Maestría en Ingeniería - Geotécnia

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Estudio de las propiedades hidráulicas y de retención de agua para una arena de origen aluvial estabilizada con un biopolímero
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-12-10) Castro Camargo, Andrés Felipe; Pineda Jaimes, Jorge Arturo; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
Este estudio experimental estudia la influencia de la Goma Xanthan (GX) sobre las propiedades hidráulicas y de retención de agua para una arena de origen aluvial. El estudio comparativo de la influencia del biopolímero se basó en seis (6) concentraciones másicas de Goma Xanthan (0.00%, 0.50%, 1.00%, 1.50%, 2.00% y 3.00%), revelando cambios sustanciales en el comportamiento del suelo. Además del enfoque principal en las propiedades hidráulicas y de retención de agua, se realizaron estudios complementarios centrados en las propiedades índice, micromorfología y el comportamiento mecánico, revelando interacciones significativas entre la arena y el respectivo biopolímero. Los resultados indican que la presencia de GX reduce significativamente los coeficientes de tanto en condiciones saturadas como no saturadas, con disminuciones de hasta tres órdenes de magnitud (𝟏𝟎^−𝟔 𝒎/𝒔 a 𝟏𝟎^−𝟗 𝒎/𝒔) en condiciones saturadas. La GX también incrementa la capacidad de retención de agua, elevando los contenidos gravimétricos de agua de saturación de 17.00% a 22.00% aproximadamente. Los valores de entrada de aire 𝑽𝑬𝑨 se elevaron entre 2 y 35 veces en comparación con la arena sin estabilizar, mientras que el contenido de agua residual aumentó de 0.03 a 0.07, según se encontró en las curvas de retención de agua. Los comportamientos encontrados infieren positivamente en el comportamiento mecánico del suelo. Una mayor retención de agua y una menor conductividad hidráulica promueven una cohesión verdadera aparente mediante la formación de una matriz polimérica que reduce la porosidad efectiva. Dicha matriz forma una compatibilidad directa entre el aumento en las propiedades de retención de agua y el aumento en la rigidez, como función del contenido de agua. En general, la matriz polimérica induce una estabilidad estructural, sugiriendo posibles aplicaciones de la GX como agente estabilizante de suelos al mejorar la resistencia al corte y a la erosión en condiciones de saturación parcial. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de materiales tipo RCD de Bogotá para diseñar losa de concreto en pavimento rígido
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Arevalo Rivera, Juan Pablo; Murillo Feo, Carol Andrea; Murillo Feo, Carol Andrea [0000249670]; Murillo Feo, Carol Andrea [0000-0001-9303-2869]; Murillo Feo, Carol Andrea [25646564000]
Los materiales tipo RCD, anteriormente conocidos como “escombros”, corresponden a los Residuos de Construcción y Demolición de estructuras de infraestructura civil, tal como lo establece la Resolución 0472 de 2017 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Se caracterizan por ser heterogéneos respecto a su composición dado que se pueden encontrar fragmentos de concreto, mampostería, cerámicas, ladrillo, vidrios, metales, mezcla asfáltica, PVC, entre otros; y además con variabilidad respecto los tamaños, formas y texturas. Este trabajo evalúa materiales RCD obtenidos en Bogotá para ser incorporados como material granular dentro de una mezcla de concreto hidráulico, teniendo en cuenta la variación de las propiedades físicas, de dureza, limpieza, durabilidad y geometría a medida que se combinan con agregados naturales en diferentes proporciones, 10%, 20% y 30%; tanto para la fracción fina (< 4.25 mm) como la fracción gruesa (> 4.25 mm). También se evalúan las propiedades mecánicas del diseño de mezcla para concreto hidráulico que se realice con cada proporción de RCD (resistencia a la compresión y a la flexión). La campaña experimental se ejecutó teniendo en cuenta los ensayos de laboratorio que contemplan las Especificaciones Técnicas 800-18 del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) y Artículo 500 del INVIAS y sus resultados se compararon con los requisitos máximos o mínimos que establece cada una de estas especificaciones dentro de diferentes propiedades. Así, se define si las combinaciones evaluadas cumplen o no con los requerimientos técnicos, y si son aceptables como para ser utilizados como agregado dentro de una mezcla para concreto hidráulico en un pavimento rígido. Se obtuvo como resultado que, la sustitución parcial de agregados RCD por materiales naturales en un concreto hidráulico tiende a afectar negativamente las propiedades de un agregado, así como el desempeño mecánico del diseño de mezcla; lo que concuerda con lo encontrado en la literatura revisada. Sin embargo, los resultados obtenidos para la fracción gruesa en los porcentajes de sustitución de 10% (AGR90+RCD10) y 20% (AGR80+20) cumplen con los requerimientos mínimos establecidos; y se define como 10% el porcentaje óptimo para trabajar dado que puede garantizar que el material cumpla con las especificaciones. Ahora, se puede considerar un mejoramiento en el tratamiento de los materiales reciclados desde el origen o desde la cantera con el fin de potenciar la calidad de estos materiales; aspectos como una etapa adicional en la clasificación y separación de elementos no deseables, o un proceso adicional de lavado retirando partículas disgregables y disminuyendo el porcentaje de materiales finos, el porcentaje de RCD a utilizar puede aumentar. (Texto tomado de la fuente)
Influencia de la rotación de los esfuerzos principales en las propiedades de arcillas con alto contenido de materia orgánica
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Lozano Ruiz, Yessica María; Colmenares Montañez, Julio Esteban; Tapias Camacho, Mauricio Alberto; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
En la práctica, el estudio del comportamiento mecánico de los suelos se realiza bajo la suposición de que es un material isotrópico y homogéneo, sin embargo, el suelo es un material creado por la naturaleza que es anisotrópico y no homogéneo, por lo tanto, es difícil entender su comportamiento. Esta anisotropía inherente es producto de su composición y procesos de formación, y tiene como consecuencia que el suelo tenga una dependencia direccional ante carga, es decir que tiene una respuesta diferente dependiendo de la dirección en que se aplique la carga, por lo anterior en el presente documento se presenta un estudio experimental de la influencia que tiene el cambio en la orientación de esfuerzos principales en las propiedades de resistencia de suelos arcillosos con alto contenido de materia orgánica como consecuencia de la anisotropía inherente del suelo. Se realizó una serie de ensayos Triaxiales variando la orientación de la muestra, en relación con el plano principal durante la consolidación unidimensional del suelo, con el fin de evaluar cómo influye la anisotropía en la resistencia a corte no drenado de los suelos: sobre muestras de materiales reconstituidos de caolín y muestras de caolín con 3 contenidos de materia orgánica diferentes. Se encontró que la rotación del esfuerzo principal tiene una mayor incidencia sobre la resistencia en el caolín con contenido de materia orgánica que en el caolín puro, evidenciando una reducción más marcada en la resistencia. Sin embargo, cuando el contenido de materia orgánica es muy elevado, el suelo tendió a comportarse de manera más isotrópica, de modo que la influencia de la anisotropía solo fue significativa hasta un cierto nivel de materia orgánica. (Texto tomado de la fuente).
Influencia del grado de meteorización en el comportamiento volumétrico de suelos alofánicos
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Castañeda Jaimes, Angela Marcela; Colmenares Montañez, Julio Esteban; Viveros Rosero, Livaniel; Castañeda Jaimes, Angela Marcela [0000000264772224]; Colmenares Montañez, Julio Esteban [0000000214850327]; Viveros Rosero, Livaniel [0000000229312097]; Castañeda Jaimes, Angela Marcela [Angela-Castaneda-9]; Colmenares Montañez, Julio Esteban [Julio-Colmenares-2]; Viveros Rosero, Livaniel [Livaniel-Viveros]; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
Evidencia experimental ha demostrado que el comportamiento mecánico de los suelos alofánicos no se explica adecuadamente con esquemas idealizados ni con clasificaciones típicas. En particular, la presencia de minerales “amorfos” y la evolución por meteorización modifican la fábrica y la estructura, condicionando su respuesta volumétrica bajo carga. Este estudio evaluó la influencia de la evolución química y mineralógica sobre el comportamiento volumétrico en un perfil de suelo en la localidad de Armenia–Quindío (Colombia). Se aplicaron técnicas de caracterización mineralógica y geoquímica (XRF, SEM-EDX y disolución selectiva) para establecer el grado de meteorización, complementando con propiedades índice. La respuesta mecánica se evaluó con ensayos de consolidación unidimensional en protocolos de carga lenta y rápida. Los resultados evidencian que la meteorización promueve el desarrollo de microporosidad, el aumento de la superficie específica y una redistribución de mesoporos hacia diámetros mayores. En términos volumétricos, los horizontes más meteorizados ofrecen mayor resistencia a la deformación en esfuerzos bajos gracias a su estructura, contrario al comportamiento de los menos meteorizados. No obstante, a esfuerzos elevados, los suelos más meteorizados experimentan una pérdida más súbita de resistencia. La compresibilidad secundaria aumenta de forma escalonada con el esfuerzo y el grado de meteorización; a bajos esfuerzos domina el colapso de contactos frágiles en suelos menos alterados, y a esfuerzos mayores se intensifica la fluencia en suelos muy meteorizados por deterioro estructural. Se concluye que integrar la caracterización químico–mineralógica con la respuesta mecánica no solo mejora la predicción del comportamiento del suelo, sino que permite identificar umbrales críticos de compresibilidad y pérdida de rigidez asociados a la meteorización, lo que aporta criterios prácticos para el diseño geotécnico. (Texto tomado de la fuente)
Influencia del proceso constructivo en el comportamiento mecánico de un pilote pre excavado en un suelo fluvio-lacustre de Bogotá usando elementos finitos
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Jiménez Santiago, César Felipe; Tapias Camacho, Mauricio Alberto; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
El procedimiento constructivo de pilotes genera cambios de esfuerzos en el suelo y, por ende, influye en el comportamiento de dicha cimentación. El objetivo de este trabajo fue determinar y analizar el comportamiento de un pilote pre excavado de concreto soportado con fluidos, en un suelo fluvio-lacustre de la ciudad de Bogotá al considerar su procedimiento constructivo y defectos asociados. Para ello, modelos de elementos finitos fueron realizados. Información del subsuelo y una prueba de carga bidireccional de referencia fueron utilizadas para calibrar un modelo numérico. Luego, los efectos/defectos constructivos del pilote fueron modelados en 110 casos de análisis. Las variables de estudio fueron: la excavación del pilote, el fluido de soporte usado, la limpieza defectuosa en la base del pilote y defectos en el concreto endurecido (concreto contaminado y disminución/aumento de una sección del pilote). Los casos de análisis permitieron cuantificar el comportamiento del pilote por medio de la capacidad de carga, la relación carga-desplazamiento, la transferencia de carga axial y de fricción unitaria. Efectos por excavación y la presencia de defectos en el concreto endurecido presentan mayor influencia en el comportamiento del pilote. Los resultados de capacidad relativa por punta y fuste del pilote mostraron que los efectos/defectos constructivos de pilotes pre excavados pueden ocasionar resistencias inferiores a las resistencias reducidas (o capacidades admisibles) normativas. Por ello, ábacos de capacidad relativa fueron realizados. Estos permiten ajustar el factor de reducción de resistencia o factor de seguridad por efectos/defectos constructivos para las condiciones específicas de estudio. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación del efecto del tipo de suelo y de la pendiente del terreno en la separación entre pilotes usados como elementos de contención de taludes
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Bernal Ramos, Leydy Tatiana; Ávila Álvarez, Guillermo Eduardo
Los pilotes empleados como sistemas de contención de taludes son ampliamente utilizados en el mundo y aun cuando existen modelos teóricos que buscan representar su comportamiento, los mismos requieren condiciones simplificadas y todavía se tiene incertidumbre respecto a múltiples aspectos de su comportamiento, en particular sobre la interacción suelo-pilote, y sobre los efectos que tienen en la separación entre pilotes variables como los cambios de material, los cambios de la pendiente, la presencia de agua y las restricciones en los desplazamientos. Esta investigación es la continuación de un trabajo final de maestría en geotecnia de la Universidad Nacional realizada por el estudiante Juan Sebastián Flórez (Flórez, 2024). La investigación consiste en la aplicación de un modelo de elementos finitos tridimensional orientado a evaluar la influencia de la variabilidad del material en profundidad y de la geometría del talud en el comportamiento de pilotes empleados como estructuras de contención. Para ello, se definieron variables independientes que permitieron la construcción del modelo inicial y, posteriormente, se establecieron etapas constructivas que posibilitaron el análisis de desplazamientos y esfuerzos en diferentes fases de la implementación de las estructuras. Los resultados obtenidos permitieron identificar los efectos derivados de incorporar variaciones en el modelo, tales como un material con mayor densidad y rigidez en profundidad, la inclusión un trasdós inclinado, la aplicación de sobrecarga, la incorporación de una viga cabezal o de un nivel freático; factores que fueron evaluados de manera independiente. Se identificaron variables que generan incrementos significativos en el desplazamiento de los pilotes, mientras que la respuesta de los esfuerzos se mantuvo coherente con los cálculos analíticos de referencia. Estos resultados se analizaron para separaciones equivalentes de dos, tres y cuatro veces el diámetro entre pilotes, así como para etapas constructivas que incluyen excavaciones hasta niveles de empotramiento de 85% y 70% de la longitud de los elementos. A partir del análisis, se presentan recomendaciones sobre la separación más conveniente de los pilotes y se hacen aportes sobre el comportamiento de los pilotes como elementos estructurales sometidos a fuerzas horizontales, los cuales pueden resultar de gran relevancia para su diseño en obras de estabilización de taludes. (Texto tomado de la fuente)
Aplicación de un modelo Random Forest en la evaluación de la susceptibilidad a deslizamientos bajo escenarios de cambio climático: un estudio de caso
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Durán Cáceres, Jehan Franco; Colmenares Montañez, Julio Esteban; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
La inestabilidad de laderas en los Andes colombianos se intensifica bajo el cambio climático, lo que exige cartografías de susceptibilidad con enfoque predictivo. En esta investigación se evaluó la susceptibilidad a deslizamientos en una zona conformada por los municipios de Quebradanegra y Útica (Cundinamarca) incorporando escenarios climáticos futuros. Se integraron 609 registros (303 deslizamientos y 306 pseudoausencias, es decir, puntos generados para representar áreas sin deslizamientos) sobre un área de 175 km^2, con predictores topográficos (elevación, pendiente y curvatura), climáticos (precipitación y temperatura, tanto históricas como proyecciones tomadas del modelo climático CNRM-CM6-1 del proyecto CMIP6, bajo el escenario SSP2–4.5 para 2050–2070) y geotécnicos (cohesión aparente y ángulo de resistencia al corte). Se entrenó un modelo Random Forest, aplicando técnicas de validación cruzada (k-fold), estimación interna del error (OOB) y validación espacial por bloques para garantizar robustez. El modelo alcanzó métricas de desempeño sobresalientes (AUC-ROC=0.98, F1=0.94, exactitud=0.95 y kappa=0.88), confirmadas mediante validación espacial (AUC=0.814 y OOB=0.96). La temperatura emergió como predictor dominante; en un análisis de sensibilidad, su exclusión redujo el desempeño del modelo (exactitud=0.80; F1=0.70; AUC=0.91). Los mapas proyectan un aumento del riesgo: las áreas clasificadas como “Alta” y “Muy alta” pasan del 41.4\% al 52.3\% del territorio (+10.9%), lo que implica una expansión hacia laderas medias y bajas. En conclusión, a escala regional, Random Forest ofrece predicciones robustas e interpretables, con variables climáticas dominando la señal espacial bajo SSP2–4.5. En síntesis, el modelo propuesto ofrece una base sólida para anticipar cambios en la distribución espacial del riesgo y respaldar decisiones estratégicas en ordenamiento territorial y reducción del riesgo. (Texto tomado de la fuente).
Dinámica de taludes inestables
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-12-14) Reinosa Guzmán, Juan Sebastián; Ávila Álvarez, Guillermo Eduardo
Este trabajo presenta una metodología para el análisis de la dinámica de taludes fallados, orientada a estimar su comportamiento en términos de desplazamiento, velocidad y aceleración. La propuesta se basa en un enfoque reológico, en el que la masa deslizada se representa como un sistema de tajadas interconectadas mediante modelos viscoelásticos, mientras que su interacción con la superficie de falla se modela mediante un esquema viscoplástico. La formulación empleada se fundamenta en el principio de trabajo y energía, lo que permite evaluar la evolución temporal del sistema ante distintas configuraciones geométricas —alturas de 10 m, 15 m y 20 m; e inclinaciones de 30°, 40° y 45°— así como frente a diferentes propiedades mecánicas del terreno, representadas mediante los parámetros de rigidez (E) y viscosidad (η). Se desarrollaron 60 simulaciones numéricas a partir de las cuales se estimaron la distancia de viaje, las velocidades máximas, las aceleraciones y la presión de impacto de la masa inestable. Los resultados fueron contrastados con relaciones teóricas y empíricas reportadas en la literatura (Yue, 2014; Moncayo & Ávila, 2022), evidenciando discrepancias cuya magnitud depende de la geometría del talud y de los parámetros reológicos adoptados. Además, se identificaron respuestas típicas de sistemas sobreamortiguados en escenarios de alta viscosidad, comportamiento que permite explicar tanto la geometría de las deformadas como la distribución interna de velocidades. El enfoque propuesto constituye una herramienta útil para la caracterización dinámica de masas inestables, con potencial aplicación en estudios de amenaza y riesgo geotécnico. (Texto tomado de la fuente).
Análisis geotécnico de la problemática de inclinaciones de edificios en la ciudad de Bogotá
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Gonzàlez Cuadros, Leidy Johana; Ávila Álvarez, Guillermo Eduardo
En la ciudad de Bogotá, los asentamientos diferenciales constituyen una problemática persistente que afecta la estabilidad estructural, la funcionalidad de las edificaciones, y la calidad de vida de sus habitantes. Con el fin de comprender sus causas, relaciones y consecuencias, esta investigación se orientó a la identificación, recopilación y análisis de información de 190 edificaciones con evidencias de asentamientos diferenciales, distribuidas en distintas zonas de la ciudad. La metodología integró análisis visual, consulta documental y procesamiento geoespacial mediante sistemas de información geográfica, lo que permitió georreferenciar los casos y contrastarlos con insumos técnicos como la zonificación geotécnica de la ciudad, la microzonificación sísmica y estudios recientes de subsidencia, con el fin de establecer patrones y posibles relaciones causales. Este enfoque, permitió identificar zonas de mayor concentración de afectaciones, así como patrones comunes de daños en las edificaciones analizadas, en función de características como la localización, la edad, el número de pisos o el sistema estructural. De esta manera, el estudio ofrece una visión integral de la problemática de la inclinación de las edificaciones en la ciudad y constituye una herramienta útil para la identificación de problemas que se han presentado en el pasado y para orientar mejoras en los procesos de diseño y construcción futuros. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de la durabilidad de las arenitas asfálticas de la mina Picalojo en Guaviare
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-12) Garzón Moreno, Luis Alejandro; Beltrán Calvo, Gloria Inés; Garzón Moreno, Luis Alejandro [0000000151823806]; Grupo de Investigación en Geotecnia Gigun
Este trabajo evalúa la durabilidad de las arenitas asfálticas naturales del yacimiento Picalojo, en el departamento del Guaviare, con el propósito de determinar su viabilidad de uso extensivo como material de construcción para capas de rodadura en vías terciarias de bajo tránsito. La evaluación de la durabilidad se centra en identificar cambios en las arenitas asfálticas y sus componentes, bajo tres escenarios: de referencia o material in situ, de largo plazo en pavimento en servicio y simulado bajo condiciones ambientales en el laboratorio. La metodología incluye, la caracterización física del componente bituminoso obtenido mediante separación por extracción, evaluando propiedades como penetración, ductilidad, punto de ablandamiento y gravedad específica y su variación con el tiempo y exposición a agentes ambientales, como indicadores de la durabilidad. Así mismo, incluye la caracterización petrográfica y mecánica de las arenas asfálticas, mediante ensayos de resistencia a la tracción indirecta y a la pérdida por desgaste en Máquina de Los Ángeles (Cántabro), evaluando los efectos del agua en las propiedades mecánicas. Los resultados muestran que, el desempeño mecánico de las arenas asfálticas tiende a incrementarse con el tiempo debido a cambios en el componente bituminoso y en procesos de cementación que provee en algunos casos el caolín presente en las arenitas asfálticas. También se encontró que, la ausencia de caolín en la matriz mineral aumenta considerablemente su vulnerabilidad a la humedad, comprometiendo la adhesión ligante-agregado bajo condiciones de saturación. Por el contrario, se evidenció que una mayor diversidad mineralógica mejora la estabilidad estructural y la adaptabilidad climática de la mezcla, optimizando la respuesta frente a cargas y entornos tropicales húmedos (Texto tomado de la fuente).
Comportamiento esfuerzo deformación en discontinuidades presentes en rocas debido a fracturamiento hidráulico en yacimientos de hidrocarburos no convencionales
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Mateus Tarazona, Jefferson Said; Tapias Camacho, Mauricio Alberto; Rueda Cordero, Julio Alberto; Tarazona, Jefferson Mateus [0000448559]; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
En el presente trabajo se investiga el comportamiento mecánico de discontinuidades geológicas presentes en el subsuelo cuando se realizan operaciones de fracturamiento hidráulico. Se desarrollaron 2 modelos numéricos de elementos finitos (FEM) utilizando elementos cohesivos para representar las discontinuidades y simular el fracturamiento hidráulico en rocas con permeabilidad intrínseca diferente. Se encontró que la energía de fractura se optimiza en tratamientos de fracturamiento hidráulico realizados en rocas de menor permeabilidad. En la roca de menor permeabilidad se obtuvo: Mayor apertura de fractura, mayor longitud de fractura, mayor desplazamiento de los bordes de fractura, mayor esfuerzo normal en la zona del proceso cohesivo, mayor espesor de la zona en donde se da el proceso cohesivo y menor presión de inyección. En un siguiente nivel de la investigación se incluyó una fractura natural en el modelo, se estableció una metodología para manejar las características topológicas de los elementos cohesivos con el fin de dar continuidad al flujo del fluido en los puntos de intersección de la fractura hidráulica (FH) y la fractura natural (FN) permitiendo la propagación de las dos discontinuidades luego de la intersección. Se encontró que la presencia de la FN en el medio de propagación de la FH genera una caída característica en la presión de inyección que representa una marca dejada por la presencia de la FN. También se encontró que la FN y la FH, en el punto de inyección, sufren un cerramiento por efecto de la propagación simultánea de las dos discontinuidades. Este comportamiento realístico tiene implicaciones significativas para los tratamientos de estimulación en la vida real, teniendo en cuenta que la geometría alcanzada por la FN y la FH son aspectos que condicionan el flujo de los hidrocarburos al controlar el paso de materiales propantes. En el mismo sentido el cerramiento de las discontinuidades puede romper ciertos tamaños de partícula del material propante que ingresó previamente a las discontinuidades (Texto tomado de la fuente).
Evaluación paramétrica de la respuesta mecánica de un sistema de suelo reforzado con geoceldas apoyado sobre suelos finos mediante simulaciones numéricas
(Univesridad Nacional de Colombia, 2025) Cortes Torres, Daniel Alejandro; Pineda Jaimes, Jorge Arturo
El desarrollo de infraestructura sobre suelos blandos, como las arcillas altamente compresibles de la Sabana de Bogotá, exige soluciones técnicas que mejoren la capacidad portante y reduzcan asentamientos. Las geoceldas, estructuras tridimensionales que generan confinamiento lateral y redistribuyen cargas, han demostrado ser una alternativa eficiente y sostenible. Aunque a nivel internacional existen estudios avanzados sobre su comportamiento, en Colombia no se habían documentado análisis con modelación numérica tridimensional realista para suelos finos. Este trabajo presenta una serie de simulaciones en PLAXIS 3D que emplean geometría real tipo panal para representar la interacción suelo-refuerzo. Se analizaron 25 modelos combinando diferentes diámetros de celda (244, 320 y 508 mm), espesores de material granular (20 y 25 cm) y tamaños de placa de carga (0.2 m y 0.4 m). Los resultados mostraron que configuraciones con una relación h/d cercana a 1 optimizan el comportamiento estructural del refuerzo, al activar completamente el confinamiento lateral y mejorar la redistribución de esfuerzos en la base. También se identificaron fenómenos como el punzonamiento o la pérdida de eficiencia por sobredimensionamiento de celdas, posibles de detectar únicamente mediante modelación tridimensional. Para evaluar la eficiencia del refuerzo, se utilizó el Bearing Capacity Ratio (BCR), definido como la relación entre la capacidad portante de un sistema reforzado con geoceldas y la capacidad del mismo suelo sin refuerzo. Se obtuvieron valores de BCR entre 1.5 y 4.5, siendo más eficientes las configuraciones que alcanzaronvalores entre 1.5 y 2.5. Los hallazgos sientan bases técnicas aplicables al contexto colombiano y promueven soluciones más sostenibles en ingeniería geotécnica. En este estudio también se evaluó el desempeño mediante el factor PSR (Percentage Settlement Reduction), que cuantifica la reducción porcentual del asentamiento atribuible al refuerzo con geoceldas. Los resultados muestran que el PSR aumenta con rapidez al incrementar la relación h/d desde valores bajos, por el mayor confinamiento y la rigidez compuesta de la capa; no obstante, alrededor de h/d ≈ 0.7–0.8 aparecen comportamientos decrecientes y, después de ese óptimo, una leve disminución asociada a límites estructurales de celdas de mayor altura (pandeo o pérdida de tensión). En conjunto, se obtuvieron reducciones de asentamiento del 35% al 58%, con valores máximos de hasta 73% en los análisis desarrollados. También se evaluó el desempeño mediante el índice SSR, que refleja la proporción de esfuerzo vertical efectivo transmitido a la subrasante. Se obtuvieron reducciones del 30 % al 45 %, evidenciando la capacidad del refuerzo con geoceldas para disipar cargas y mejorar la eficiencia estructural del sistema (Texto tomado de la fuente).
Análisis paramétrico de grupos de pilotes usados como estructura de estabilización en taludes
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Garzón Espejo, Ronald Steve; Colmenares Montañez, Julio Esteban; García Feria, William Mauricio; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
Se estudió el comportamiento de grupos de pilotes que sirven como estructura de estabilización en taludes que presentan movimientos de remoción en masa activos. El análisis incluyó la generación de modelos computacionales del sistema suelo-pilotes con modelos bidimensionales aplicando el método de las curvas empuje-deflexión, y con modelos tridimensionales aplicando el método de los elementos finitos. Se estudió el desplazamiento y acciones internas del pilote para veintiocho (28) grupos con diferente separación entre pilotes y diferente configuración de las filas (comúnmente se denominan arreglo rectangular y arreglo al tresbolillo). Este análisis incluyó pilotes de sección transversal circular y pilotes de sección cuadrada, un suelo inestable de origen residual y un suelo estable de origen residual con cementación. Los resultados mostraron que un aumento en la separación entre pilotes (en dirección perpendicular al deslizamiento) aumenta la eficiencia del grupo y la fuerza resistente desarrollada por cada elemento, pero también aumentan los desplazamientos y el momento flector actuante. Los pilotes en grupos de una sola fila son más eficientes que en dos filas, pero en un sentido práctico, los grupos en dos filas son más convenientes, pues ofrecen una mayor fuerza resistente y menores deflexiones. La comparación entre el arreglo rectangular y el arreglo al tresbolillo demostró que la segunda opción logra reducir los desplazamientos del suelo en un mayor área del deslizamiento. Los pilotes de sección cuadrada desarrollan un efecto de arco en una extensión menor que los pilotes de sección circular y su eficiencia no aumenta notablemente, pero reducen los desplazamientos del suelo cercano de forma más pronunciada. Lo anterior indica que los pilotes de sección cuadrada se pueden instalar con mayores separaciones para lograr una solución óptima. Se concluyó que una separación centro a centro de cinco veces el ancho del pilote es óptima. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de la calidad de un asfalto colombiano modificado con grano de caucho reciclado y elaborado por vía húmeda en laboratorio para su aplicación en mezclas asfálticas
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-04-21) Rojas Llanos, Andrés Mauricio; Betancourt Cardozo, Ferney; Grupo de Investigación en Geotecnia Gigun
Este trabajo final de maestría se centró en la producción y control de calidad de asfaltos colombianos modificados con grano de caucho reciclado (GCR) por vía húmeda. El estudio se fundamentó en lineamientos técnicos preliminares que resultaron de la recopilación de información normativa y soportes experimentales. Se seleccionaron como materiales base el asfalto 60-70 del CIB y dos productos de GCR de un proveedor nacional a nivel industrial. A partir de mezclas preliminares de prueba se definieron las variables de producción: Tres granulometrías (A, B y C); tres temperaturas de mezclado (130, 160 y 190 °C), tres contenidos de GCR según la granulometría (13, 17 y 21%, Tipo A; 11, 15 y 19%, Tipo B y 9, 11 y 17%; Tipo C); tiempo de reacción de 60 minutos y velocidad de agitación de 1530 RPM. Se configuró un diseño central compuesto y se fabricaron 33 mezclas de asfalto modificado de GCR caracterizadas mediante ensayos de penetración, punto de ablandamiento, viscosidad, recuperación elástica por torsión, resiliencia y envejecimiento en laboratorio TFTOT. Se aplicó la metodología de superficies de respuesta para identificar las regiones óptimas de desempeño físico para cada granulometría determinando condiciones óptimas de fabricación: Tipo A: 17%-175 °C; Tipo B: 16%-175 °C; Tipo C: 13%-175 °C. Las mezclas optimizadas se caracterizaron mediante ensayos físicos y físico-químicos. Se definieron lineamientos técnicos de referencia y se evidenció que la granulometría tiene un impacto directo en la consistencia del ligante modificado recomendándose su implementación tipo A, B y C en clima cálido, templado y frío; respectivamente. (Texto tomado de la fuente).
Análisis Geoestadístico y por confiabilidad para la interpretación del ensayo CPTu en un depósito lacustre del occidente de la sabana de Bogotá
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Rodriguez Bejarano, Julian Felipe; Ávila Álvarez , Guillermo Eduardo
Este estudio propone una metodología integral para la caracterización geotécnica de un depósito lacustre, integrando datos de ensayos CPTu y de laboratorio con herramientas de modelación geoestadística y análisis probabilístico por confiabilidad. A partir del índice de comportamiento del suelo (Ic), se generó un modelo estratigráfico tridimensional mediante Kriging Bayesiano Empírico (EBK), que permitió representar la distribución espacial del subsuelo hasta 25 metros de profundidad e incorporar la incertidumbre asociada a la predicción. La consistencia del modelo fue reforzada mediante análisis mineralógico por difracción de rayos X (DRX), lo cual mejoró la correlación entre unidades geotécnicas y su composición litológica. De manera complementaria, se realizó una calibración local de los coeficientes empíricos Nkt y NΔU, generando intervalos de confianza que representan la variabilidad natural del depósito y permitieron mejorar la estimación de la resistencia al corte no drenado (Su) en condiciones in situ. En paralelo, se llevó a cabo un análisis de confiabilidad estructural aplicado al predimensionamiento de cimentaciones profundas, mediante simulaciones de Monte Carlo basadas en una función de desempeño definida como la diferencia entre la capacidad portante y la carga aplicada. Este enfoque permitió estimar de forma probabilística la probabilidad de falla (Pf) y el índice de confiabilidad (β), aportando herramientas para evaluar el desempeño estructural frente a la variabilidad de los parámetros del suelo. Los resultados obtenidos evidencian el potencial de una metodología que articula modelación geoestadística, calibración empírica y análisis por confiabilidad, contribuyendo a una interpretación más precisa del subsuelo y al fortalecimiento del diseño geotécnico en entornos sedimentarios complejos (Texto tomado de la fuente).
Verificación de la efectividad de la metodología de conservación programada para la malla vial de Bogotá aplicada a cuatro casos de estudio
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-04-21) Herrera Leal, Aixa Gabriel; Beltrán Calvo, Gloria Inés; Grupo de Investigación en Geotecnia Gigun
La conservación de la malla vial de Bogotá representa uno de los mayores desafíos en términos de movilidad, sostenibilidad urbana y eficiencia en el uso de recursos públicos. En este contexto, el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) ha diseñado e implementado una metodología para el diagnóstico, diseño de alternativas y técnicas de intervención aplicables a la conservación programada de pavimentos. Aunque esta herramienta ha sido adoptada formalmente como referencia técnica en diversos contratos y procesos de mantenimiento, no se contaba con una evaluación rigurosa que verificara su efectividad real en la práctica. Este trabajo de investigación se propuso validar dicha metodología mediante el análisis técnico y comparativo de cuatro casos de estudio ubicados en vías arteriales de la ciudad: Avenida Boyacá, Avenida Caracas, Avenida Jorge Gaitán Cortés y la Troncal de la Calle 80. Para cada uno de estos tramos, se recopilaron datos provenientes de los informes de diagnóstico inicial (fase de estudios y diseños) y se compararon con los resultados obtenidos tras la ejecución de las intervenciones (fase de construcción), analizando la evolución de la condición global del pavimento, medida principalmente a través del índice PCI (Pavement Condition Index) y otros indicadores técnicos establecidos por el IDU. El análisis incluyó la evaluación de la pertinencia de las soluciones propuestas en el diagnóstico inicial, su correspondencia con las patologías identificadas, el impacto real de las intervenciones aplicadas en la condición estructural y superficial del pavimento, y los tiempos en los que se realizaron dichas actividades (criterio de oportunidad). La validación de estos aspectos permite no solo determinar si la metodología fue aplicada correctamente, sino también si las decisiones técnicas adoptadas generaron mejoras sustanciales y sostenidas en la funcionalidad de las vías. Los resultados obtenidos muestran que, en la mayoría de los casos, las intervenciones contribuyeron a mejorar la condición de los pavimentos, aunque también se identificaron oportunidades de mejora, especialmente relacionadas con los tiempos de implementación y con la necesidad de ajustar las intervenciones según las características particulares de cada vía. Así, esta investigación contribuye al fortalecimiento de los procesos de gestión de pavimentos del IDU, ofreciendo recomendaciones para optimizar la aplicación de la metodología de conservación programada y mejorar su impacto técnico y operativo en la infraestructura vial de Bogotá. (Texto tomado de la fuente).
Mezclas asfálticas de tipo discontinuo con matriz granular de soporte producidas en caliente para rodaduras bajo condiciones técnicas exigentes
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Urrea Cardenas, Carlos Andrés; Betancourt Cardozo, Ferney
Bajo las condiciones de tránsito, climáticas, geográficas y económicas que caracterizan a Colombia, la red vial primaria del país presenta una baja durabilidad, donde predominan pavimentos flexibles conformados por mezclas asfálticas densas que no satisfacen las exigencias operativas. Estas mezclas, además de su limitada vida útil, presentan deficiencias en términos de seguridad vial, contribuyendo a una alta tasa de accidentalidad, especialmente en escenarios de precipitación intensa. En el contexto internacional, se han desarrollado y aplicado soluciones como las mezclas asfálticas con matriz granular de soporte, del tipo Stone Mastic Asphalt (SMA), las cuales se destacan por su estructura granular abierta, alta estabilidad y excelente desempeño mecánico. Estas propiedades las convierten en una alternativa prometedora para mejorar la durabilidad y seguridad de los pavimentos colombianos, especialmente en corredores sometidos a condiciones de alta carga y clima adverso. Este trabajo analiza la viabilidad técnica de las Mezclas Asfálticas con Matriz Granular de Soporte (MAMGS), considerando tres granulometrías SMA (19 mm, 12,5 mm y 9,5 mm). Se emplearon materiales colombianos: agregados pétreos, ligante asfáltico y fibras estabilizantes, suministrados por proveedores nacionales. Se llevaron a cabo ensayos de caracterización de materiales y pruebas de comportamiento mecánico para evaluar parámetros como estabilidad y flujo Marshall, resistencia al ahuellamiento, susceptibilidad a la humedad y escurrimiento de ligante, con el fin de verificar el desempeño de estas mezclas bajo condiciones locales. Los resultados obtenidos permiten establecer un punto de partida para la adopción de esta tecnología en Colombia, contribuyendo a la construcción de una infraestructura vial más segura, durable y eficiente. Tal como lo demuestra su uso exitoso en otros países, la implementación de mezclas SMA podría representar una solución efectiva para capas de rodadura en vías sometidas a altos requerimientos técnicos, mejorando la estabilidad a altas temperaturas, la resistencia al desgaste, el comportamiento estructural y la seguridad frente al deslizamiento, lo cual se traduce en una reducción del índice de accidentalidad y en la generación de corredores viales más seguros y sostenibles. (Texto tomado de la fuente).
Influencia del contenido de materia orgánica en la resistencia al corte residual de la arcilla de Bogotá
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Rodríguez Ramírez, Daniel Felipe; Colmenares Montañez, Julio Esteban; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
Se realizó un estudio experimental de la resistencia al corte residual de las arcillas de Bogotá con alto contenido de materia orgánica (CMO). Para lo anterior, se desarrolló un equipo de corte anular, diseñado para evaluar la resistencia al corte de las arcillas a grandes desplazamientos. Las muestras analizadas fueron extraídas del campus de la Universidad Nacional de Colombia y caracterizadas física, química y mineralógicamente con el objetivo de evaluar su comportamiento mecánico. Los resultados obtenidos mostraron que el alto CMO de las muestras analizadas aumentó el contenido de agua natural y los límites de consistencia mientras que disminuyó la gravedad especifica debido a su estructura porosa y su baja densidad. El CMO no influye directamente el ángulo de resistencia pico (𝜙), manteniéndose aproximadamente constante; mientras que la cohesión aparente (𝑐′) tiende a disminuir a medida que aumenta el CMO. Respecto a la resistencia residual se identificó una disminución significativa con el incremento del CMO. El coeficiente de resistencia residual (𝜏𝑟/𝜎′) disminuyó hasta un 40% y en ángulo de resistencia residual (𝜙 ) disminuyó un 20% con un aumento de 38% del CMO. La materia orgánica no fibrosa reduce la fricción interna entre las partículas de arcilla, disminuyendo los puntos de contacto y, por ende, la resistencia al deslizamiento de las partículas de suelo. Adicionalmente, comparando los parámetros de resistencia al corte residual con resultados obtenidos en estudios previos, se identificó que la arcilla con alto CMO no sigue las tendencias de comportamiento observadas en otros suelos arcillosos. A diferencia de los suelos convencionales, en las arcillas de Bogotá con alto CMO, un mayor contenido de fracción de arcilla se asocia con una mayor resistencia al corte residual. Esta singularidad implica que las correlaciones propuestas en otros contextos no son aplicables, identificando la necesidad de estudios locales específicos. Finalmente, la aplicación y calibración de un modelo constitutivo de daño permitió predecir eficazmente el comportamiento de las arcillas de Bogotá bajo grandes desplazamientos de corte. Suelos con alto CMO presentan una rigidez cortante y desplazamientos de cedencia significativamente menores comparados con suelos con bajo CMO, lo que resulta en una rápida degradación de la resistencia al corte y una transición rápida hacia el estado residual. Lo anterior tiene implicaciones en el diseño, análisis y construcción de proyectos geotécnicos en suelos con altos CMO, puesto que una menor resistencia residual puede comprometer la estabilidad y seguridad de estas obras. (Texto tomado de la fuente).
Estudio preliminar de susceptibilidad por deslizamientos submarinos en el Caribe colombiano
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Rodríguez Contador, David Styman; Ávila Álvarez, Guillermo Eduardo
En Colombia se han realizado múltiples estudios de estabilidad de laderas y análisis de susceptibilidad, amenaza y riesgo por procesos de remoción en masa en zonas continentales, pero son escasos los estudios de estabilidad en relieves submarinos. Con el fin de comprender mejor las condiciones generales de estabilidad en estos ambientes, en la presente investigación se realizó un estudio preliminar de susceptibilidad a deslizamientos submarinos en un sector denominado la Cuenca Sinú Offshore, frente a las costas del Caribe colombiano, donde se dispone de información base, ya que se proyecta la exploración de hidrocarburos en un área de 15.530 km². El estudio se lleva a cabo a una escala de 1:50.000 y tiene como base el modelo de elevación digital, la geología, la geomorfología y la densidad de fallas en la región. Ante la falta de información detallada, se desarrolló una cartografía geológica fundamentada en datos estratigráficos y estructurales, complementada con un análisis geomorfológico basado en estudios previos. Estas variables se integran para establecer relaciones estadísticas con factores condicionantes, permitiendo identificar áreas con mayor susceptibilidad a inestabilidad. Para la zonificación de susceptibilidad, se aplican los métodos bivariados de Peso de Evidencia y el Valor de Información, combinados con unidades de condición única. Se construyen cinco combinaciones de variables, validadas a través de curvas de éxito, y se selecciona la combinación que mejor coincida con el inventario de procesos. Finalmente, se definen los intervalos de susceptibilidad alta, media y baja mediante un análisis de distribución de frecuencias. Este estudio preliminar proporciona una base sólida para la zonificación de deslizamientos submarinos en la Cuenca Sinú Offshore (Texto tomado de la fuente).
Implementación del método del punto material con formulación acoplada de doble fase para aplicaciones geotécnicas bajo cargas estáticas
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Caro Gonzalez, Wilson Guillermo; Tapias Camacho, Mauricio Alberto; León Vanegas, David Eduardo; Geotechnical Engineering Knowledge and Innovation Genki
La modelación numérica de problemas de grandes deformaciones en Geotecnia presenta diversos desafíos numéricos debido a las limitaciones inherentes de los métodos comúnmente empleados. Estos métodos suelen utilizar mallas de discretización bajo una formulación Lagrangiana, lo que conlleva problemas de distorsión en el caso de grandes deformaciones. Alternativamente, utilizan términos convectivos en las derivadas materiales al emplear formulaciones Eulerianas, lo que añade complejidad y un alto costo computacional para resolver las ecuaciones de movimiento. Además, la naturaleza multifase de los materiales térreos requiere simular el aumento y la disipación de las presiones de poros de la fase líquida, dependiendo de las condiciones de drenaje, la velocidad de aplicación de cargas y las propiedades hidromecánicas inherentes de los suelos. Estos aspectos físicos, junto con los desafíos numéricos mencionados, incrementan la complejidad de la modelación numérica de los procesos de esfuerzo-deformación en condiciones de falla y post-falla en una amplia gama de problemas geotécnicos. Recientemente, el Método del Punto Material (MPM) ha emergido como una herramienta poderosa para abordar estos complejos problemas geotécnicos. Este método combina las ventajas de las descripciones Lagrangiana y Euleriana y permite una formulación multifase, ideal para simular comportamientos hidromecánicamente acoplados en los suelos. Este trabajo presenta una implementación, validación y aplicación de una formulación hidromecánicamente acoplada recientemente desarrollada, conocida en la literatura del MPM como "de doble fase y único punto". El código desarrollado se basa en una formulación dinámica explícita que facilita la resolución de problemas geotécnicos de grandes deformaciones en una condición plana de deformación, bajo cargas estáticas, permitiendo simular el aumento y la disipación de la presión de poros. La implementación se realizó en el lenguaje de programación Python utilizando código abierto y se basó en una versión inicial del código desarrollado para el MPM de una sola fase material, conocido como MPM - UN. Además, este desarrollo tiene un propósito pedagógico y busca facilitar futuras mejoras y avances computacionales en el código, promoviendo el uso de métodos numéricos en proyectos futuros y trabajos académicos dentro de la línea de investigación en modelación numérica en Geotecnia de la Universidad Nacional de Colombia (Texto tomado de la fuente).

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