Ingeniero Civil / La impresión 3D es una tecnología que está revolucionando la fabricación de muchos productos, procesos y servicios, mostrando su potencial en una amplia gama de disciplinas, incluso en el mundo de la ingeniería Civil y Construcción. El proceso de impresión 3D se basa considerando el material, la forma o geometría del elemento, las fuerzas que son aplicadas y la técnica o estrategia de impresión. Estos principales componentes están estrechamente relacionados y conectados, pero las relaciones son generalmente desconocidas. Este trabajo de título contempla sólo el estudio del material de impresión, en particular, el hormigón. Este material tiene una serie de características particulares que debe cumplir para que pueda usarse en una máquina de impresión 3D. El hormigón de impresión tiene que tener la capacidad de ser transportado y extruido en una máquina, para luego, ser capaz de construirse en capas con una calidad, unión y resistencia aceptable. Por tal razón, se estableció que las propiedades críticas en estado fresco de una mezcla de impresión son: la extrudabilidad, calidad de extrusión, trabajabilidad, tiempo abierto y edificabilidad. Con el propósito de encontrar una mezcla óptima para imprimir, se proponen una serie de ensayos experimentales de cada una de las propiedades en estado fresco, que se realizarán en una máquina de pruebas construida en paralelo a este trabajo. Además, se entregan una serie de antecedentes de una mezcla de impresión, en cuanto a sus componentes, características, influencia en las propiedades críticas, entre otros. Finalmente, se propone un protocolo de ensayos para encontrar la mezcla óptima.

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.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / En esta memoria se realiza una campaña de exploración geotécnica y de identificación de propiedades dinámicas de edificios en tres sectores de la ciudad de Santiago: El Cortijo, Santa Marta de Huechuraba e Hipódromo Chile. La ocurrencia de terremotos y la amplificación de la respuesta de depósitos blandos pueden someter a importantes solicitaciones a estructuras emplazadas en este tipo de suelo. Es por esto que identificar las propiedades dinámicas de suelo y estructuras permite tener un primer acercamiento para cuantificar una posible vulnerabilidad ante un evento sísmico. En particular en esta memoria, se analizan los resultados que tienen que ver con fenómenos de doble resonancia, tanto en suelo como en estructuras. De la exploración geotécnica se encuentra que los tipos de suelo, según el Vs30 calculado, en las áreas de estudio corresponde a tipo D, D y B, respectivamente. En términos de frecuencias fundamentales, se encuentra que los dos primeros sitios presentan una componente de amplificación de la respuesta del suelo considerable, mientras que el sector de Hipódromo Chile no presenta características que pueda asociarse a una amplificación sísmica significativa. Con el foco en que los sectores de El Cortijo y Santa Marta de Huechuraba, se encuentran edificios relativamente altos emplazados en los sectores cuyas frecuencias podrían estar cercanas a las del suelo, encontrando que si bien, todas las estructuras aledañas al sector de estudio se encuentran dentro de un rango de frecuencias en el cual se puede desarrollar el fenómeno de resonancia, sólo se encontró una estructura en cada sitio en cual uno de sus modos fundamentales es susceptible a amplificar en la frecuencia predominante del depósito. De estos resultados se concluye que existe una alta vulnerabilidad en estas estructuras, debido a la coincidencia entre la frecuencia predominante del suelo y una de las primeras tres formas modales del edificio. Con esto se propone realizar un trabajo futuro para la obtención de permisos e instrumentación permanente de estos edificios vulnerables a acciones sísmicas, junto con realizar un estudio más acabado considerando las implicancias de la interacción suelo-estructura que podrían tener un rol relevante en la respuesta sísmica de este tipo de edificios.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Con el fin de reducir los tiempos de construcción y aumentar la productividad para ahorrar costos en obras de hormigón armado (H.A), se han desarrollado diversos métodos para prefabricar refuerzo de barras de acero, como por ejemplo aquellos que reemplazan las amarras de alambre por puntos de soldadura. La normativa vigente utilizada en Chile para el diseño de estructuras de H.A. sismo-resistentes no permite la soldadura de barras como medio de fijación a la vez que los ingenieros poseen escasa información sobre el efecto de la soldadura por puntos en la resistencia y ductilidad de las barras de acero de refuerzo, así como en su comportamiento ante solicitaciones cíclicas. Por lo tanto, es necesario recabar y generar información con respecto a la práctica ya mencionada. Las investigaciones presentadas en este trabajo en elementos de H.A. con refuerzo prefabricado con puntos de soldadura, así como en probetas de barras de refuerzo con barras transversales soldadas, concluyen que para ciertas aplicaciones y bajo ciertas condiciones el uso de soldadura como medio de fijación podría practicarse en estructuras sismo resistentes. El trabajo experimental incluido en esta memoria consiste en someter probetas de barras de acero soldable (φ16 y φ22) con barras transversales (φ10 y φ12 respectivamente) fijadas mediante un punto de soldadura a ensayos de tracción, y barras de acero soldable (φ16) con una barra transversal (φ10) fijada mediante un punto de soldadura a ensayos cíclicos de amplitud constante (4%) con relación de aspecto Largo/Diámetro=6 (L/D=6) para restringir el efecto del pandeo. Con este protocolo de ensayo se pretende ver en qué medida la soldadura por puntos afecta la resistencia y ductilidad de las barras de acero de refuerzo, así como en la vida a la fatiga de bajos ciclos y capacidad de disipación de energía. Los resultados de los ensayos de tracción revelan que la soldadura por puntos no afecta en mayor medida las propiedades mecánicas del acero de refuerzo. Los resultados de los ensayos cíclicos evidenciaron en primer lugar que no existen mayores diferencias en la vida a la fatiga de bajos ciclos y en la capacidad de disipación energía entre barras de acero soldable y barras tradicionales. En segundo lugar, se observó que barras sin soldadura y barras con crucetas soldadas no presentan grandes diferencias en cuanto a energía disipada y vida a la fatiga de bajos ciclos.