcillas lacustres para los analisis parametricos. La estimacion de la amenaza se desarrollo en tres fases: construccion del modelo geotecnico, planteamiento de los escenarios de amenaza y determinacion del nivel de amenaza. Se tuvieron en cuenta los siguientes parametros: geometria de la excavacion (base y altura), factor de seguridad, probabilidad de falla y desplazamientos verticales en superficie (asentamientos). Finalmente, se presenta una matriz de aproximacion para determinar las implicaciones y el nivel de amenaza que presentan las excavaciones en los suelos blandos de Bogota, cuyos datos proporcionan una valoracion previa en las etapas de factibilidad de un proyecto de excavacion que contribuye a favorecer la resiliencia y sustentabilidad de las zonas ya desarrolladas. EnglishThe development of resilient and sustainable cities considers the construction of infrastructure projects that involve deep excavations. During excavations, surface displacements frequently occur that may be inadmissible for previously constructed elements of the urban environment, threatening the sustainability of already consolidated sectors. In this article, we present an approximation to the estimation of the geotechnical hazard by deep excavations in soft lacustrine soils of Bogota, DC, using parametric numerical simulations that sought to establish the probability of occurrence of base bottom heave, and the estimation of surface displacements for variable excavation geometries. A database was consolidated from 85 projects found in geotechnical zones having soft soils in the city. From this base, statistically representative values of shear strength and stiffness were determined, and a statistically representative geotechnical profile of the lacustrine clays was prepared for parametric analyzes. The hazard estimation was developed in three stages: construction of the geotechnical model, approach of hazard scenarios and determination of the hazard level. The following parameters were considered: excavation geometry (base and height), safety factor, failure probability and vertical ground displacements (settlements). Finally, a matrix is ​​presented to determine the hazard level by excavations in the soft soils of Bogota, whose data provide a prior assessment that contributes to promoting resilience and sustainability of already developed areas.

Resumen: Los efectos de los procesos de meteorización física y química que han sufrido las rocas graníticas completamente descompuestas condicionan fuertemente los parámetros de resistencia al corte utilizados comúnmente en la mecánica de suelos, siendo suelos que presentan una alta variabilidad. Con el avance de la tecnología, el uso conjunto de métodos determinísticos y probabilísticos permite la incorporación de la variabilidad del suelo dentro de los cálculos. En este artículo se presenta un análisis probabilístico de estabilidad de taludes utilizando un modelo de variables aleatorias para caracterizar los parámetros resistentes. Para la generación de valores de las variables aleatorias se utiliza la simulación de Monte Carlo la cual además permite la evaluación simultánea de la estabilidad del talud en términos de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad. Los resultados de esta metodología tienden a ser más conservadores, considerándose bastante riesgoso la utilización de factores de seguridad medios para evaluar la estabilidad cuando se considera la variabilidad de las propiedades del suelo.

"El presente artículo describe las modificaciones realizadas a dos metodologías clásicas de la confiabilidad estructural que permitirán considerar incertidumbres no gaussianas correlacionadas en la evaluación de la fragilidad estructural de componentes. La primera metodología se basa en el método de Monte Carlo y la segunda en el método de confiabilidad de primer orden. Ambos métodos se utilizan posteriormente para construir curvas de fragilidad para la falla por erosión de un bordo perimetral sujeto a un desbordamiento. Los resultados del análisis de fragilidad muestran lo siguiente: 1) Al considerar densidades marginales no gaussianas en las variables de diseño, la curva de fragilidad difiere significativamente de la distribución lognormal; 2) el tipo de densidad de probabilidad de la variable aleatoria con mayor influencia sobre la falla del bordo no necesariamente determina el tipo de curva de fragilidad. Por lo tanto, en un contexto más realista de incertidumbres no gaussianas, no parece correcto suponer a priori un modelo teórico para la curva de fragilidad ignorando las distribuciones de las variables básicas, ya que no se puede anticipar su tipo basándose únicamente en la distribución de la variable aleatoria con mayor incidencia sobre la falla del componente."

Shielding was performed on the flanks of teeth of a cane mill by means of the flame thermal projection technique using the Eutalloy 11496 micropulverized alloy. The material of the toner is AISI 1045 steel and the surface of shielding was prepared by the jet process with abrasive material of volcanic nature, in order to achieve an optimum anchorage surface for the alloy. Next, in software, iterations of the thickness of the shield were realized with the purpose of determining its useful life and through the distribution of Weibull we estimated the function of reliability and the function of probability of failure, considering a complete harvest of 240 days., Se realizó el blindaje a los flancos de dientes de un virador de molino de caña, por medio de la técnica de proyección térmica por llama, mediante el uso de la aleación micropulverizada Eutalloy 11496. El material del virador es de acero AISI 1045 y la superficie de blindaje fue preparada por el proceso de chorro con material abrasivo de naturaleza volcánica, con el objetivo de conseguir una superficie óptima de anclaje para la aleación. A continuación, mediante software, se realizaron iteraciones del espesor del blindaje con la finalidad de determinar su vida útil y mediante la distribución de Weibull se estimó la función de confiabilidad y la función de probabilidad de falla, considerando una zafra completa de 240 días.

El documento presenta una aproximación probabilística al estudio del fenómeno de la falla de fondo en excavaciones urbanas y sus implicaciones en la amenaza relativa, asociada a desplazamientos superficiales en elementos de la infraestructura vial urbana en la sabana de Bogotá, con énfasis en el análisis de la respuesta de arcillas lacustres de la ciudad de Bogotá. Lo anterior, motivado por casos de falla de fondo recientes ocurridos en Bogotá durante la última década, los cuales han comprometido la estabilidad de elementos de la infraestructura vial urbana por períodos prolongados de tiempo (ejemplo, caso de la Calle 98 con Carrera 11 y Avenida Boyacá con Calle 145), entre otros que se han presentado en la ciudad durante el transcurso de las tres últimas décadas. Se realizó un estudio paramétrico fundamentado en el análisis de la información recopilada, la cual se obtendrá de fuentes confiables como son las entidades distritales (Instituto de Desarrollo Urbano – IDU, Empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá – EAAB, Instituto Distrital de gestión de riesgo y cambio climático – IDIGER, entre otros). Luego, se recopiló la información en una base de datos proveniente de aproximadamente 70 proyectos realizados en la sabana de Bogotá, con la cual posteriormente se determinó un perfil promedio y a partir de este, se realizó un análisis de estabilidad para excavaciones típicas en la ciudad, un análisis probabilístico con el fin de establecer la probabilidad de falla y la predicción de desplazamientos verticales a través de modelaciones por medio de elementos finitos. Finalmente, con todos los parámetros establecidos y la geometría de las excavaciones, se propone una matriz de probabilidad de ocurrencia de falla expresada en la determinación de amenaza. A partir de la base de datos y aplicando medidas estadísticas como desviación estándar y percentiles, se determinó un perfil promedio el cual arrojo como resultado arcillas blandas en los estratos superiores y arcillas con presencia de arenas en los estratos inferiores, con un nivel freático promedio a los 3.50 m de profundidad. Con los materiales y parámetros establecidos se procedió a realizar los modelos y posteriores análisis. En cuanto a las modelaciones, se introdujo la información obtenida previamente (base de datos) al software Slide de la casa Rocscience, el cual trabaja bajo la metodología de equilibrio límite y haciendo uso del módulo “análisis probabilístico” se realizó un análisis de resistencia. Se continuó con la simulación de escenarios para la predicción de desplazamientos verticales del entorno físico con la ayuda del software Phase2, también de la casa Rocscience, el cual trabaja bajo la metodología de elementos finitos. Después se definió una relación entre la geometría y el desplazamiento vertical, denominado distorsión angular, que permitió correlacionar la base y altura de las excavaciones dentro de la matriz de amenaza sugerida. En cuanto a la matriz de amenaza, como resultado y principal aporte del presente documento, se plantean tres niveles: bajo, moderado y alto, en los cuales a través de todo el proceso se encontró que para excavaciones menores a 3.0 m de profundidad la amenaza resulta entre baja y media y, para excavaciones entre 6.0 m y 12.0m, la amenaza resulta siendo alta, aumentando a medida que se incrementan las cargas. The document presents a probabilistic approach to the study of the phenomenon of background failure in urban excavations and its implications in the relative threat, associated with surface displacements in elements of urban road infrastructure in the savanna of Bogotá, with emphasis on the analysis of the response of lacustrine clays from the city of Bogotá. The above, motivated by recent cases of substantive failure in Bogotá during the last decade, which have compromised the stability of urban road infrastructure elements for prolonged periods of time (for example, case of Calle 98 with Carrera 11 and Avenida Boyacá with Calle 145), among others that have been presented in the city during the last three decades. A parametric study was carried out based on the analysis of the information collected, which will be obtained from reliable sources such as district entities (Urban Development Institute - IDU, Aqueduct and Sewerage Company of Bogotá - EAAB, District Institute of risk management and climate change - IDIGER, among others). Then, the information was collected in a database from approximately 70 projects carried out in the savanna of Bogotá, with which an average profile was subsequently determined and from this, a stability analysis was performed for typical excavations in the city, a probabilistic analysis in order to establish the probability of failure and the prediction of vertical displacements through modeling by means of finite elements. Finally, with all the established parameters and the geometry of the excavations, a matrix of probability of occurrence of failure expressed in the threat determination is proposed. From the database and applying statistical measures such as standard deviation and percentiles, an average profile was determined which resulted in soft clays in the upper strata and clays with the presence of sands in the lower strata, with an average water table at 3.50 m deep. With the established materials and parameters, the models and subsequent analyzes were carried out. As for the modeling, the previously obtained information (database) was introduced to the Slide software of the Rocscience house, which works under the limit equilibrium methodology and using the “probabilistic analysis” module, a resistance analysis was performed. The simulation of scenarios for the prediction of vertical displacements of the physical environment was continued with the help of Phase2 software, also from the Rocscience house, which works under the finite element methodology. Then a relationship between geometry and vertical displacement, called angular distortion, was defined, which allowed the base and height of the excavations to be correlated within the suggested threat matrix. As for the threat matrix, as a result and main contribution of this document, three levels are proposed: low, moderate and high, in which throughout the process it was found that for excavations less than 3.0 m deep the threat it is between low and medium and, for excavations between 6.0 m and 12.0m, the threat is high, increasing as loads increase. Magíster en Infraestructura Vial http://unidadinvestigacion.usta.edu.co Maestría

El procedimiento es probabilístico y es útil para valorar la falla de taludes críticos sujetos a lluvias intensas. Se incluyen incertidumbres en propiedades del suelo y las características de las lluvias. Los patrones de presiones de poro y resistencia al corte de los suelos son cruciales para poder comparar este nivel de seguridad con el límite aceptable para decidir si las condiciones de estabilidad del talud son aceptables y para generar recomendaciones de mitigación, en su caso. Se propone un procedimiento para evaluar la probabilidad de falla de taludes críticos sujetos a lluvias intensas. El procedimiento incluye incertidumbres en propiedades del suelo y las características de las lluvias. El patrón de presiones de poro y resistencia al corte de los suelos es fundamental en la evaluación del nivel de seguridad de la trayectoria crítica de falla. Se incluye la comparación con el nivel aceptable de probabilidad de falla para decidir si las condiciones de seguridad del talud y generar recomendaciones de mitigación, en su caso.

Resumen: Los efectos de los procesos de meteorización física y química que han sufrido las rocas graníticas completamente descompuestas condicionan fuertemente los parámetros de resistencia al corte utilizados comúnmente en la mecánica de suelos, siendo suelos que presentan una alta variabilidad. Con el avance de la tecnología, el uso conjunto de métodos determinísticos y probabilísticos permite la incorporación de la variabilidad del suelo dentro de los cálculos. En este artículo se presenta un análisis probabilístico de estabilidad de taludes utilizando un modelo de variables aleatorias para caracterizar los parámetros resistentes. Para la generación de valores de las variables aleatorias se utiliza la simulación de Monte Carlo la cual además permite la evaluación simultánea de la estabilidad del talud en términos de factor de seguridad, probabilidad de falla e índice de confiabilidad. Los resultados de esta metodología tienden a ser más conservadores, considerándose bastante riesgoso la utilización de factores de seguridad medios para evaluar la estabilidad cuando se considera la variabilidad de las propiedades del suelo. Abstract: The effects of physical and chemical weathering processes in completely decomposed granitic rocks strongly condition the shear strength parameters commonly used in soil mechanics, where soils have high variability. The technological progress and the joint use of deterministic and probabilistic methods allow for the incorporation of soil variability within the calculations. This paper presents a probabilistic slope stability analysis using a model of random variables to characterize the shear strength parameters. The Monte Carlo simulation is used for generating the values of the random variables, which also allows for the simultaneous evaluation of slope stability in terms of the factor of safety, probability of failure and reliability index. The results of this methodology tend to be more conservative, considering the risk of using average safety factors to evaluate stability when considering the variability of soil properties.

En el presente trabajo se revisan las combinaciones de carga para el diseño de edificaciones que se establecen en el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF-2004) y sus Normas Técnicas Complementarias (NTC-2004). Se proponen nuevos factores de carga para que se especifiquen en la próxima versión del (RCDF). Se revisa la combinación de carga gravitacional (carga muerta más carga viva) y la combinación de carga por sismo (carga muerta, carga viva y carga por sismo). Se propone una metodología para establecer factores y combinaciones óptimos de carga que garanticen el mínimo costo total esperado durante la vida útil de la estructura y que la probabilidad de falla sea al menos igual a la implícita en el RCDF-2004. Para la estimación de la confiabilidad estructural se hace uso de las Redes Neuronales Artificiales.

1 recurso en línea (49 páginas) : figuras, tablas., Este proyecto se fundamenta en la necesidad de realizar un análisis bajo la metodología de la norma API 581 Inspección basada en riesgo (RBI) de un recipiente a presión, con el fin de identificar y disminuir los problemas asociados a fallas que se puedan presentar en el equipo en estudio y que pueden generar daños al medio ambiente, a los equipos y peligro para los trabajadores. La metodología RBI incluye, identificar los mecanismos de deterioro que determinan los lazos de corrosión presentes en el equipo evaluado, nivel de criticidad que está directamente relacionado con la probabilidad y la consecuencia de falla, vida útil remanente, intervalo de inspección, presentar recomendaciones para disminuir el nivel de riesgo actual del mismo. Este proyecto permite la creación de la base para la realización de otros proyectos de integridad para el análisis de recipientes a presión con el fin de determinar el respectivo riesgo plasmado en una matriz de Probabilidad Vs Consecuencia, para de esta forma tener un seguimiento de la integridad de esta clase de equipos, así como la base para la creación de un plan de mantenimiento e inspección de los mismos, el cual puede ser empleado para tomar decisiones, es decir una vez la organización haya establecido su nivel de tolerancia al riesgo, es cuando verdaderamente se puede decir si ese valor es aceptable o no y en base a ello establecer las acciones costo efectivas que mayor aporte de valor generan y que permitan un buen gerenciamiento del riesgo., Bibliografía: página 49, Especialización, Especialista en Gestión de Integridad y Corrosión

This paper describes a methodology based on the Rosenblueth point estimate method to analyze the active earth pressure developed on retaining walls for c-φ soil backfill under seismic loading conditions. The fundamentals of this methodology are to use two point estimates to examine a variable in the safety analysis: the mean value and the standard deviation. When the horizontal seismic acceleration coefficient increases, the overturning factor of safety decreases, whereas the probability of failure increases, particularly for coefficients greater than 0.2. In addition, the mean factor of safety increases when the vertical seismic acceleration coefficient increases, but the probability of failure remains practically identical for the considered critical factor of safety (1.15). Resumen En este artículo se describe una metodología basada en el método de estimación puntual de Rosenblueth para el análisis del empuje activo desarrollado en un muro de retención con relleno cohesivo-friccionante bajo condiciones de carga sísmica. El principio básico de esta metodología es usar dos estimaciones puntales, i.e., la desviación estándar y el valor medio, para examinar una variable en el análisis de seguridad. Es posible mostrar que aumentando el valor del coeficiente de aceleración sísmica horizontal, el factor de seguridad por volteo decrece y la probabilidad de falla aumenta, especialmente para coeficientes mayores que 0.2. Por otro lado, es observado que el valor medio del factor de seguridad crece cuando aumenta el coeficiente de aceleración sísmica vertical, sin embargo la probabilidad de falla se mantiene prácticamente igual para el valor del factor de seguridad considerado como crítico (1.15).

This paper describes a methodology based on the Rosenblueth point estimate method to analyze the active earth pressure developed on retaining walls for c-f soil backfill under seismic loading conditions. The fundamentals of this methodology are to use two point estimates to examine a variable in the safety analysis: the mean value and the standard deviation. When the horizontal seismic acceleration coefficient increases, the overturning factor of safety decreases, whereas the probability of failure increases, particularly for coefficients greater than 0.2. In addition, the mean factor of safety increases when the vertical seismic acceleration coefficient increases, but the probability of failure remains practically identical for the considered critical factor of safety (1.15). En este artículo se describe una metodología basada en el método de estimación puntual de Rosenblueth para el análisis del empuje activo desarrollado en un muro de retención con relleno cohesivo-friccionante bajo condiciones de carga sísmica. El principio básico de esta metodología es usar dos estimaciones puntales, i.e., la desviación estándar y el valor medio, para examinar una variable en el análisis de seguridad. Es posible mostrar que aumentando el valor del coeficiente de aceleración sísmica horizontal, el factor de seguridad por volteo decrece y la probabilidad de falla aumenta, especialmente para coeficientes mayores que 0.2. Por otro lado, es observado que el valor medio del factor de seguridad crece cuando aumenta el coeficiente de aceleración sísmica vertical, sin embargo la probabilidad de falla se mantiene prácticamente igual para el valor del factor de seguridad considerado como crítico (1.15).

Se presenta una formulación que considera incertidumbres en las cargas de viento y en las resistencias, para estimar el nivel de seguridad de la estructura. Se calculan las probabilidades de tener daños por efecto de viento huracanado en una estructura.

El rollover (volcamiento) se define como la pérdida brusca de la trayectoria del centro de gravedad de un vehículo en movimiento. En curvas horizontales, corresponde al volcamiento por descompensación de la aceleración lateral. La posibilidad de que ocurra este volcamiento se puede estimar mediante el estudio del potencial de rollover estático, el cual se estima usando umbrales de aceleración lateral que, al ser superados, llevan al vehículo a experimentar rollover. Estos modelos consideran la geometría del vehículo, del camino y la velocidad de operación y en algunos casos el sistema de amortiguación del vehículo. Este enfoque es adecuado para analizar el potencial de rollover vehículo a vehículo, pero resulta poco práctico para analizar flotas de vehículos que circulan a una velocidad de operación que sigue una distribución de probabilidades según las condiciones geométricas de entorno y tipo de vehículo. En este trabajo se analiza el fenómeno de rollover mediante un enfoque probabilístico basado en la teoría de la confiabilidad. A partir de este enfoque, es posible estimar la probabilidad de que ocurra rollover considerando variables aleatorias. Se utilizó el método de análisis de confiabilidad de primer orden de Hasofer-Lind para estimar la probabilidad de ocurrencia de rollover, en función de la geometría, tipo de vehículo y la velocidad de operación de entrada a curvas horizontales. Se discuten tres modelos de cálculo de rollover, y se presentan los conceptos de la teoría de la confiabilidad empleados. Se describe la construcción de las funciones de estado límite, el diseño experimental, los datos de entrada, y la curvas de probabilidad de falla para 4 tipos de vehículo y 3 velocidades de entrada. Se concluyó que no resulta aconsejable utilizar radios de curvas horizontales menores a 170 m toda vez que los vehículos pesados exhiben una probabilidad no nula de experimentar rollover. Rollover is defined as a moving vehicle’s abrupt loss of the trajectory of the center of gravity. In horizontal curves, it refers to overturning by an unbalance of the lateral acceleration. The likelihood that this turnover occurs can be estimated by studying the static rollover potential, which is calculated with lateral acceleration thresholds that, when being exceeded, make the vehicle to suffer a rollover. These models consider the geometry of the vehicle, the road and operating speed, and sometimes the vehicle’s suspension system. This approach is suitable for analyzing the rollover potential of individual vehicles, but it is not very practical when analyzing vehicle fleets driving at operating speeds that follow a probability distribution according to the geometrical conditions of the environment and the type of vehicle. This work analyzes the rollover phenomenon through a probabilistic approach based on the reliability theory, which allows estimating the rollover risk considering random variables. It applies the Hasofer-Lind First-Order Reliability Method to calculate the rollover probability, based on the geometry, type of vehicle, and operating speed when taking horizontal curves. Additionally, it discusses three rollover calculation methods and presents the reliability theory concepts used herein. This paper describes the construction of limit state functions, experimental design, input data, and the failure probability curves for 4 types of vehicle and 3 input speeds. It was concluded that it is not recommendable to use a horizontal curve radius of less than 170 m, especially because heavy vehicles run the risk of suffering rollover.

El rollover (volcamiento) se define como la pérdida brusca de la trayectoria del centro de gravedad de un vehículo en movimiento. En curvas horizontales, corresponde al volcamiento por descompensación de la aceleración lateral. La posibilidad de que ocurra este volcamiento se puede estimar mediante el estudio del potencial de rollover estático, el cual se estima usando umbrales de aceleración lateral que, al ser superados, llevan al vehículo a experimentar rollover. Estos modelos consideran la geometría del vehículo, del camino y la velocidad de operación y en algunos casos el sistema de amortiguación del vehículo. Este enfoque es adecuado para analizar el potencial de rollover vehículo a vehículo, pero resulta poco práctico para analizar flotas de vehículos que circulan a una velocidad de operación que sigue una distribución de probabilidades según las condiciones geométricas de entorno y tipo de vehículo. En este trabajo se analiza el fenómeno de rollover mediante un enfoque probabilístico basado en la teoría de la confiabilidad. A partir de este enfoque, es posible estimar la probabilidad de que ocurra rollover considerando variables aleatorias. Se utilizó el método de análisis de confiabilidad de primer orden de Hasofer-Lind para estimar la probabilidad de ocurrencia de rollover, en función de la geometría, tipo de vehículo y la velocidad de operación de entrada a curvas horizontales. Se discuten tres modelos de cálculo de rollover, y se presentan los conceptos de la teoría de la confiabilidad empleados. Se describe la construcción de las funciones de estado límite, el diseño experimental, los datos de entrada, y la curvas de probabilidad de falla para 4 tipos de vehículo y 3 velocidades de entrada. Se concluyó que no resulta aconsejable utilizar radios de curvas horizontales menores a 170 m toda vez que los vehículos pesados exhiben una probabilidad no nula de experimentar rollover.

La práctica actual de diseño en la ingeniería civil concentra sus esfuerzos en cuantificar el factor de seguridad para definir si una estructura es segura o no. Sin embargo el factor de seguridad por sí solo no da cuenta de la probabilidad de falla que tiene una estructura. Esta práctica está aún más arraigada en el campo de la geotecnia. Este artículo muestra tres métodos para estimar las probabilidades de falla de estructuras geotécnicas, el método de primer orden segundo momento, estimación puntual y simulaciones de Monte Carlo. Los tres métodos se aplican a la estimación de la probabilidad de falla de un muro de gravedad adyacente a un talud con lo que se tiene la posibilidad de determinar el ancho óptimo del muro de contención en función de los costos asociados. Adicionalmente fue necesario derivar los factores Nc y Nq para capacidad portante que tuvieran en cuenta el efecto de la superficie inclinada del terreno, con el fin que pudieran ser usados en los métodos de análisis en confiabilidad. Finalmente se comparan los resultados obtenidos por los tres métodos y se discute la conveniencia del análisis de confiabilidad para el caso estudiado.

En zonas de altas pendientes como el barrio Llanaditas de la ciudad de Medellín se presentan movimientos en masa que ocasionan pérdidas materiales y humanas, además de grandes impactos ambientales. Los taludes allí presentes son muy vulnerables a fallas por efectos de recargas de agua, y es en particular en temporadas de lluvias cuando la ocurrencia de los deslizamientos es crítica. Dicha situación pone en alto riesgo a gran parte de la población ante la amenaza de movimientos en masa detonados por lluvia. Se busca validar una metodología que evalúe los niveles de amenaza con base en análisis de estabilidad. Ésta suple las deficiencias existentes en los métodos para determinar las propiedades mecánicas de los suelos y el nivel del agua en los taludes de estudio actualmente. Abstract: In areas of high slopes as Llanaditas neighborhood of the city of Medellin, landslides cause material and human losses, besides great environmental impacts. The slopes found there, are very vulnerable to failure effects due to water accumulation, and particularly during rainy seasons the occurrence of landslides is grave. This situation puts at high risk the majority of the population before the threat of landslides triggered by rainfall. The aim is to validate a methodology to assess threat levels based on stability analysis. This methodology complements the existing deficiencies in the methods for determining the mechanical properties of the soil and the water level on the slopes in study. Maestría

En la práctica de la ingeniería, es común definir la estabilidad de un talud en términos de un Factor de Seguridad (F.S.), obtenido de un análisis matemático determinístico; cuyos modelos, deben tener en cuenta la mayoría de los factores que afectan la estabilidad, como son la geometría del talud, parámetros geológicos, cargas dinámicas por efecto de los sismos, flujos de agua, propiedades de los suelo, etc. Es por esto, que el presente estudio evalúa la estabilidad para diferentes inclinaciones, de dos taludes de suelos de origen tropical, ubicados en el km 41+500 y km 49+200 de la autopista Medellín - Bogotá del tramo de vía entre Marinilla y Santuario, aplicando métodos probabilísticos, que estiman no solo el Factor de seguridad, si no la probabilidad de falla, el índice de confianza y el parámetro del suelo de mayor peso en la estabilidad; con el fin de determinar el talud de corte más seguro en la ejecución de este tramo de vía. In practice, it is common to define the slope stability in terms of a safety factor (S.F.), obtained from a deterministic mathematical analysis of stability; whose models must take into account the factors that affect the stability such as the geometry of the slope, geological parameters, the effect of dynamic loads of earthquakes, water flows, soil properties, etc. This is why the present study evaluates the stability for different inclinations of two soil slopes of tropical origin, located at km 41 +500 and km 49 +200 of the Medellin - Bogotá highway, between Marinilla and Santuario, by applying probabilistic methods to estimate not only the safety factor, but the probability of failure, the reliability index and the most influential soil parameter on the stability, in order to determine the more safe slope in the execution of this section of the road.

Las fallas superficiales son uno de los tipos de deslizamientos más comunes en taludes de suelos residuales donde se experimentan precipitaciones intensas y prolongadas. El análisis de este tipo de deslizamientos está caracterizado por varias fuentes de incertidumbre. El comportamiento estadístico de los procesos de infiltración no ha sido tomado en cuenta en este tipo de análisis. Al incluir esta incertidumbre, se puede obtener una metodología que puede ser utilizada para la elaboración de mapas de amenazas y sistemas de alerta temprana. Para definir la metodología, se aplicaron los métodos probabilísticos de Primer Orden Segundo Momento, Estimativos Puntuales, Hasofer-Lind y Simulación de Monte Carlo a dos modelos de análisis superficial de taludes en un caso piloto. Los modelos utilizados fueron propuestos por Pradel y Raad e Iverson. Al comparar los resultados obtenidos de los modelos de análisis, se puede observar una gran variación en las probabilidades de falla (0.0437 – 0.4732) obtenidas mediante el método propuesto por Pradel y Raad, mientras que para el modelo propuesto por Iverson son menores (0.0021 - 0.1103). Luego de analizar los resultados, se concluyó que la mejor metodología para el análisis probabilístico de la estabilidad superficial de taludes consiste en aplicar la Simulación de Monte Carlo al modelo propuesto por Iverson. Del ejercicio realizado se puede mencionar que la principal desventaja en el uso de métodos probabilísticos a los modelos de estabilidad propuestos es la falta datos de campo para variables que contribuyen al comportamiento de las fallas superficiales. Shallow failures are one of the most common types of landslides that occur on residual soils were intense and prolonged rainfalls are present. The analysis of this type of landslides is characterized by many sources of uncertainty. The statistical behavior of the infiltration processes has not been taken into account in the analysis. Once the uncertainty is included, a framework can be used to elaborate risk maps and early warning systems. In order to define the framework, the probabilistic methods of First Order Second Moment, Point Estimates, Hasofer-Lind and Monte Carlo Simulation were applied to two models for the analysis of shallow landslides in a case study. The models used were proposed by Pradel and Raad and Iverson. After comparing the results from the analysis, a great variation of the probability of failure was observed for the model proposed by Pradel and Raad (0.0437 – 0.4732). Meanwhile, the model proposed by Iverson shows less variation (0.0021 – 0.1103). After analyzing the results, it was concluded that the best methodology for the probabilistic analysis of shallow stability consists on the application of Monte Carlo Simulation to the model proposed by Iverson. The primary disadvantage of using probabilistic methods is the lack of field data for the variables that contribute to the behavior of shallow failures. Magíster en Ingeniería Civil Maestría

"Una de las aplicaciones de la mecánica de la fractura probabilística (MFP) es el estudio de oleogasoductos, este procedimiento se basa en la determinación de la probabili- dad, en donde variables aleatorias como: cargas aplicadas, propiedades mecánicas del material, geometría del ducto y grietas, pueden ocasionar la falla de una estructura. Utili- zando el método Monte Carlo escenarios múltiples, introdu- ciendo valores aleatorios a partir de las distribuciones de pro- babilidad tanto de carga como de resistencia. El resultado obtenido de este análisis es una distribución estadística de la probabilidad de falla; mientras que la mecánica de fractura determinística (MFD) solamente genera el valor de JIc para fractura elasto-plástica (MFEP) de ciertos valores previos. De esta manera, los análisis probabilísticos proporcionan un panorama más completo de la situación real de la integridad de ductos. La aplicación de la MFP reemplaza el factor de seguridad clásico N por el concepto de confiabilidad estruc- tural. De esta manera, el análisis de riesgo basado en la me- cánica de fractura probabilística permite incrementar el ni- vel de seguridad en oleogasoductos y al mismo tiempo dis- minuir los costos de mantenimiento. Este trabajo considera los siguinetes puntos: a). Determinar dos ecuaciones determinísticas para la Integral Ja y Jc. b). Crear un progra- ma generatedo en el ambiente MATLAB, este código mues- tra los procesos determinísticos y probabilísticos del análisis de ductos, con una relación Ri/t = 43.6 para mecánica de fractura elastoplástica."

La práctica actual de diseño en la ingeniería civil concentra sus esfuerzos en cuantificar el factor de seguridad para definir si una estructura es segura o no. Sin embargo el factor de seguridad por sí solo no da cuenta de la probabilidad de falla que tiene una estructura. Esta práctica está aún más arraigada en el campo de la geotecnia. Este artículo muestra tres métodos para estimar las probabilidades de falla de estructuras geotécnicas, el método de primer orden segundo momento, estimación puntual y simulaciones de Monte Carlo. Los tres métodos se aplican a la estimación de la probabilidad de falla de un muro de gravedad adyacente a un talud con lo que se tiene la posibilidad de determinar el ancho óptimo del muro de contención en función de los costos asociados. Adicionalmente fue necesario derivar los factores Nc y Nq para capacidad portante que tuvieran en cuenta el efecto de la superficie inclinada del terreno, con el fin que pudieran ser usados en los métodos de análisis en confiabilidad. Finalmente se comparan los resultados obtenidos por los tres métodos y se discute la conveniencia del análisis de confiabilidad para el caso estudiado. The daily practice of designing civil engineering projects focuses its efforts on quantifying the factor of safety to ascertain whether a structure is safe or not. However, the factor of safety in itself does not reflect the probability offailure of the designed structure. This practice is deeply rooted within the geotechnical engineering field. This article shows three methods; first order second moment, point estimation, and Monte Carlo simulations. These three methods are used to estimate the probability of failure of a geotechnical structure, namely a gravity retaining wall adjacent to a slope. The probabilistic analysis allows to determine the optimal base width of the wall as a function of the construction costs. A geometrical deduction of the bearing capacity factors Nc and Nq for the slope condition is presented. Finally, results obtained from the three analysed methods are compared and some recommendations for the convenience of reliability analysis are discussed.

Este estudio se orientó a realizar una caracterización y clasificación de los suelos tropicales del km 41+500 y km 49+200 de la autopista Medellín – Bogotá del tramo de vía entre Marinilla y Santuario y evaluar el factor de seguridad y la probabilidad de falla para diferentes inclinaciones, con el fin de determinar el talud de corte más económico y seguro en la ejecución de este tramo de vía. La metodología desarrollada comprendió la toma de una muestra representativa de cada uno de los suelos residuales del km 41+500 y del km 49+200 de la autopista Medellín – Bogotá del tramo de vía entre Marinilla y Santuario las cuales fueron clasificadas bajo las teorías tradicionales y bajo las teorías para suelos tropicales, y se determinó la medida de sus propiedades índice, su resistencia mecánica, la succión, el colapso y la caracterización química y mineralógica de ambos materiales. Posteriormente, con los resultados de estos ensayos y para diferentes inclinaciones del talud de corte se evalúa el factor de seguridad a través del programa “Slide” y se estima la probabilidad de falla a través del método probabilístico “FOSM”. Los resultados de los análisis de esta tesis muestra indican que la clasificación MCT expedita da un valor agregado relacionado con la mineralogía que no tiene la clasificación USCS y la clasificación AASHTO, que las muestras analizadas son suelos residuales con potencial de colapso moderado, con una CICE baja, con valores altos del ángulo de fricción y de la cohesión, con presencia de macroporos y una disminución gradual de estos hasta llegar a microporos para la muestra del km 41+500 y un suelo con variación gradual de poros para la muestra del km 49+200 y se pudo determinar que el talud de corte más económico y seguro para ambos casos es el realizado con una inclinación de corte de 1.2:1 (H:V) con terrazas de 5 metros de ancho cada 10 metros de altura, para una humedad del 27% para el talud de corte del km 41+500 y del 27,5% para el talud de corte del km 49+200. Adicionalmente, se pudo observar que el tener Factores de Seguridad mayores de 1, no garantiza que la probabilidad de ruptura o de falla del talud sea menor del 2%, parámetro máximo aceptado para vías./Abstrac. This works deals to perform a characterization and classification of tropical soils from km 41+500 and km 49+200 of the highway Medellin - Bogota stretch of road between Marinilla and El Santuario and evaluate the safety factor and probability of failure for different inclinations, in order to determine the slope of a more economical and safe in the execution of this stretch of road. The methodology involved the collection of a representative sample of each of the residual soils of km 41+500 and km 49+200 of the highway Medellin - Bogota stretch of road between Marinilla and El Santuario which were classified under the traditional theories and under the theories for tropical soils, and determined the extent of index properties, mechanical strength, suction, collapse and chemical and mineralogical characterization of both materials. Subsequently, the results of these tests and for different inclinations of the cut slope assesses the safety factor through the "Slide" and the probability of failure estimated through a probabilistic approach “FOSM”. The test results indicate this thesis shows that the classification expedited MCT adds value related to the mineralogical classification is not USCS and AASHTO classification, samples are analyzed residual soils with moderate collapse potential, with an CICE low, with high values of friction angle and cohesion, with the presence of macropores and a gradual decline to reach these micropores for the sample from km 41+500 and a gradual change in soil pores to the sample of km 49+200 and it was determined that the slope of a more economical and safe for both cases is performed with a 1.2:1 cut slope (H: V) with terraces of 5 meters wide, each 10 meters high, for a humidity of 27% for the cut slope from km 41 +500 and 27.5% for the cut slope from km 49 +200. Additionally, it was observed that having a larger safety factor of 1 does not guarantee that the probability of rupture or failure of the slope is less than 2%, maximum accepted parameter for highway Maestría

Por medio de la confiabilidad estructural, para un Puente en Colombia después de su monitoreo. Los resultados de este trabajo son parte de una nueva metodología para evaluar puentes existentes mediante una colaboración entre Universidad-Empresas-Gobierno Nacional. Este estudio ayuda en la toma de decisiones y en la priorización de tareas de rehabilitación. Este estudio incluyó: caracterización dinámica de las vibraciones naturales del puente; adquisición de datos de fuerzas internas debidas al tráfico por medio de tecnología de LVDT's y Strain Gages; evaluación de las fuerzas actuales comparadas contra los esfuerzos máximos permitidos; modelación estática, dinámica y estructural. Adicionalmente se hizo un estudio de amenaza sísmica y respuesta dinámica del área del puente y nueve (9) diferentes espectros de respuesta fueron obtenidos, cada uno con un periodo de retorno diferente. Se encontró que las torres del puente tienen una probabilidad de falla mayor que la permitida por los códigos. Lo anterior condujo a un reforzamiento inmediato del puente. In this document, seismic vulnerability and load carrying capacity analyses are presented for a bridge in Colombia after monitoring by means of reliability of structures. Results of this work are part of a new methodology to evaluate existing bridges carried out though a partnership among University - Private Companies - and Goverment. This study helps in decision making on the priority of rehabilitation tasks. This study included: dynamic characterization of natural vibrations of the bridge; data logging of inner forces due to traffic by using LVDT's and strain gages technology; evaluation of actual forces to be compared to allowed stresses, dynamic and static structural modelling. Also, a seismic hazard and dynamic response of the local area of the bridge was developed and nine (9) different response spectra were obtained, each one varying its return period. It was found that the bridge towers have a larger failure probability than that allowed by the Codes. This produced an inmediate strengthening of the bridge.

Por medio de la confiabilidad estructural, para un Puente en Colombia despues de su monitoreo. Los resultados de este trabajo son parte de una nueva metodologia para evaluar puentes existentes mediante una colaboracion entre Universidad-Empresas-Gobierno Nacional. Este estudio ayuda en la toma de decisiones y en la priorizacion de tareas de rehabilitacion. Este estudio incluyo: caracterizacion dinamica de las vibraciones naturales del puente; adquisicion de datos de fuerzas internas debidas al trafico por medio de tecnologia de LVDT´s y Strain Gages; evaluacion de las fuerzas actuales comparadas contra los esfuerzos maximos permitidos; modelacion estatica, dinamica y estructural. Adicionalmente se hizo un estudio de amenaza sismica y respuesta dinamica del area del puente y nueve (9) diferentes espectros de respuesta fueron obtenidos, cada uno con un periodo de retorno diferente. Se encontro que las torres del puente tienen una probabilidad de falla mayor que la permitida por los codigos. Lo anterior condujo a un reforzamiento inmediato del puente. Rev. ing. constr. [online]. 2008, vol.23, n.3, pp. 125-144. ISSN 0718-5073. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732008000300001

En el presente trabajo se resumen los resultados de la evaluación de la vulnerabilidad sísmica (física) del sistema estructural de una edificación indispensable usando las técnicas de confiabilidad estructural. El proyecto de investigación se basó en recopilación de información existente (planos, memorias de cálculo, etc), estudios de patología, levantamiento estructural y la evaluación de amenaza sísmica local. Para evaluar la capacidad a cortante de la estructura se realizó un análisis estático no lineal de “pushover” de tres(3) modelos estructurales del edificio, variando su rigidez en función de cien(100) datos del modulo de elasticidad y la resistencias a la compresión del concreto. El primer modelo es el original sin refuerzo, el segundo es rehabilitado con diagonales concéntricas de acero y el tercero consiste en un muro en concreto reforzado. La demanda se evaluó al realizar un análisis dinámico espectral de los tres(3) modelos estructurales. Variando la solicitación incluyendo en los modelos estructurales doce(12) espectros de respuesta con diferentes periodos de retorno y además su rigidez al cambiar su módulo de elasticidad. Mediante la comparación entre la resistencia a cortante de la edificación (tomado de las curvas de capacidad) y la demanda a cortante en los modelos producida por los efectos de los diferentes espectros de respuesta, se estimaron las probabilidades anuales de falla. Así mismo se calcularon las probabilidades anuales de falla, empleando el desplazamiento espectral en el punto de desempeño. De acuerdo con los resultados basados en confiabilidad se identificó un riesgo inminente y niveles de seguridad inadecuada de la estructura sin rehabilitar cuando es sometida a un evento sísmico. Por esta razón, se evaluó desde el punto de vista de la confiabilidad estructural, la alternativa de rehabilitación mediante muros de concreto reforzado y diagonales de acero. De esta manera se determinaron probabilidad anuales de falla menores para la estructura rehabilitada, que representa una disminución del riesgo. Además se realizó un análisis aproximado de beneficio - costo, procedimiento útil en el momento que se desee rehabilitar la edificación indispensable. This work summarises results of the evaluation of the physical earthquake vulnerability for the structural system of an essential building by using reliability methods. The research was based on the compilation of drawings and design memories, pathology studies, a structural surveying, and the assessment of the local earthquake hazard. In order to evaluate the shear capacity, non-linear pushover analyses in three (3) different models, by using Montecarlo simulation with 100 different concrete strength data in each model, were performed. The first model is the original one, i.e. without reinforcement. The second one corresponds to a rehabilitated structure by using concentric steel diagonals. The third model is a structure retrofitted with a reinforced concrete wall. Demand was evaluated by performing dynamic spectral analyses for each model. Twelve different spectra corresponding to the same number of earthquake periods of return were used. Annual probabilities of failure were estimated by using the obtained distributions of shear demand and capacity. Moreover, the probabilities of failure were also evaluated utilizing spectral displacement distributions and demands at the performance points. Results showed imminent risk and inadequate levels of safety in the original un-reinforced structure. Annual probabilities of failure for the two retrofitted models were clearly lower than that of the original structure. An approximate cost-benefit analysis was also carried out, which is useful for decision taking.