Browsing by Author "Chamorro Giné, Marcela Alondra"

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    Análisis de la microestructura y propiedades físico-mecánicas de bases estabilizadas con cloruro de magnesio hexahidratado en terreno
    (2022) Godoy Blanco, Pablo Enrique; Chamorro Giné, Marcela Alondra; González V., Álvaro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El cloruro de magnesio hexahidratado (MgCl2•6H2O) es un subproducto del litio, que en condiciones climáticas favorables es utilizado como estabilizador químico de bases granulares de Caminos de Bajo Volumen de Tránsito (CVBT). Esta alternativa de estabilización ha ido en aumento en las últimas décadas por su relativo bajo costo frente a otras alternativas y su buen desempeño frente a la acción abrasiva del tránsito. Las bases estabilizadas con MgCl2•6H2O al no contar con ninguna capa superior de protección, en los CVBT actúan como capa de rodadura y proporcionan capacidad estructural al camino. Estudios demuestran que estas bases granulares estabilizadas con MgCl2•6H2O tienen un buen rendimiento mecánico en terreno, lo que no es consecuente con las pruebas realizadas en el laboratorio. Para comprender el rendimiento de este material estabilizado, varios autores han estudiado sus propiedades físico-mecánicas en el laboratorio y en terreno, sin embargo, hasta ahora no se han estudiado sus propiedades micromecánicas, las cuales podrían explicar su desempeño físico-mecánico a partir del análisis de su microestructura y composición elemental del material. El objetivo de esta investigación es analizar la relación entre las propiedades físico-mecánicas de las bases granulares estabilizadas con MgCl2•6H2O en terreno y la caracterización de su microestructura con el fin de comprender el efecto de las características micromecánicas del material en el desempeño de las bases estabilizadas en terreno. Se evaluó la estructura físico-mecánica y microestructura del suelo estabilizado con MgCl2•6H2O y sin estabilizar. Se construyó una sección de prueba en terreno de donde se extrajeron las muestras, las cuales fueron tratadas en laboratorio y terreno con MgCl2•6H2O de la misma fuente y curadas por periodos iguales (7, 14 y 28 días). A diferencia de los suelos no estabilizados, se observó que en los suelos estabilizados con MgCl2•6H2O se forman nuevos productos cementicios que se unen a las partículas del suelo a medida que aumenta el tiempo de curado. Por medio del ensayo de Microscopía Electrónica de Barrido (FESEM) y la Espectroscopia de Infrarrojo Atenuada (FTIR -ATR) estos nuevos productos cementicios fueron identificados como Aluminato de Magnesio Hidratado (MAH) y Silicato de Magnesio Hidratado (MSH). A través del análisis de superficie específica (N2-BET), se determinó que debido a la formación de éstos productos cementicios, disminuye el volumen de poros en la microestructura de los suelos estabilizados, lo que produce un aumento en su densidad. Finalmente, a partir de la caracterización micromecánica y los resultados de laboratorio y terreno se desarrolló un modelo de comportamiento de las bases estabilizadas con MgCl2•6H2O, que permite comprender su desempeño en campo y en el laboratorio.
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    Development of performance models and maintenance standards of urban pavements for network management.
    (2015) Osorio Lird, Alelí; Chamorro Giné, Marcela Alondra; Videla Cifuentes, Carlos; Tighe, Susan Louise, 1970-; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Urban pavements in developing countries often provide users with low level of services and result in negative impacts on the population and economy. Two main causes of deferring maintenance actions for urban pavements in developing countries were identified: an institutional organization that limits the optimization of resources assigned to urban pavements because current regulations may not be clear on the responsibilities and faculties of agencies in charge of urban pavement management, and; the lack of effective technical-economic tools that may help agencies in the decision-making process as an updated management system adapted to prevailing urban pavements maintenance requirements. Although the current state-of-the-art and the-practice of PMSs presents great developments in the last decade for interurban pavements, effective tools developed for urban pavement management are still a missing part of current practices. Compared with the management of interurban roads, the management of urban pavements is a comprehensive task given the complexity of urban networks, the coordination with various services and the variable traffic demands. Given this scenario for urban pavement management, there is a need for better understanding urban pavements performance for network management. An overall condition index that combines most relevant distresses affecting urban pavements performance is required for network analysis due to several pavement condition indices available were developed for interurban road networks (highways, express corridor, etc.); moreover, several performance models have been developed for particular distresses, and some of them for pavement condition indexes of interurban pavements. Then, their direct application to urban networks (streets, avenues, etc.) is not representative and their adaptability for these conditions requires previous adjustments and calibration. This research was focused on the network level analysis of urban pavements, towards the development of practical and sustainable technical tools to be further integrated into an Urban Pavement Management System (UPMS). The main objective was to calibrate an Urban Pavement Condition Index (UPCI) and Performance Models, technical components required for an UPMS, based on data collected in urban networks in Chile. UPCI for asphalt and concrete pavement, based on objective measures of surface distresses and evaluations of an expert panel was successfully calibrated and validated with a confidence level of 95%. Multilineal regressions were performed to obtain the UPCI models. Three UPCI models were obtained for asphalt pavements with manual and automated data collection. The distresses resulted significance in asphalt pavement condition are fatigue cracking, transverse and reflection cracking, deteriorated patches, rutting, and potholes for manual data collected. IRI replaces potholes in the condition equation for automated data collected. One UPCI model was achieved with successfully validation for concrete pavements with manual data collection. The distresses representative of concrete pavement condition are longitudinal, transversal and oblique cracking, corner breaks, deteriorated patches, faulting, and deteriorate joints and cracks. Deteriorated patches have an important effect in the UPCI value for all UPCIs calibrated, where utility cuts are frequently observed, resulting in low quality patches and high probabilities of premature deterioration. This conclusion supports the primary hypothesis that special condition evaluation guidelines and indicators are required for urban pavements. Distress evaluation guidelines for asphalt and concrete pavements considering manual and automated surveys were developed and satisfactory validated with a 95% of confidence level through repeatability and reproducibility analysis. This guideline proposes an evaluation methodology for the distresses included in the UPCI. Based on the field evaluation carried out during the research, recommendations about the frequency and sampling for pavement condition evaluation are given for different network hierarchies: primary, every 2 year, the complete network; secondary, every 4 year, the complete network, and; local, every four years samples of homogeneous sections. Performance models were performed based on probabilistic trends of UPCI observed during field evaluations for asphalt and concrete pavements. Five field evaluation campaigns were developed in three regions of Chile during a three-year analysis period for the calibration and validation of performance models. The climates included were dry, Mediterranean and humid. The probabilistic trend over time of data collected was analyzed using Markov chains with Monte Carlo simulation that facilitates the analysis of the deterioration trend with only two points of the curve condition over time, allowing the simulation of pavement performance within the timeframe of the research. Fourteen performance models were calibrated for different combination of three climates, two pavement types and three hierarchy networks, considering a pavement life cycle of 25 years. Twelve of them were successfully validated with a confidence level of 95%. The models of asphalt in humid climate and concrete in dry climate need further analysis for their validation, considering more data collection in these climates. Hierarchies based on grouped functional classification were used: Primary Network (Express and Troncal streets), Secondary Network (Colectors and Services) and Local Network (Local and passages). Additionally, a comparative analysis was performed between the real equivalent axles demanding the sections and the equivalent axles admitted by their structures, in sections of Mediterranean climate. In other climates, the data was not enough to perform this analysis. Five models were obtained for asphalt pavement in mediterranean climate: three for the hierarchies and two for the design analysis. The latest two are recommended to use when information about traffic and structure is available. On the contrary, the models developed based on the hierarchy networks are recommended. Two performance models resulted for asphalt pavements in dry and humid climate: Models for humid climate presents higher deterioration rate than model for dry climate. However, both models present a shorter service life than their design. Likewise asphalts, five models were obtained for concrete pavements in mediterranean climate. Considering the models resulted from the analysis of the design, the deterioration trend does not present big differences within the two conditions analyzed. Therefore, for concrete pavements is recommend the use of the models calibrated based on the hierarchy networks. Two models resulted for concrete pavements in dry and humid climate: Both cases present a long service life; however, on the contrary of what is expected, the dry climate presents a deterioration more accelerated than humid climate. This behavior is probably a consequence of differences in construction standards and maintenance policies, noticed in interviews carried out with agencies of both regions. Finally, suitable P&M&R standards for urban pavement based on the urban pavement condition index and their performance models were developed for asphalt and concrete pavements. Three different standards are proposed for primary, secondary and local networks. The practical tools calibrated in this research can be easily implemented and used by local agencies, and simply adaptable over time and to different scenarios. The results of the study were developed with field data collected in Chilean cities; however, the results may be adapted and adopted in other countries for urban pavement management.
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    Estudio de la variabilidad de los parámetros de diseño y sus efectos en el desempeño de los pavimentos urbanos
    (2021) Brandão Ticianelli, Margareth; Chamorro Giné, Marcela Alondra; González V., Alvaro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Actualmente, el 55% de la población mundial se concentra en centros urbanos, con perspectivas de crecimiento de hasta un 68% en 2050, sobre todo en países en vías de desarrollo. El crecimiento de las ciudades crea la necesidad de proveer infraestructura de transporte que permita accesibilidad y movilidad, posibilitando a la población acceder a servicios básicos como salud y educación, mejores condiciones de trabajo y cultura, favoreciendo el desarrollo de actividades comerciales. Los pavimentos urbanos se desarrollan como parte importante de una red de infraestructura de transporte, para el flujo de transporte de pasajeros y cargas. Su desempeño a lo largo de los años, afecta los tiempos de desplazamiento en la medida que afecta la velocidad del flujo de vehículos y consecuentemente los costos peracionales de los vehículos al transitar por los pavimentos. El desempeño de un pavimento es afectado en distintas medidas por la variabilidad de los parámetros de diseño, principalmente el tránsito, y la heterogeneidad inherente al ambiente urbano, llevando a una pérdida de desempeño. Por lo general, los pavimentos urbanos se diseñan utilizando métodos esarrollados originalmente para pavimentos interurbanos sin la necesaria adaptación a la realidad urbana en términos de considerar la variabilidad, principalmente en la composición del tránsito, tipo y peso de los vehículos. El objetivo de esta investigación es estudiar la variabilidad del tránsito y de los parámetros que representan las características mecánicas de las capas asfálticas y losas de hormigón y de la capacidad de soporte del suelo de la subrasante, buscando determinar su efecto en el desempeño y vida útil de un pavimento. Para lograr el objetivo de la investigación, se propuso un método de análisis de variabilidad aplicable a pavimentos urbanos, mediante el cual fue posible evaluar la variabilidad en el ambiente urbano y sus efectos en el desempeño del pavimento. Los resultados obtenidos demuestran la alta variabilidad de los parámetros en el ambiente urbano, consecuentemente el amplio rango asumido por el desempeño del pavimento en términos de ejes EE equivalentes (COV entre 3 y 304%) y vida útil en años (COV entre 2 y 79%) llevando a la probabilidad de falla de hasta un 55% de los pavimentos.
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    Impact of environmental assessment and budgetary restrictions in pavement maintenance decisions : application to an urban network
    (2018) Torres Machí, Cristina; Osorio Lird, Alelí; Chamorro Giné, Marcela Alondra; Videla Cifuentes, Carlos; Tighe, Susan L.; Mourgues Álvarez, Claudio Enrique
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    Modelos para cuantificar el riesgo de la amenaza vulcanológica sobre la red vial : |b efectos de lahares en puentes
    (2017) Dagá Kunze, Joaquín Andrés; Chamorro Giné, Marcela Alondra; Solminihac Tampier, Hernán E. de,; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los eventos naturales han generado recurrentes e importantes impactos en la red vial, especialmente en el caso chileno debido a su alta vulnerabilidad. Esto se ve reflejado en pérdidas directas anuales del 1,2% del PIB nacional debido a desastres naturales. En particular, las erupciones volcánicas afectan de manera signifitiva a la infraestructura vial. Las erupciones de los volcanes Villarrica y Calbuco del año 2015 generaron la falla de cinco puentes. Esto permite desprender que un estudio de los riesgos asociados a esta amenaza es vital en el desarrollo sustentable del país. El desarrollo de los modelos de riesgo comienza con la identificación de los procesos volcánicos críticos y elementos de la red vial más vulnerables, destacándose la peligrosidad de los lahares sobre puentes. Posteriormente se identifican los mecanismos de falla del puente ante estos flujos, destacándose el volcamiento de cepas y estribos, junto con el deslizamiento de la superestructura. Mediante simulaciones de Monte Carlo se desarrollan curvas de fragilidad para cada mecanismo de falla y para dos categorías de puentes: sin cepas y con cepas. Estas últimas curvas fueron parametrizadas utilizando una distribución log-normal acumulada. De la modelación se desprendió que los puentes con cepas son más vulnerables que los sin cepas ante lahares. Los modelos son validados mediante el uso de registros empíricos de efectos de lahares históricos del Volcán Villarrica y Calbuco en puentes. Se realiza un contraste estadístico entre los puntos empíricos y analíticos asociados a los modelos desarrollados. El proceso fue realizado satisfactoriamente para las dos categorías de puentes (sin cepas y con cepas) para un nivel de significancia de 10%. Los modelos son aplicados a una sub-red ubicada en la zona del Volcán Villarrica, evaluando tres escenarios eruptivos. Para ello se desarrolla una herramienta computacional SIG que integra un modelo de la amenaza de lahares (LAHARZ) y los modelos de riesgo elaborados en la investigación. Ante esto se obtuvo que los puentes Madera S/N 2 y Zanjón Seco son los puentes más vulnerables ante lahares.
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    Towards a sustainable optimization of pavement maintenance programs under budgetary restrictions
    (2017) Torres-Machi, Cristina; Pellicer, Eugenio; Yepes Piqueras, Víctor; Chamorro Giné, Marcela Alondra