El problema ha abordar del presente trabajo de título es la elección del tipo de chimenea y su diseño para proyectos de centrales termoeléctricas de 350 MW en Chile. Para lograr el objetivo antes se realizó una recopilación de antecedentes en cuanto a las chimeneas de centrales termoeléctricas a carbón en Chile, estudios de impacto ambiental, literatura técnica y códigos de diseño para chimeneas. El trabajo presenta las variables esenciales de éste tipo de estructura y muestra su dependencia y origen, entregando valores reales de proyectos actuales de chimeneas para centrales termoeléctricas de 350 MW. Se presenta un ejemplo de diseño estructural para una chimenea de hormigón armado tipo y una comparación en cuanto a costos y plazos con respecto a una chimenea de acero. Respecto a los métodos constructivos y revestimiento interno se muestran las alternativas que se utilizan para este tipo de estructura. Finalmente se concluye respecto a elección de los elementos principales de la chimenea: materialidad del manto y tipo de revestimiento interno a utilizar.

Ingeniero Civil / Una de las técnicas de refuerzo y reparación de estructuras desarrolladas últimamente, corresponde al uso de fibra de carbono (mallas o tejidos) las que se adhieren a los elementos de hormigón o albañilería mediante resinas epóxicas en el caso de materiales poliméricos reforzados con fibra (FRP) y mediante materiales inorgánicos en el caso de las fibras con matriz cementícea (FRCM). El objetivo principal de esta investigación es describir el comportamiento de refuerzos de estructuras de hormigón con fibra de carbono adheridas con matriz cementícea (sistema FRCM). Para esto, se evalúa el desempeño de tres distintas matrices utilizadas para embeber mallas de fibra de carbono como refuerzo de elementos de hormigón. En primer lugar, se hace una revisión bibliográfica de estudios internacionales realizados para evaluar esta solución de reparación y se muestran distintos ejemplos del uso de esta tecnología en distintos lugares sísmicamente vulnerables. El trabajo experimental se inicia con una caracterización de los materiales utilizados. Se presentan las propiedades mecánicas de la malla de fibra de carbono y se caracterizan las distintas matrices cementíceas a utilizar. En esta parte, se incluye la dosificación y confección de dos morteros diseñados para actuar como matrices en el sistema FRCM. El primero de ellos corresponde a un mortero en base a cemento portland modificado con polímeros y el segundo a un mortero geopolimérico en base a ceniza volante. Estos morteros son caracterizados tanto por ensayos en estado fresco como endurecido, para ajustar su composición de modo de obtener las propiedades que normalmente se especifican para este tipo de aplicación, que en este caso corresponden a las de un mortero predosificado diseñado industrialmente como parte del sistema FRCM comercializado en Italia. La factibilidad técnica del sistema FRCM, se estudia mediante ensayos de adherencia a flexión del refuerzo aplicado a vigas de hormigón, teniendo como variable los distintos tipos de morteros y cuantías de refuerzo. Por otra parte, se evalúan las propiedades características del sistema de refuerzo mediante ensayos de tracción directa de láminas de material compuesto y ensayos de adherencia de los morteros a una superficie de hormigón. Del comportamiento observado en el ensayo de flexión, se concluye que no obstante los diferentes morteros estudiados cumplen satisfactoriamente con las condiciones de trabajabilidad requeridas por el sistema FRCM, solamente el refuerzo con matriz geopolimérica presentó un desempeño óptimo bajo la metodología de ensayo adoptada.

Ingeniero Civil / El problema a abordar en el presente trabajo de título es la elección del material de construcción óptimo para silos de almacenamiento de escoria y ceniza volante, para una central termoeléctrica de 350MW en Chile, considerando ambiente costero en la zona norte del país. Esto debido a que en la actualidad se utiliza acero estructural como práctica habitual en la construcción de estas estructuras y equipos, con montos importantes de inversión en suministro, construcción-montaje y mantención. El presente estudio considera realizar una evaluación comparativa de alternativas de suministro y construcción de estas estructuras en hormigón armado y acero estructural. Para esto, se presentan los diseños estructurales de estos silos con estos dos materiales, con un total de 4 silos diseñados con las capacidades necesarias para una Central PC (combustible pulverizado) de 350MW neto. El cálculo contempla estados de carga habituales en estas estructuras, como son peso propio, viento, temperatura, operación (material almacenado) y sismo, definidos por los criterios de diseño y la normativa chilena vigente. Esta memoria entrega una comparación de costos de suministro y construcción, mantención, plazos y aspectos técnicos respecto a suministro local o importado de la ingeniería y construcción. Además, se realiza un análisis de sensibilidad de los costos de construcción con respecto a los precios unitarios principales de los materiales seleccionados, para finalmente elaborar una matriz comparativa de resultados. En los 4 silos de almacenamiento estudiados, la solución con estructura de hormigón armado resultó ser el material seleccionado, debido a menores costos de inversión. Del estudio comparativo de estructura de acero versus hormigón armado, para el caso de menor precio de acero y mayor precio de hormigón armado, resultó un ahorro en los costos de inversión de un 19%. Considerando precios promedio de los materiales, esta diferencia aumenta en un 46%, y alcanza un 58% al revertir el primer escenario de precios unitarios.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica / La presente investigación consiste en dos partes, en primer lugar, se estudia la validación de los límites para distintos niveles de desempeño en edificaciones con muros de hormigón armado, propuestos por el Sub-comité N°7 de ACHISINA (Asociación Chilena de Sismología e Ingeniería Antisísmica) en el documento presentado como Procedimiento Alternativo para el Análisis y Diseño Sísmico de Edificios Altos . La validación se logra mediante la recopilación de ensayos experimentales que fueron realizados en la Universidad de Chile, lo que se complementa con un análisis de control de fisuración, para lo cual se utiliza formulaciones empíricas desarrolladas por Gergely & Lutz (1968), Frosch (1999), ACI318 (1995, 1999) y Piyasena et al (2003), las mismas que han sido validadas experimentalmente y analíticamente. En una segunda parte, se realiza la modelación mediante un software comercial, de un edificio existente de uso residencial que fue diseñado en el año 2004 en Viña del Mar y que sufrió daños debido al terremoto del 27 de febrero del 2010, con el fin de aplicar la metodología de diseño por desempeño y validar numéricamente los límites propuestos mediante un análisis no lineal estático (Pushover). Para asegurar que el modelo realizado represente adecuadamente el comportamiento inelástico de la estructura, se realizó un análisis pre-terremoto y con ello se verificó que el modelo represente adecuadamente los daños que sufrió la estructura. Los resultados se presentaron en base a la variable de medición desempeño local que propone la norma (deformación unitaria) con el fin de evaluar el desempeño de la estructura en base a los límites propuestos por el Subcomité N°7 (ACHISINA, 2014).

Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo es estudiar la vulnerabilidad sísmica de edificios habitacionales de hormigón armado dañados en el sismo del 27 de Febrero de 2010 en la Región Metropolitana y de los inmediatamente vecinos a ellos, de modo de correlacionar algunos índices de vulnerabilidad con el daño producido por el sismo. Para el desarrollo del trabajo se seleccionan 13 edificios por sus significativos daños en el sismo del 27 de Febrero. Completándose una muestra final de 53 edificios que considera a los edificios vecinos de los previamente seleccionados. Se reúnen antecedentes de cada edificio en las respectivas municipalidades y oficinas de cálculo. Finalmente se completa una ficha tipo para cada edificio, donde se normaliza toda la información reunida. Se registran los distintos tipos de daño que tuvieron los edificios de la muestra producto del sismo, y se clasifican de acuerdo a su nivel de daño. Los índices calculados son H/T (altura/período), densidades de muro por unidad de piso y peso, índice de vulnerabilidad de Shiga e índice de vulnerabilidad del G.N.D.T. Las conclusiones de este trabajo indican que los edificios mayormente dañados de la muestra son de construcción reciente, entre los años 2006 y 2008 y todos tienen sobre 18 pisos de altura. Los índices densidad de muro por unidad de piso (dn), y densidad de muro por unidad de piso y peso (dnp) son menores comparativamente para los edificios con mayor daño que para el resto. Por su parte, los límites para e determinados por Shiga no aplican a los edificios de esta muestra. Los edificios con daños se agrupan en la zona de e . Por otro lado, el índice de vulnerabilidad del G.N.D.T (Ivn) entrega valores que son posibles de correlacionar con el nivel de daño de los edificios, proponiéndose un límite de 0.64 para evitar daños severos principalmente en edificios sobre 18 pisos de altura.

La presente investigaciónconstituye una continuación del documento “Desempeño Sísmico Implícito de Edificios Diseñados con la Norma Sísmica Chilena”, que fue presentado en las VIII Jornadas Chilenas de Sismología e Ingeniería Antisísmica, en Valparaíso (2002). Su objetivo general consiste en complementar los resultados de la aplicación del Perfil Bío-Sísmico con las conclusiones de los estudios de la vulnerabilidad implícita, para lo cual en vez de utilizar una muestra heterogénea –aunque real- de edificios, se utiliza un conjunto de edificios típicos de distinta tipología estructural. Se trabaja sobre dos modelos teóricos: en el primero se aplica la metodología del Perfil Bío-Sísmico a la muestra de edificios seleccionada, y en el segundo, se realiza un estudio sobre la vulnerabilidad sísmica implícita de los mismos edificios de hormigón armado. Los muestra seleccionada para este trabajo está constituida por 24 edificios teóricos estructurados en base a Muros de Rigidez; Marcos Rígidos; y Mixtos (núcleo central de muros y marcos rígidos en sus fachadas), entre 5 y 40 pisos. Las dimensiones de sus elementos estructurales (columnas, vigas y muros) varían cada 5 pisos. Se confeccionaron los diagramas de Capacidad para cada uno de los edificios, mediante el método Pushover, y los diagramas de demanda, en conformidad al nivel de desempeño para daño controlado descrito en VISION 2000. En el estudio sobre la vulnerabilidad sísmica implícita se calculó el punto de desempeño de cada edificio y se obtuvo un Factor de Seguridad mediante el “Método Inverso”. Este Factor de Seguridad se define como el cuociente entre la aceleración máxima que lleva a la estructura a su estado límite de desempeño (menor valor de demanda para producir una ductilidad global de 3 o desplazamiento de 1.5% de la altura total), y la aceleración del espectro elástico de la Norma Sísmica Chilena. Se incluye en este factor de seguridad el valor 1.4, asociado a sobrediseño y el factor de amplificación o reducción, según el caso, por efectos de cortes mínimo o máximo. Se concluye que los edificios extremadamente rígidos son mucho más vulnerables sísmicamente que los flexibles; el factor de amplificación por corte mínimo, es un factor de seguridad implícito en el diseño de los edificios, impuestos por la Norma Chilena Sísmica, el cual es mayor en los edificios más flexibles y también se obtuvo la expresión para el Factor de Seguridad.

Ingeniero Civil / El código utilizado en Chile para el diseño de elementos de hormigón armado se basa en el documento ACI318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete And Commentary . Ambas normativas no hacen referencia y carecen de recomendaciones sobre la capacidad al corte de las columnas sometidas a cargas laterales biaxiales de corte. Producto de esto, se hace necesario entender el comportamiento de las columnas solicitadas por cargas de corte biaxial, con el fin de aplicarlo en el diseño de elementos de hormigón armado. Como objetivo global del estudio se buscó entender el comportamiento de las columnas cuadradas y rectangulares sometidas a fuerzas biaxiales de corte. Para lograr dicho objetivo se realizaron las siguientes tareas: se realizó una amplia revisión bibliográfica; se inspeccionó la normativa internacional vigente y sus disposiciones especiales en el diseño de estos elementos; se examinaron los ensayos sobre columnas fallando por corte al ser solicitadas de forma biaxial, formando una amplia base de datos; y se recolectó información sobre el comportamiento de las columnas en estudio. Cabe destacar que este trabajo consiste en una recopilación de información y en un análisis de datos, por lo que no incluye un programa experimental. Mediante el análisis de los datos recolectados, que consiste de 59 ensayos de columnas cortas fallando por corte, se dio validez a las metodologías usadas para predecir la capacidad al corte biaxial de las columnas. Estas metodologías fueron dos, una basada en el estudio de Umehara y Jirsa (1982) llamada curvas de interacción y la otra basada en el estudio de Woodward y Jirsa (1980) llamada análisis mecánico. Además de esto, se incluye una discusión sobre la manera en que se diseñan las columnas cortas de hormigón armado bajo cargas biaxiales. Y, por último, se midió la precisión de las expresiones dentro del ACI318-08. Los resultados de esta investigación indicaron que es posible estimar la capacidad al corte en direcciones no principales de una columna, si se conoce la capacidad en las direcciones principales. Utilizando esto, se observó que la capacidad al corte entregada por las expresiones del ACI es conservadora para las columnas solicitadas uniaxialmente y biaxialmente, siempre que se considere el impacto en la capacidad por la aplicación simultanea de las cargas. Basándose en la discusión sobre el diseño actual de estos elementos en conjunto con la metodología de las curvas de interacción, se llegó a la conclusión de que, considerar que trabajan independientemente ambos ejes principales de las columnas para el diseño, puede llegar a entregar un 30% menos de capacidad que la necesaria para las columnas cuadradas; y, para el caso de columnas rectangulares es necesario evaluar específicamente cada geometría. A pesar de que las expresiones del ACI son conservadoras uniaxialmente, algunas columnas en este estudio no alcanzaron sus capacidades esperadas por no estar considerado el efecto de las solicitaciones biaxiales.

Las prácticas actuales de diseño estructural de concreto armado consta en realizar cálculos de diseño manuales o mediante la automatización parcial con software de computadora. Se ha observado que tales prácticas conducen a menudo considerar valores mucho más altos de factor de seguridad y otros supuestos innecesarios. Frente a esa problemática esta investigación se centra en la optimización de losas, teniendo como objetivo principal optimizar el diseño de dos tipos de losas no preesforzadas de grandes luces en edificaciones de concreto armado utilizando el algoritmo grey wolf optimization (GWO) y una red neuronal. Para ello, se han diseñado 50 modelos de losas aligeradas con sobrecarga de 250 kg/m2 y una carga muerta adicional por tabiquería y acabados de 220 kg/m2. Los modelos diseñados sirvieron para el entrenamiento de dos redes neuronales (1 para diseño refuerzo positivo y 2 refuerzo negativo). Los parámetros de entrada a la red se definieron como la luz de la edificación, número de tramos continuos y apoyos de las losas, la luz libre, número de tramo y apoyo a diseñar. Respecto al algoritmo gwo se obtuvo convergencia temprana y las variables caen en sus límites. Finalmente, las redes neuronales entrenadas si brindan buenos resultados con errores menos de 10% para el diseño de modelos dentro de su campo de entrenamiento, fuera de el para el refuerzo positivo se obtuvo los diámetros de refuerzo igual al diseño tradicional y las longitudes de desarrollo se diferenciaron dentro del 50%.

La gran cantidad de accidentes tránsito que se produce en el distrito de la Victoria ocurre principalmente en la intersección de la avenida Grau y la vía de Evitamento, la cual está considerada como el punto más neurálgico de este distrito, siendo necesario en este la construcción de un paso a desnivel, por ende en este proyecto se presenta como alternativa de solución el análisis y diseño de un intercambio vial, generando con esto la disminución de los puntos de conflicto y accidentalidad, dando mayor seguridad y calidad de vida a los usuarios, para ello se ha realizado estudios de topografía, suelos, tráfico e impacto ambiental. El proyecto está constituido por dos rampas, cuatro muros de contención, dos puentes viga losa apoyadas sobre estribos con pantalla y contrafuertes de concreto armado, las mismas que trasmiten las cargas hacia el estrato más estable del terreno, obteniéndose como resultados planos de arquitectura del intercambio vial, plano de estructuras, costos, presupuestos, cronogramas de obra y especificaciones técnicas.

Ingeniero Civil / El presente trabajo consiste en la modelación no lineal y tridimensional en el software comercial CSI Perform-3D, de un edificio habitacional de hormigón armado ubicado en Iquique, el cual fue instrumentado en junio del 2014. Se contaba para este edificio con un modelo 3D en desarrollo, que mostraba acoplamiento de muros mediante los diafragmas. Se realiza el refinamiento de dicho modelo, y con él se estudia el comportamiento sísmico de sistemas de muros acoplados frente a registros de aceleraciones con diferentes niveles de amplificación, con énfasis en la distribución de las cargas laterales sobre ellos. Posteriormente, se desarrolla un modelo bidimensional para el estudio de un muro particular del edificio, en una sola dirección. Utilizando los modelos 2D y 3D, se analiza el impacto de la modelación no lineal en los resultados, el efecto de las cargas de acople en la posición de la resultante de carga lateral en los muros, las diferencias entre los modelos tridimensional y bidimensional, y el efecto de amplificar la demanda sísmica en el análisis. En el modelo bidimensional se estudian además los límites elásticos del muro escogido, y se hace un análisis de esfuerzos y deformaciones post-fluencia. Se observa, entre otros resultados, que la posición de la resultante de carga lateral se ubica bajo el valor esperado de dos tercios de la altura del muro, y que las fuerzas axiales en los elementos de acople son las que más incidencia tienen en esa distribución. Al descontar su efecto, la posición de la resultante sube más de un 20\% en los casos estudiados. Por otra parte, el modelo 2D, si bien reproduce el fenómeno estudiado, también presenta un nivel de acoplamiento bajo y un nivel de daño considerablemente inferior al del modelo completo. Al amplificar la solicitación sísmica se observa una baja de la posición de la resultante de carga lateral, debido a la mayor incidencia de modos superiores y al incremento del nivel de acoplamiento. Finalmente, se observa que luego de la fluencia en la base del edificio, se produce también la fluencia de pisos superiores, donde usualmente ya no se encuentra detallamiento de bordes. En base a lo estudiado, se proponen algunas recomendaciones. No es aconsejable utilizar modelos de fibras que no consideren la altura completa de los muros. En cuanto a análisis bidimensional, un modelo 2D puede reproducir correctamente ciertos fenómenos, pero en algunos casos no es posible omitir el componente tridimensional pues determina el comportamiento del muro.