Escudo de la República de Colombia

Ciencia & Tecnología

Modelación evaluaría mejor resistencia de macizos rocosos

La apropiada caracterización de estas cadenas de bloques de roca en las montañas es fundamental a la hora de diseñar y construir obras civiles como vías, puentes y represas.

Bogotá D. C., 18 de marzo de 2019Agencia de Noticias UN-

En geotecnia, un macizo rocoso hace referencia a la manera en que están compuestas las montañas por bloques de roca. Foto: archivo Unimedios

Conocer el comportamiento y la resistencia de estos terrenos resulta útil para obras de ingeniería como vías, cimentaciones y túneles. Foto: archivo Unimedios.

El objetivo de la investigación fue modelar un macizo rocoso para obtener sus parámetros de resistencia promedio. Fotos: Alejandro Granados, magíster en Ingeniería - Geotecnia U.N.

Comparación de los resultados obtenidos para un sistema con discontinuidad con el método DDA y la solución teórica.

Diagramas conceptuales de los demás sistemas fracturados modelados.

La dificultad de ejecutar ensayos sobre muestras a escala real, que representa un reto en ingeniería, se podría superar con la metodología implementada por Alejandro Edilberto Granados Becerra, magíster en Ingeniería - Geotecnia de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.). 

Se trata del “Análisis de deformaciones en medios discretos”, una modelación numérica que evalúa el comportamiento de una serie de macizos rocosos mediante la ejecución de ensayos virtuales. 

“Lo que se pretendía era usar este tipo específico de modelación numérica en la que cada uno de los bloques que componen el macizo se trata como un elemento aparte, y analizar las fuerzas de interacción entre estos y los elementos que los rodean”, explica el magíster. 

Aunque en geografía el “macizo” se entiende como un conjunto de montañas, en geotecnia el término hace referencia al conjunto de bloques de roca, separados por discontinuidades (fracturas) que componen dichas montañas que suelen ser vistas como una gran masa uniforme. 

“En mecánica de rocas eso se conoce como macizo rocoso, ese conjunto de bloques de roca que tienen un orden, cierta geometría y que interactúan entre ellos”, comenta el investigador sobre el tipo de macizos a los que se hace referencia en su trabajo. 

Debido a esa composición fragmentada y discontinua, caracterizar sus parámetros geomecánicos –como la resistencia a la compresión– es una tarea complicada para la que se solían emplear aproximaciones de naturaleza empírica –como la observación–, analítica y más recientemente numérica, que se ha hecho cada vez más común por la rápida evolución de las herramientas computacionales y el desarrollo de métodos que permiten la representación efectiva de las discontinuidades. 

“La modelación con elementos discretos permite representar mejor la realidad de los macizos rocosos. Por eso decidimos usar uno de esos métodos numéricos para recrearlos, realizar sobre ellos ensayos virtuales y tratar de predecir comportamientos mecánicos, específicamente tratar de decir cuánto resisten en ciertas condiciones”, indica el investigador. 

Los modelos virtuales o macizos rocosos sintéticos se construyen a partir de información recuperada en campo sobre la geometría del macizo a estudiar, cómo se encuentran distribuidas sus discontinuidades y qué número de familias de discontinuidades existen. Además se evalúa la resistencia de los bloques de roca individuales recuperando muestras de los bloques de roca para hacer ensayos de laboratorio. 

Dichos modelos brindarían información útil a la hora de plantear obras civiles en las que es necesario saber cuánto resisten los materiales que están interactuando con las estructuras o aquellos que serán intervenidos durante la construcción. 

Las ventajas del modelo 

Este modelo usado por el investigador Granados, además de ser más cercano a la realidad de los macizos rocosos, también lo es a la geografía nacional. Por lo menos en comparación con las aproximaciones empíricas, que en su mayoría han sido desarrolladas en Europa o EE. UU. bajo la observación de sus macizos rocosos y que se han extrapolado a todo el mundo. 

“Los modelos matemáticos son muy buenos pero necesitan realizar abstracciones muy grandes, entonces finalmente no representan muy bien lo que se ve en campo”, comenta el magíster sobre estas aproximaciones. 

“Los métodos continuos representan los bloques como si estuvieran perfectamente unidos y tuvieran continuidad unos con otros, una realidad que no se ve”, señala. De ahí que lo novedoso de la investigación es que se aplican métodos discretos en los que se consideran cada uno de los bloques individuales y se evalúa la cinemática –hacia dónde se pueden mover los bloques–, la interacción entre ellos y la aplicación de solicitaciones bloque a bloque. 

“En algunos de estos modelos teníamos casi miles de bloques y cada uno tenía ecuaciones específicas que permitían ver cómo interactuaba con los demás y con las condiciones de frontera. Esa es la gran ventaja de estos métodos, que consideramos al macizo como lo que es, algo discontinuo, y los sistemas de ecuaciones que se utilizan pueden dar soluciones más precisas al problema”, concluye el investigador.

(Por: fin/ALP/MLA/LOF
)
N.° 13

Otras noticias

Como parte de la investigación se elaboró una secuencia didáctica llamada “Mis Amigos y Yo”. Fotos: Luz Quiñones.

Educación

abril 18 de 2019

Convivencia en las aulas mejora con cuentos de Helme Heine

A pesar de ser tan distintos, el ratón Juan, el cerdo Lucas Gorrino y el gallo...

Artes & Culturas

abril 17 de 2019

En Semana Santa, disfrute y aprenda con UN Radio

En la franja temática de UN Análisis escuche mañana jueves “Entre pasiones y...

Este modelado caracteriza a los usuarios por sus preferencias de consumo, que pueden ser distintas para cada dispositivo eléctrico. Foto: Creative commons.

Ciencia & Tecnología

abril 17 de 2019

Consumo de energía se reduciría con incentivos

Con base en las preferencias de consumo, que pueden ser distintas para cada...

El proyecto ha  digitalizado más de mil fotografías, principalmente del Colegio Salesiano de Mosquera y de la Iglesia María Auxiliadora. Fotos Cortesía Juliana Bermúdez, estudiante de Diseño Gráfico de la U.N.

Artes & Culturas

abril 17 de 2019

Galería fotográfica recupera memoria de Mosquera

Estudiantes del programa de Diseño Gráfico de la Universidad Nacional de...

En la isla Puná los productores no cuentan con buena disponibilidad de agua porque no hay ríos naturales. Fotos: Lauden Rizzo.

Desarrollo Rural

abril 17 de 2019

Puná, isla del Ecuador con alta diversidad genética de ganado criollo

La diversidad hallada supera los índices reportados en la literatura científica...

Los materiales radiactivos son ampliamente usados en Colombia y en el mundo. Fotos: archivo- Unimedios

Medioambiente

abril 17 de 2019

Gestión de residuos radioactivos debe ser más segura en Colombia

Baja capacitación del personal a cargo de la gestión y disposición de estos...

Freddy Franco, docente del Departamento de Ingeniería Civil de la Sede Manizales, expone las estrategias ambientales de la U.N.

Medioambiente

abril 16 de 2019

Sostenibilidad ambiental de la U.N. es presentada en Irlanda

Luego de haber sido reconocida en el ranking GreenMetric 2018, la Universidad...

La cabeza es considerada la estructura más compleja de los mamíferos en términos de desarrollo. Fotos: archivo-Unimedios

Ciencia & Tecnología

abril 16 de 2019

Estudio del cerebro da luces sobre malformaciones craneofaciales

El estudio encontró que la vía de señalización Notch —grupo de moléculas que...

La esmeralda colombiana, cuyos colores son dados por el cromo y el vanadio, fue la protagonista de la cumbre. Su presentación en canutillo la deja ver sin roca adherida. Fotos: Luis Palacios

Ciencia & Tecnología

abril 16 de 2019

FOTOGALERÍA: Esmeralda colombiana brilla en cumbre internacional

La gema colombiana fue protagonista central de la Primera Cumbre Internacional...

En 87 muestras se evidenció que en el 78,16 % de los casos la infección originó la muerte de las células del hígado.

Salud

abril 16 de 2019

Dengue: ¿hasta dónde afecta el cuerpo?

De una muestra de 97 casos, la mayoría presentaron una patología multiorgánica,...