Simulación Numérica de Diques de Protección contra Caídas de Rocas en Suelo Natural
Autores: Vigna, Stefano; Marchelli, Maddalena; De Biagi, Valerio; Peila, Daniele
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación Numérica de Diques de Protección contra Caídas de Rocas en Suelo Natural
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Eventos de caída de rocas
Dispositivos de mitigación
Terraplenes de protección contra caídas de rocas
Análisis paramétrico
Mecanismos de fallo
Consideraciones de diseño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los eventos de caída de rocas representan un peligro significativo en regiones montañosas, poniendo en riesgo la seguridad humana y la infraestructura crítica. Existen varios dispositivos de mitigación, entre los cuales se encuentran los terraplenes de protección contra caídas de rocas (RPE) ubicados en suelo natural, que son obras de defensa pasiva adecuadas para eventos de alta energía y alta frecuencia. Actualmente, se ha realizado una investigación limitada en esta área, siendo el estándar austriaco ONR 24810 el único método de diseño codificado. Se desarrolló un análisis paramétrico que involucra tanto la geometría del RPE como las características del impacto mediante el código FEM Abaqus/Explicit, con un total de 2270 casos. La investigación tiene como objetivo identificar las condiciones bajo las cuales los RPE detienen efectivamente los bloques en caída, centrándose en dos mecanismos de fallo: el paso del bloque sobre el RPE después de impactar el banco del lado aguas arriba y el colapso estructural del RPE. Además, se explora la interacción entre los RPE y sus fundaciones durante el impacto. Los resultados proporcionan valiosos conocimientos sobre el comportamiento dinámico de estas estructuras. En términos de consideraciones de diseño, este estudio ofrece ecuaciones analíticas para cuantificar la profundidad del cráter y el estrés en la fundación inducido por el impacto. Además, se desarrollan gráficos de diseño para evaluar la verificación del paso del bloque y la verificación del colapso estructural.
Descripción
Los eventos de caída de rocas representan un peligro significativo en regiones montañosas, poniendo en riesgo la seguridad humana y la infraestructura crítica. Existen varios dispositivos de mitigación, entre los cuales se encuentran los terraplenes de protección contra caídas de rocas (RPE) ubicados en suelo natural, que son obras de defensa pasiva adecuadas para eventos de alta energía y alta frecuencia. Actualmente, se ha realizado una investigación limitada en esta área, siendo el estándar austriaco ONR 24810 el único método de diseño codificado. Se desarrolló un análisis paramétrico que involucra tanto la geometría del RPE como las características del impacto mediante el código FEM Abaqus/Explicit, con un total de 2270 casos. La investigación tiene como objetivo identificar las condiciones bajo las cuales los RPE detienen efectivamente los bloques en caída, centrándose en dos mecanismos de fallo: el paso del bloque sobre el RPE después de impactar el banco del lado aguas arriba y el colapso estructural del RPE. Además, se explora la interacción entre los RPE y sus fundaciones durante el impacto. Los resultados proporcionan valiosos conocimientos sobre el comportamiento dinámico de estas estructuras. En términos de consideraciones de diseño, este estudio ofrece ecuaciones analíticas para cuantificar la profundidad del cráter y el estrés en la fundación inducido por el impacto. Además, se desarrollan gráficos de diseño para evaluar la verificación del paso del bloque y la verificación del colapso estructural.