Ingeniero Civil / El objetivo de esta memoria es estudiar el diseño de dos estructuras de albañilería confinada con perfiles de acero ya construidas en Chile. Para ello es necesario considerar particularidades como la conexión entre el marco de acero y la albañilería y el refuerzo horizontal dentro del muro de albañilería. Además, estudiar la influencia de la no linealidad de los materiales tanto albañilería como acero en el comportamiento global y la metodología de análisis no lineal que mejor representa el comportamiento real de la estructura. La práctica usual para el diseño de estas estructuras es considerar solo el marco de acero como elemento resistente obviando por completo la influencia del relleno de albañilería lo cual a partir de la evidencia internacional puede provocar efectos no deseados en el desempeño de la estructura además de una estructura sobre dimensionada. Se realizaron modelos en elementos finitos de un muro de albañilería de confinada con perfiles de acero en el software DIANA emulando la geometría y propiedades iniciales de un ensayo experimental realizado por la Universidad de Osijek el año 2012 para posteriormente calibrar el modelo con los resultados de este ensayo. Una vez calibrado se incluye el refuerzo horizontal y los conectores entre el muro y el marco para conocer la influencia de estos. Se realizan modelos simplificados en el software ETABS ya que éste es el software más usado en Chile para el diseño estructural. A partir de los modelos en DIANA se concluye que la inclusión de conectores y de refuerzo horizontal genera un aumento similar en la carga máxima. El marco a tope no es un buen sistema debido a su baja carga máxima comparada con los modelos con inclusiones. No fue posible obtener el comportamiento post peak en los modelos con inclusiones realizados en DIANA debido a limitaciones en el código del material para representar la albañilería lo que se ve reflejado en una baja ductilidad que con a la presencia del marco de acero no debiese ocurrir. Al comparar la rigidez obtenida entre el modelo en ETABS considerando la albañilería como material no lineal y el ensayo experimentan se observa una diferencia de un 7%. En las estructuras analizadas, al considerar los muros los elementos estructurales cumplen con los requisitos normativos de Chile.

Ingeniero Civil / Chile es uno de los países más sísmicos del mundo, con un sismo de magnitud 8.0 cada 10 años dentro del país. Estos sismos generan daños variados dependiendo del tipo y materialidad utilizada. De manera recíproca, se puede estimar los daños esperados en estructuras para sismos según su magnitud mediante métodos de modelación variado. La realización de modelación y requiere la correcta caracterización de los materiales en programas computacionales, para lograr una simulación válida del comportamiento del material. La albañilería es un material ampliamente usado en el país, siendo utilizado en cerca de un 40% de las estructuras al año 2002, y en el mundo. Como material de construcción es uno de los más antiguos a nivel mundial, pudiendo encontrarse estructuras existentes desde las primeras épocas de la historia. Es debido a lo anterior que la albañilería presenta gran variabilidad histórica, variabilidad que se incluye a la propia de la fabricación del material observada entre materiales de un país y otro. Debido a lo anterior se debe utilizar ensayos con materiales existentes dentro del país, y de igual manera, la modelación debe seguir los resultados obtenidos en esos ensayos. Los ensayos utilizados fueron recopilados por Marín (2009) y realizados por Sepúlveda (2003) donde se estudió la influencia de la armadura en la resistencia a la carga lateral de un muro corto de albañilería armada. En estos ensayos se obtuvo la curva de capacidad (o de carga horizontal vs deformación), así como detalle del estado de fisuración en la carga máxima. En este estudio se calibran los modelos de materiales para replicar esos resultados experimentales. La calibración se realizó en el software DIANA FEA. Se estudió un modelo de material llamado Rankine Hill anisotropy, que puede ser utilizado en albañilería y otros materiales anisotrópicos y no lineales. Se muestra igualmente un análisis de sensibilidad de los parámetros del modelo de Rankine Hill, antes de entregar los resultados de la calibración, los parámetros utilizados, y curvas de capacidad, así como el comportamiento del muro de corte.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Los muros de albañilería son elementos estructurales utilizados generalmente en viviendas de bajo números de pisos en Chile. Dada su configuración estructural, éstos presentan fallas por corte ante los eventos sísmicos del país, por lo que es relevante contar con herramientas simples que permitan estimar correctamente la capacidad de los muros a este esfuerzo. Se utiliza un modelo simple basado en el trabajo de Kaseem y Elsheikh (2010) y posteriormente modificado por Melo (2017) para elementos de hormigón armado, donde el alma del muro se considera como un conjunto de pequeños bloques con esfuerzos constantes a lo largo de los ejes principales. Se utiliza un ángulo fijo del puntal a compresión, dónde la dirección principal de tensiones es igual a la de deformaciones. El hormigón se analiza mediante un modelo biaxial de tensiones, donde existe una pérdida de rigidez y resistencia del puntal a compresión debido a las tracciones. El acero sigue una ley elasto-plástica perfecta. En este trabajo de título se realizan las modificaciones pertinentes para adaptar el modelo a la albañilería. Para la compresión y tracción se utiliza la resistencia prismática del paño (y una fracción de ésta, respectivamente), que debido a la anisotropía del material, se degradan de acuerdo al ángulo que forme la carga con la junta horizontal de mortero. Se determinan deformaciones unitarias en la compresión máxima y en la tracción última, y una nueva degradación del material debido al estadio biaxial de tensiones. Finalmente, se agrega un modelo para determinar fallas por adherencia y las fallas por flexión o flexo-compresión. Para validar el modelo cerrado tipo panel, se utiliza una base de datos de 41 ensayos de muros de albañilería armada y 12 de albañilería confinada, donde se compara la razón entre el corte obtenido por el modelo y la resistencia de ensayo, entregando un promedio y un coeficiente de variación (COV) de 1.01 y de 0.14 respectivamente para muros armados y 1.03 y 0.13 para muros confinados, mostrando un desempeño satisfactorio. La inspección por fallas a partir de fotografías entrega un porcentaje de acierto del 75%. El análisis de tendencias generales revela que se tiene una baja dependencia a cada uno de los parámetros estudiados. Al comparar el modelo tipo panel cerrado desarrollado en este trabajo de título con modelos simples de la literatura, se puede observar que éste presenta uno de los más asertivos, en cuanto a precisión en el promedio y en la dispersión de los datos. Es por esto que se valida el modelo como una herramienta útil para determinar la capacidad al corte en muros de albañilería armada y confinada.

Ingeniero Civil / El objetivo principal de esta memoria es la generación de una herramienta computacional que permita obtener automáticamente curvas de fragilidad de cualquier tipo de estructura que sea modelada lineal o no-linealmente en el programa Sap2000 (o sus equivalentes en Etabs, CSI bridge, etc.), y que contemple el nivel de detalle que uno desee en conformidad a las herramientas disponibles en el programa. La herramienta computacional es implementada en MATLAB permitiendo seleccionar del catálogo integrado de registros sísmicos del CSN y de RENADIC una serie de eventos previamente filtrados (tipo de suelo, zona sísmica, magnitud, PGA, etc.), computar la respuesta sísmica tiempo-historia de la estructura empleando comandos OAPI de Sap2000, extraer sus resultados y post-procesarlos para obtener una curva de fragilidad empleando el método de máxima verosimilitud (MLE). Es decir, obtener una curva que permita establecer la probabilidad de excedencia de ciertos niveles de desempeño (que puede ser definida por el desplazamiento relativo de entre piso en conformidad a los niveles sugeridos por Astroza (2014) para albañilería confinada) con cualquier parámetro sísmico de interés que caracterice a los registros sísmicos seleccionados (Ia, PGA, PGV, PGD, PD, PDh, CVA, Ih, Sd, Sa, etc.). En términos concretos, las entradas de la herramienta computacional son un archivo *.s2k (modelo en Sap2000 de la estructura), los criterios de filtro de registros sísmicos y la indicación de como caracterizar el nivel de desempeño en función de la respuesta sísmica obtenida. Cabe mencionar que por ahora, la herramienta computacional implementada obtiene curvas de fragilidad que consideran únicamente la variabilidad de los registros sísmicos y excluye la variabilidad de otros parámetros que describen su comportamiento estructural (variación de resistencia, parámetros dinámicos, distribución de masa, contemplación de diversos sistemas estructurales, densidad de muro, calidad de materiales, interacción suelo-estructura, etc.). Se emplea esta herramienta computacional para determinar la curva de fragilidad de una estructura de albañilería confinada de cuatro pisos, que ha sido ampliamente estudiada por el DIC (edificio de comunidad Andalucía con base fija) y que permite un cierto nivel de calibración, la cual es modelada a través de un modelo de marco equivalente, considerando comportamiento elástico-lineal o comportamiento no-lineal a través de elementos de plasticidad concentrada del tipo link que permiten incorporar la respuesta histerética de sus muros. A partir de estos criterios, las curvas obtenidas permiten definir que sismos (con un PGA superior a 5%g) superan diversos niveles de desempeño sísmico y analizar que parámetro sísmico entrega una menor dispersión en relación a los desempeños determinados del modelo en Sap2000. Se explica en detalle la metodología necesaria para la implementación de este tipo de análisis con el fin de continuar los estudios sobre curvas de fragilidad empleando las rutinas desarrolladas con el objetivo futuro de estudiar otros tipos de estructuras e incluir efectos no modelados como la variación del amortiguamiento visco-elástico o la interacción suelo-estructura. Se remarca la falta de registros y la necesidad de complementar la base con registros espectro compatibles a partir de ecuaciones predictivas de movimiento del suelo (GMPE), para así poder mejorar la fiabilidad del estudio de curvas de fragilidad.