Thesis:

3D numerical analysis of pile-supported excavations under bidirectional seismic loading

Los sistemas de sostenimiento con pilotes anclados discontinuos se utilizan con frecuencia en excavaciones profundas temporales en Santiago de Chile, debido a las condiciones geológicas caracterizadas por suelos gravo-arenosos rígidos y un nivel freático profundo. Esta investigación presenta un estudio integral que incluye el desarrollo de un modelo 3D para simular este tipo de excavaciones con pilotes anclados discontinuos. Se emplea el modelo constitutivo HS-Small para replicar con precisión las propiedades del suelo gravoso de Santiago, utilizando parámetros calibrados en base a ensayos geofísicos y de laboratorio de investigaciones previas. El objetivo principal del estudio es realizar un análisis dinámico utilizando dos ondas tipo Ricker y ondas sísmicas aplicadas en dos direcciones. Este análisis busca simular eventos sísmicos reales y evaluar la integridad estructural de los sistemas de sostenimiento bajo tales condiciones. Se emplean técnicas computacionales avanzadas para modelar con precisión el comportamiento de estos sistemas. Además, los resultados de los análisis dinámicos se comparan con las normativas chilenas para evaluar el desempeño estructural. Esta comparación es clave para determinar si las normas son conservadoras y si los sistemas cumplen con los criterios de seguridad y rendimiento requeridos. Los resultados obtenidos de los análisis dinámicos y la comparación con las normativas chilenas aportan información valiosa sobre el comportamiento y la eficacia de los sistemas de pilotes anclados discontinuos bajo cargas dinámicas. Se observa que los pilotes ubicados en esquinas experimentan menores desplazamientos y fuerzas internas, pero mayores empujes de suelo. Además, en algunos escenarios, las presiones del suelo inducidas dinámicamente superan las calculadas por la normativa, lo que sugiere oportunidades de mejora en las prácticas de diseño.

Discontinuous anchored piling support systems are frequently utilized in temporary deep excavations in Santiago de Chile due to the geological conditions characterized by stiff gravelly soil and a deep groundwater table. This research presents a comprehensive study involving the development of a 3D model to simulate such excavations supported by discontinuous anchored piles. The HS-Small constitutive model is employed to accurately replicate the properties of Santiago’s gravel soil, with parameters calibrated based on geophysical and laboratory experiments from previous research. The main objective of this study is to conduct a dynamic analysis utilizing two Ricker wavelets and seismic waves, applied in two directions. This analysis aims to simulate real-world seismic events and assess the structural integrity of support systems under such conditions. The study employs advanced computational techniques to model these systems' behavior accurately. Additionally, the results from these dynamic analyses are compared with Chilean standards to evaluate the performance of the support systems. This comparison is essential to determine whether the standards are conservative and to ensure that the systems meet the required safety and performance criteria. The findings derived from the dynamic analyses and the comparison with the Chilean standards offer valuable insights into the behavior and effectiveness of discontinuous anchored piling support systems under dynamic loading conditions. The results indicate that corner piles experience lower displacements and internal forces, but higher soil thrust. Additionally, the dynamically induced soil pressures in some scenarios exceed those calculated by the standards, highlighting areas for potential improvement in design practices.