Ingeniera Civil, Mención Estructuras / Las tecnologías para la rehabilitación de estructuras dañadas resultan de especial relevancia en países sísmicos. En el caso de estructuras frágiles de hormigón armado y de albañilería se han estudiado diferentes sistemas de reparación estructural, en busca de un refuerzo cuyas propiedades sean compatibles con las del sustrato y que restituyan la integridad y recuperen o aumenten de buena manera la capacidad portante de los elementos. El objetivo principal del presente trabajo de título consiste en el estudio de la metodología de diseño de uno de estos sistemas de refuerzo, sistema conocido como FRCM*. Este tipo de refuerzo es un material compuesto, constituido por aglomerante cementíceo como matriz y malla de fibras minerales como refuerzo, el cual se adhiere externamente a los elementos de hormigón armado, con mínima alteración arquitectónica. Este sistema de refuerzo es considerado como una solución prometedora para la recuperación de estructuras dañadas. En este trabajo se realiza primeramente una revisión bibliográfica de manera de contextualizar los avances y las principales características del refuerzo y comparar con el método actualmente en uso, refuerzo conocido como FRP**, variante del cual surge el desarrollo del FRCM. Uno de los objetivos de esta memoria es el estudio la precisión del método de diseño, que se realiza a partir de las disposiciones que establece el manual de diseño ACI 549, para elementos representativos de vigas y columnas a partir de resultados experimentales obtenidos de estudios de laboratorios de otros autores. De estos análisis comparativos se concluye que la norma de diseño cuantifica de manera conservadora los aumentos de capacidad de los elementos. Como aplicación de la metodología a un caso práctico, se estudia el diseño del refuerzo FRCM para una estructura real, que ha sufrido deterioro en su manto, con agrietamiento y deslaminación. Se trata de una chimenea de hormigón armado perteneciente a una termoeléctrica de carbón, ubicada en Ventanas, V región. Se propone realizar la consolidación del manto exterior, lo que permite llevar la estructura a su estado original, recuperando la capacidad estructural y prolongando su período de servicio. *FRCM: Fabric Reinforced Cementitious Matrix **FRP: Fiber Reinforced Polymer

La presente investigación tuvo como propósito el análisis del proceso de gestión de procura de equipos de encofrado y apuntalamiento aplicado en la construcción de puentes de 50m de altura, tomando como caso de estudio el Puente Balcones de Chilina. Para el presente estudio se realizaron recorridos, observaciones e inspecciones de campo, con el fin de analizar las diferentes variables que permitan desarrollar un plan de mejora de la gestión de procura del encofrado y apuntalamiento. Es una investigación de tipo deductiva y analítica. Se procedió a diagnosticar la situación real que presentó el déficit de la gestión inoportuna de equipos de encofrado y apuntalamiento necesarios para la ejecución de la obra. Con el estudio realizado se pudo determinar que la optimización del proceso de gestión de procura del encofrado y apuntalamiento beneficia el logro del alcance dentro del cronograma, costo y calidad proyectados. / The purpose of this investigation is analyze the procurement process of form work systems and shoring systems in the construction of 50m height bridges as the case study of Puente Balcones de Chilina. For this study walk downs, visits and field inspections took place in order to analyze the several variables which allow to develop a plan to improve the procurement process of the form works and shoring. The nature of this investigation is deductive and analytic. With this study, we were able to determine that the improvement of the procurement process of the form and shoring will provide benefits to the schedule, cost and quality of the scope of work. / Trabajo de investigación

Ingeniero Civil / Los arriostramientos convencionales de acero se pandean en compresión y se fracturan en pocos ciclos. Por dicho motivo se propone como elemento de protección sísmica, un arriostramiento de pandeo restringido que usa un material no tradicional para confinar el elemento de acero con el fin de evitar el pandeo. Este trabajo tiene como objetivo estudiar experimentalmente el comportamiento de un arriostramiento de pandeo restringido por un material no tradicional ante solicitaciones monotónicas y cíclicas. El ensayo consiste, básicamente, en imponer a los arriostramientos desplazamientos monotónicos o cíclicos, alternadamente de tracción y compresión, a niveles crecientes de amplitud hasta llegar a la falla del elemento. Además se verifican las propiedades dinámicas (módulo de corte G y amortiguamiento β) del elastómero utilizando una máquina para ensayar probetas a corte directo y las propiedades mecánicas del núcleo de acero. Se fabrican 4 probetas con distintas configuraciones del tubo exterior y de la interfaz entre el núcleo y el material confinante. La primera consta de un tubo cuadrado, una interfaz no adherida o unbonded; la segunda consta de un tubo cuadrado, una interfaz unbonded; la tercera consta de un tubo cuadrado, una interfaz adherida o bonded y la cuarta consta de un tubo exterior cuadrado con tapas en sus extremos, una interfaz unbonded. A la primera se le aplica una acción monotónicamente creciente y a las otras tres acciones cíclicas crecientes en magnitud. Se concluye que el nuevo material confinante restringe parcialmente el pandeo del núcleo de acero, los ciclos de histéresis presentan mayor capacidad en tracción que en compresión, en tracción se observa la fluencia del acero y los arriostramientos tienen capacidad de disipación de energía. Además, el peso del prototipo es menor que los arriostramientos rellenos con mortero de hormigón, lo que avala continuar con el estudio de estos prototipos. Esta investigación es financiada por el proyecto CA13I10026 del Programa IDeA Fondef Conicyt.

Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo de título es reproducir los acelerogramas observados en superficie sobre distintos tipos de suelo durante el terremoto de Tohoku de 2011. Primero, se implementa la metodología estocástica de falla finita propuesta por Otárola y Ruiz (2016) para generar registros de aceleración en el basamento rocoso de los sitios a partir del modelo de ruptura del terremoto propuesto por Kurahashi e Irikura (2011). Este método genera acelerogramas sintéticos en dos componentes horizontales ortogonales y en la vertical, considerando ondas sísmicas compresionales y de corte, polarizadas en la horizontal SH y en la vertical SV. Posteriormente, estas ondas sísmicas se propagan a través del suelo mediante el uso de funciones de transferencia que se deducen a partir del Método de Rigidez desarrollado por Kausel (1981). Los registros sintéticos de aceleración obtenidos en este trabajo capturan los impulsos asociados a las asperezas del modelo de ruptura. Además, se logran simular apropiadamente los espectros de respuesta observados en la base de las estaciones y se verifica la proporcionalidad de la amplificación respecto a su rigidez. Al incorporar el efecto de sitio a través de las funciones de transferencia, se verifica que las componentes horizontales se amplifican en las mismas frecuencias que el registro observado y con la misma amplitud. Sin embargo, aunque la componente vertical captura razonablemente la magnitud de las aceleraciones, no ajusta las frecuencias donde ocurren los peaks de energía. La metodología propuesta en este trabajo contempla fundamentos físicos de la propagación de ondas sísmicas, tanto en la corteza terrestre como en su superficie, logrando reproducir la evolución temporal del registro sísmico, lo que es fundamental en problemas como el análisis no lineal de estructuras.

Con la utilización de una nueva generación de telescopios robóticos se ha hecho posible la observación sincronizada de objetos desde cualquier lugar del planeta. Un problema aun no resuelto es el diseño de domos para este tipo de telescopios, los que deben resistir ráfagas de viento, nieve, terremotos, suciedad, radiación solar y variación de temperatura entre otros fenómenos. El objetivo de este trabajo es poder seleccionar el mejor tipo de domo existente en el mercado, para poder albergar a un telescopio robótico con un espejo de 50 cm de diámetro y toda su instrumentación, basándose en el comportamiento mecánico de la estructura frente a las condiciones adversas que debe soportar en el Cerro Tololo, La Serena, Chile. En donde se incluyeron cargas de nieve, gradiente térmico con radiación solar y cargas de viento. Se estudiaron 4 modelos de domos: 2 con un sistema de gajos rotatorios que permiten la apertura y cierre de la cúpula; y 2 con una estructura que permite la rotación total de esta con respecto a su eje vertical. Dentro de los domos con gajos, se realizó el estudio de un modelo construido 100% con fibra de vidrio y otro con una estructura metálica en su interior; dentro de los domos con estructura giratoria, se estudio un modelo construido 100% con fibra de vidrio y otro con su cubierta de aluminio. Parte importante del estudio se realizó a través del método de elementos finitos usando el software computacional COMSOL Multiphysics 3.5a para el estudio térmico y mecánico estructural; además, se utilizó el software Fluent 6.2.16 para el estudio fluido dinámico. Los resultados obtenidos mostraron que los domos con estructura giratoria según su eje vertical, presentan esfuerzos internos menores que los domos con sistema de gajos, para todas las cargas externas aplicadas. El domo de aluminio presento una concentración de esfuerzos similar al de fibra de vidrio, en términos de magnitud máxima, a pesar de que se consideró un espesor de 2 mm menor que el de fibra. El domo con gajos con estructura metálica interna, presentó un mejor comportamiento mecánico que el domo con gajos construido 100% con fibra de vidrio, para todas las simulaciones, sin embargo, el costo de construcción de la estructura es menor para este último. El gradiente térmico y la radiación solar presente en la zona no generaron concentración de esfuerzos considerables para la estructura.

Realiza el análisis comparativo entre los materiales conocidos como concreto simple y el concreto liviano con perlitas de poliestireno a través de unidades de albañilería para saber cuál se comporta mejor ante propiedades específicas, que son reducción de peso, aislamiento térmico y acústico. Teniendo además los siguientes objetivos específicos; medir propiedades de resistencia, peso y densidad del concreto convencional y del liviano con perlitas de poliestireno a través de métodos de ensayos estandarizados correspondientes para ambos tipos de concreto, así como construir probetas y bloques de concreto liviano con perlitas de poliestireno expandido que cumplan con la normativa correspondiente para el análisis comparativo y como proyecto de aplicación del material analizado. Asimismo, explicar las propiedades de aislamiento térmico y acústico mediante ensayos a un bloque de concreto liviano y con resultados ya obtenidos de concreto simple en reducidos ambientes para analizar que material presenta un mejor comportamiento como aislante térmico y acústico y por último elaborar un análisis FODA, así como una comparación de beneficios, pérdidas y costos con la utilización de cada tipo de material al ser utilizado para las propiedades estudiadas

La presente tesina consiste en la aplicación del método PCI para determinar el Índice de Condición de Pavimento en el Jr. José Gálvez. Exactamente 6929.25 m2 o 842.20 metros lineales de pista de concreto asfaltico han sido estudiados a detalle para identificar las fallas existentes y cuantificar el estado de la vía. La tesina se ha dividido en seis capítulos. En el primer capítulo se titula planteamiento metodología, donde se describe el problema, los objetivos, la justificación, la hipótesis y la metodología de trabajo a utilizar. En el segundo capítulo se define el concepto de pavimento, tipos, comportamiento de los pavimentos y termina con el tema de mantenimiento y rehabilitación de pavimentos. El tercer capítulo se describe en que consiste una evaluación de pavimentos y que tipos existen. El cuarto capítulo describe las fallas más comunes, los niveles de severidad, forma de medición y las medidas de reparación de los pavimentos flexibles. En el quinto capítulo se explica el método de PCI, dando una definición de este, los materiales e instrumentos usados, el procedimiento de inspección y el cálculo del PCI de un pavimento flexible. En el último capítulo se describe la zona de estudio y se presenta la aplicación del método del PCI a una vía. Se realiza un análisis a los resultados y se propone un presupuesto de mantenimiento y rehabilitación del pavimento evaluado. Se finaliza dando las conclusiones y recomendaciones.

Ingeniero Civil Mecánico / El método de elementos finitos se utiliza ampliamente en el análisis del comportamiento estático y dinámico de estructuras. Sin embargo, en muchos casos los resultados obtenidos por elementos finitos difieren considerablemente de los datos medidos en el modelo real. El proceso de ajuste de modelos busca corregir estas imperfecciones del modelo numérico, minimizando la diferencia de los datos calculados en relación a los datos experimentales. A través de esto, se busca la generación de modelos confiables a partir de ajustes paramétricos en los mismos, es decir, validar modelos numéricos para poder representar comportamientos dinámicos a través de ellos. En este trabajo de título se busca estudiar el posible uso de frecuencias de anti-resonancia en el ajuste de modelos de elementos finitos. Específicamente, se abordará el caso de una estructura aeronáutica (modelo similar al GARTEUR SM-AG19) la que se encuentra disponible en el laboratorio de sólidos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Con el fin de adquirir experiencia y manejo en la metodología, primero se realizó un ajuste para una barra simple y posteriormente para la estructura aeronáutica. Una primera tarea consistió en la construcción de un modelo en elementos finitos que representara a cada estructura. Estos modelos se realizaron a través del toolbox SDTools de Matlab. Luego, para el montaje experimental se definieron y prepararon los materiales y herramientas necesarias que se utilizaron para obtener los datos requeridos. Después de adquirido los datos, estos se procesaron a través de 2 funciones: las de respuesta en frecuencia y las de transmisibilidad; a partir de ambos tipos de funciones se pudo identificar las frecuencias de anti-resonancia experimentales. Finalmente, se realizaron los ajustes de los modelos numéricos utilizando un método basado en algoritmos genéticos. Como manera anexa y a modo de verificar los modelos de ajustes, se realizó una comparación para cada uno con el método de ajuste del software Femtools. Durante el desarrollo de la primera estructura se buscó detectar el daño en una barra. A partir del algoritmo de optimización se encontraron cinco funciones de respuesta en frecuencia ajustadas dentro de un rango entre 0 y 3000 Hz, las que arrojaron una variación del factor de corrección del módulo de Young del 53% y 48% para el elemento 6 a través de los dos métodos utilizados respectivamente. Para el caso de la estructura aeronáutica, se realizaron dos tipos de correlaciones y por tanto de ajuste, una de los modos propios y otra para las frecuencias de anti-resonancia. Ambos resultados se complementaron para entregar una validación del modelo numérico confiable, lo que se pudo apreciar a través de la comparación de las funciones de respuesta en frecuencia resultante (numérico-experimentales) y los valores de correlación de la MAC. En ambas estructuras, el ajuste a través del programa Femtools no mejora en gran medida el modelo original. Del desarrollo y resultados de este trabajo, se pudo comprobar que el uso de frecuencias de anti-resonancias es un método bastante confiable para ajustar modelos numéricos, siendo bastante superior a los utilizados por el programa Femtools. La extracción de datos experimentales a través de FRF y FTM, arrojó resultados muy similares para los dos ajustes que se realizaron a partir de ellos. Por ultimo se pudo comprobar que el método en base a algoritmos genéticos entrega soluciones óptimas (a nivel global) a los problemas propuestos y que es bastante versátil en cuanto a los datos que se utilicen para la formulación del problema.

Ingeniero Civil / Un Marco Arriostrado Excéntricamente (EBF) es un marco arriostrado de acero en el cual las diagonales no se conectan en el mismo punto, sino que se deja un espacio entre ellas llamado enlace. Este enlace concentra la deformación inelástica de la estructura, y el sistema completo está pensado como una combinación de la rigidez de los Marcos Concéntricos Especiales y la disipación de energía y ductilidad de los Marcos a Momento. Este trabajo de título tiene como objetivo evaluar los parámetros de diseño sísmico para EBF que se encuentran en las normas de diseño sísmico chilenas. En específico, evaluar el coeficiente de modificación de la respuesta R = 6 que establece la NCh433. Además, se tiene como objetivo caracterizar la respuesta sísmica de una estructura de EBF a través de la metodología que define FEMAP695. Para esto se realizan diseños de edificios EBF ubicados en Chile. Estos edificios son de 3, 6, 12 y 20 pisos. Se realizan modelos no lineales 2D de estos edificios en la plataforma OpenSees para su posterior análisis. Los análisis corresponden a un análisis no lineal estático incremental (Pushover) y análisis dinámico no lineal con registros de aceleración de terremotos chilenos. Los resultados obtenidos indican que no se puede descartar el valor recomendado por la NCh433 dado algunas limitaciones de los análisis realizados en este trabajo de título. Se obtuvo un coeficiente de modificación de la respuesta igual a 3,9 para el edificio de 3 pisos e igual a 7,0, 10,9 y 15,6 para los edificios de 6, 12 y 20 pisos respectivamente. Estos valores se encuentran en el rango de 0,65 a 1,55 veces el valor correspondiente a la norma. En relación al desempeño sísmico del sistema se puede señalar el buen comportamiento de las columnas ante las fuerzas de corte provenientes de la fluencia de los enlaces. Se encontró evidencia de que no es necesario suponer que todos los enlaces de pisos superiores fluyen y que se puede reducir bastante la fuerza de compresión en las columnas debido al diseño por capacidad.

Este trabajo valida un modelo de interacción flexión-corte en vigas de hormigón autocompactante liviano, con acero longitudinal de refuerzo y cables pretensados, para tres relaciones de aspecto de corte. Adicionalmente, se ha estudiado la capacidad predicha por diferentes implementaciones del modelo de interacción sobre vigas de hormigón armado tradicional, utilizando distintas relaciones de aspecto de corte. La interacción entre esfuerzos de flexión y corte se realiza mediante elementos con comportamiento de panel (biaxial), mientras que las cargas de pretensado se incluyen como solicitaciones externas. Para caracterizar los materiales modelados, se definen las leyes constitutivas de estos en base a recomendaciones y expresiones de la literatura disponible al respecto. Las leyes definidas se incorporan al modelo de interacción, obteniéndose respuestas analíticas que se comparan con resultados experimentales realizados en la Universidad de Oklahoma, en el caso de las vigas de hormigón autocompactante liviano, y ensayos realizados por Kani (1979) en el caso de vigas de hormigón armado tradicional. Las implementaciones del modelo de interacción: (i) resultante de tensiones nulas en la sección transversal y (ii) deformaciones transversales basadas en un perfil calibrado para muros cortos, son incluidas en la modelación. Se presenta una hipótesis adicional al calcular el perfil de deformaciones transversales: (ii.1) se descuentan las deformaciones por flexión y (ii.2) estas deformaciones no son descontadas. Al analizar vigas de hormigón armado tradicional para un amplio rango de relaciones de aspecto de corte, el modelo de tensiones nulas posee buenas predicciones de capacidad para relaciones altas; mientras que, en general, el modelo con un perfil de deformaciones calibrado posee mejores predicciones para relaciones bajas. Se presentan adicionalmente un modelo de flexión, que no presenta grandes diferencias con los modelos de interacción en capacidad, pero no permite reflejar la fragilidad de las vigas estudiadas (todas de falla por corte). En el caso de las vigas de hormigón autocompactante liviano, el modelo con deformaciones calibradas que descuenta las deformaciones por flexión posee mejores predicciones de capacidad y deformación de las vigas estudiadas, entregando los demás modelos capacidades similares, pero deformaciones que sobre estiman la obtenida experimentalmente.