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Memoria (diseñador industrial) / En Chile, la necesidad de densificar las ciudades para el mejor aprovechamiento del uso de suelo y recursos energéticos, enfrenta una animadversión cultural a la vivienda colectiva en altura, justificada en parte por los criterios utilitaristas y mercantiles que el sector privado inmobiliario suele anteponer a factores cualitativos, y que se agrava por la periodicidad de eventos sísmicos que refuerzan la desconfianza de la ciudadanía. La actual solución normativa, que garantiza el nivel más básico de seguridad mediante la resistencia estructural del edificio a eventos telúricos, no resuelve los problemas de percepción causados por deterioro del entorno doméstico, como desprendimientos y pérdida de posesiones que afectan psicológica y físicamente a sus residentes. Esta situación motiva a reformular esferas de competencia y a innovar en estrategias de acción para las disciplinas del habitar, relevando la importancia del diseño de componentes en la agregación de valor al producto–vivienda. Se propone como respuesta de diseño un sistema de tabiquería flotante que complementa las prestaciones sismo–resistentes de la obra gruesa, y que mediante la incorporación de la función de estabilidad dinámica al movimiento oscilatorio de la estructura, permite también flexibilizar la configuración del interior del departamento conforme a requerimientos particulares de sus usuarios.

El objetivo del presente trabajo de título es analizar los daños provocados por el terremoto del 27 de Febrero del 2010 (Mw=8.8) en los edificios de la población Villa Cordillera de la comuna de Rancagua, para identificar los factores que contribuyeron en ellos. El conjunto habitacional está compuesto por 110 edificios de albañilería armada construidos con bloques huecos de hormigón de 4 y 5 pisos. Para estudiar los efectos del terremoto se realizó una inspección de los edificios estableciendo el grado de daño observado en los muros de todos los pisos de los edificios, lo que permitió obtener el grado máximo de daño y el grado medio de daño por piso en cada edificio. El daño se puede calificar como severo, y corresponde a grietas diagonales y horizontales en los paños de albañilería y grietas en el encuentro de muros. Con la información estregada por los planos de diseño, se calcularon los índices de vulnerabilidad sísmica de Meli y Gallegos, además se verificó el diseño de uno de los edificios de 4 pisos según las disposiciones y limitaciones de la norma NCh1928Of1993.Mod.2003. Con este último propósito se usaron los resultados de un análisis pseudo tridimensional del edificio, modelado como un sistema de marco plano equivalente y sometido a la acción sísmica que establece la norma NCh433Of.1996 para este tipo de construcciones. Teniendo en cuenta la distribución del grado medio de daño en el primer piso de los edificios y la intensidad sísmica estimada para la ciudad de Rancagua, IMSK = 6.5, se concluye que los edificios pertenecen a una Clase A de Vulnerabilidad según la clasificación de la Escala Europea de intensidades sísmicas. Con la verificación del diseño que se realizó, se concluye que teóricamente este tipo de edificio satisface los requerimientos de las normas chilenas si se construye con relleno total de huecos. Con los resultados de la inspección de terreno y de los cálculos realizados se puede destacar que el nivel de daño observado es excesivo si se considera la intensidad sísmica estimada para la ciudad de Rancagua y que el diseño se hizo con la intervención de profesionales. Entre los factores que contribuyeron en este comportamiento, se pueden destacar: La baja densidad de muros, menor que un 0.55 % en cada dirección de la planta, y un diseño sísmico inadecuado de la estructura. La mala calidad del mortero, que queda en evidencia por la presencia de fallas por adherencia en las juntas de mortero de los muros de albañilería. La falta de inspección de la ejecución de la obra y el no llenado con hormigón en todos los huecos. El detallamiento de las armaduras de refuerzo (diámetros de barras horizontales, empalmes y anclajes).

Ingeniero Civil / El presente trabajo tuvo por objetivo analizar el comportamiento de las cepas del Puente Marga Marga, ubicado en Viña del Mar Región de Valparaíso; durante el terremoto del 27 de febrero de 2010. El análisis se realizó a través de un modelo de elementos finitos en el software OpenSees, sometido a la acción de registros de aceleración obtenidos durante dicho sismo y con el cual se determinan los esfuerzos en la base de las cepas. La finalidad era obtener la demanda a la cual estuvieron sometidos dichos elementos. De acuerdo a planos y memorias de cálculo, se determinó la capacidad nominal a flexo-compresión, la cual se compara con la demanda mediante diagramas de interacción PM obtenidos con la rutina Section Designer del software SAP2000. Además se determinó la capacidad nominal al corte de las cepas para compararla con los esfuerzos obtenidos en el análisis en el tiempo y se analizó el comportamiento de los aisladores frente a las solicitaciones sísmicas. Se concluye que la estructura se comportó adecuadamente durante el terremoto del 27 de febrero de 2010, incursionando en el rango no lineal sólo en determinados instantes evidenciando la fluencia de las barras de refuerzo longitudinal. A pesar de que el puente no presentó daños después del terremoto, el presente trabajo concluye que la demanda de solicitaciones estuvo muy cerca de la capacidad nominal de los elementos por lo que el diseño de las cepas carece de holgura para eventos sísmicos de magnitud severa.

Ingeniero Civil / Los muros de hormigón armado con discontinuidades a nivel basal son bastante comunes en edificaciones chilenas. Estas discontinuidades afectan directamente en cómo se traspasan los esfuerzos ante eventuales solicitaciones, al no tener una sección transversal regular, la hipótesis de bernoulli de secciones planas no es apropiadas, ya que la discontinuidad genera una variación en el flujo de cargas la cual invalida la hipótesis; es por esto que surge la necesidad de estudiar el comportamiento de este tipo de muros frente a acciones sísmicas con más detalle. La presente memoria tiene por objetivo principal la construcción y ensayo de cuatro probetas de muros a escala de hormigón armado con una abertura en su base, tres de ellos son muros rectangulares y uno tiene además losas en el sector de la abertura, de manera de aumentar la rigidez en esa zona y considerar este efecto en futuros análisis. Adicionalmente se realiza un modelo tipo puntal-tensor de una de las probetas y se realiza una comparación respecto a los resultados que se obtienen experimentalmente del ensayo. El ensayo consiste en inducir sobre cada muro a través de un actuador hidráulico una carga pseudocíclica en su parte superior, así como también una carga axial constante del 10% de la resistencia nominal a compresión del hormigón, y observar cual es su comportamiento en cuanto a deformaciones y esfuerzos resultantes dado el tamaño de la abertura presente en su base. Se compara la respuesta de los muros y sus capacidades de deformación respecto a una probeta base sin discontinuidades. El muro con la abertura más pequeña es la que menor impacto genera en la respuesta de la probeta, así mismo, la abertura más grande es la que mayor impacto genera, disminuyendo considerablemente las capacidades de carga y deformación de la probeta respecto a la probeta base. Además se logra que las tensiones registradas experimentalmente sean consistentes con las teóricas obtenidas con un modelo tipo puntal-tensor.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica. Ingeniero Civil / Este estudio resume los resultados de un estudio analítico de Muros de Hormigón Armado (MHA) chatos y esbeltos, con y sin aberturas. El objetivo principal de este estudio es evaluar el efecto de aberturas y del pandeo de las barras longitudinales en MHA, modelando probetas experimentales disponibles en la literatura, y realizando variaciones paramétricas relevantes. Para lograr este objetivo, el presente estudio mejora la representación uniaxial de la curva tensión-deformación del acero en el elemento de membrana propuesto por Rojas [1], incorporando el modelo del pandeo en barras longitudinales propuesto por Massone y Moroder [2]. La exactitud de la técnica del modelamiento del elemento mejorado es corroborada, comparando simulaciones con datos experimentales de MHA disponibles en la literatura. Finalmente, se incorporan a nivel paramétrico diferentes aspectos como tipo de muro (sólido o con abertura), razón de aspecto, nivel de carga axial, cuantía de borde, deriva inicio de techo, y razón entre longitud libre y diámetro de la barra (relación L/d), de manera de ampliar el espectro de resultados. Resultados indicaron que el elemento mejorado fue capaz de reproducir los resultados y formas de falla experimentales, incluso en los casos con abertura. En general, el efecto del pandeo no causó mayor impacto en la respuesta global de muro para una relación L/d menor a 6, tanto en muros sólidos como en muros con abertura en el borde. Sin embargo, para L/d > 6 el pandeo produjo un impacto significativo en la ductilidad global de muro. Por otra parte, los resultados del modelo mostraron que la abertura, localizada en el borde sobre la base de muro, causó un impacto en la pérdida de capacidad por desplazamiento global de muro. Sin embargo, la pérdida de la capacidad por desplazamiento causada por la abertura está condicionada por dos parámetros: razón altura y largo de muro (hw/lw), y razón largo y espesor de muro (lw/tw). En la medida que la razón hw/lw disminuye, y la razón lw/tw aumenta, la abertura causa un impacto menor en la capacidad por desplazamiento global de muro, ya que el comportamiento inelástico de muros muy chatos (hw/tw < 2) está limitado por poseer una elevada resistencia a la flexión, por lo cual, la ductilidad está restringida; mientras que muros delgados (lw/tw > 12) tienen poca resistencia a las tensiones de corte, por lo cual, la ductilidad también está restringida.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica. Ingeniero Civil / Al someter muros estructurales esbeltos de hormigón armado (HA) a grandes solicitaciones sísmicas, es de esperar que estos incursionen en el rango no lineal debido a la fluencia de las barras de refuerzo longitudinal, lo que produce rótulas plásticas, especialmente en la base. Es común que se alcance la capacidad al momento en la base, lo que afecta principalmente el primer modo de vibrar. Sin embargo, el corte basal puede ser afectado por modos superiores una vez que se alcanza la fluencia flexural en la base, lo que puede derivar en una subestimación del corte basal. Este fenómeno es conocido como la amplificación dinámica del corte, la que no se encuentra incorporada en la actual normativa chilena para el diseño. A fin de investigar la demanda de corte debido a modos superiores, un estudio experimental es realizado en cinco probetas con escala 1:10. El programa considera muros de corte de HA en voladizo con sección rectangular y una masa total de 1 [ton], concentrada en 5 niveles. Los muros consideran discontinuidades comunes en construcciones locales (abertura central, muro bandera), y son materializadas sólo en la base de las probetas, y una de ellas no considera ni armadura de corte ni detallamiento de borde. Éstas son montadas en una mesa vibradora unidireccional para imponer las forzantes. Las probetas son de 2.15 [m] de alto, 15 [cm] de largo y 4 [cm] de espesor. Los ensayos son concebidos para alcanzar el rango no lineal y la excitación de modos superiores, a fin de estudiar la amplificación dinámica no lineal del corte. Adicionalmente, se obtienen mediciones experimentales del fenómeno para muros construidos según la práctica local, y los resultados de un muro base son comparados con los de muros con discontinuidades que presentaron problemas para el terremoto del 2010 en Chile, analizando cómo la amplificación impacta estas estructuras. Los muros son ensayados con una forzante sintética escalada en tiempo, basada en la registrada en Constitución para el sismo del 2010 en Chile, y el registro de Llolleo para el terremoto de 1985 en Chile. Todas las probetas son sometidas a la forzante sintética (Constitución) con una escala en aceleración incremental de 10% a 200%, también se aplica la señal de Llolleo al 100 y 150% de ser posible. El daño se concentra en la base de los muros, principalmente debido a flexión con alguna participación del corte. Para el registro sintético una amplificación promedio de 1.26 es obtenida, y un descenso de la resultante de fuerzas laterales cercana a 0.38hw. El aumento de la intensidad del registro, hace que la amplificación llegue a 1.8. En tanto ésta disminuye notablemente con señal con bajo contenido de frecuencias (Llolleo). No se observan diferencias significativas en la amplificación del corte cuando se incorpora una abertura central en la base, ni para el muro bandera, aun cuando el agrietamiento y modo de falla es diferente en estas probetas. La demanda de ductilidad y el aumento de periodo fundamental no muestran correlación cuando se aplican 2 señales diferentes, en tanto que el contenido de frecuencias y la intensidad de Arias infieren directamente en la amplificación. La amplificación medida es bien correspondida con la estimación por medio de la formulación de Priestley, et al. (2003), y se propone un ajuste del corte amplificado según la Intensidad de Arias efectiva del ensayo / Este trabajo ha sido financiado por Fondecyt.

Ingeniero Civil / Esta memoria consiste en la modelación en un software comercial estándar, de una estructuración típica chilena, para un edificio habitacional real basado en muros de corte, ubicado en Iquique, del que se tienen registros instrumentales de réplicas del terremoto M8.2 de 2014. Se generaron modelos computacionales elásticos e inelásticos en CSI ETABS y CSI Perform3D, verificados con parámetros modales y registros recogidos, que permiten estudiar el comportamiento de la red tridimensional de muros de hormigón armado y el efecto de la losa sobre ellos. En Perform3D, se generan modelos lineales, modelos con rótulas plásticas en los refuerzos de losa de acople, y modelos que suman fibras en la base de todos los muros. Analizando ciertos muros escogidos por sus formas características, comúnes en edificios chilenos, se observa que los desplazamientos laterales, rotaciones fuera del plano en losa, y los esfuerzos internos ante un registro sísmico amplificado, se reducen a un 20-50% en el modelo de fibras, con respecto al modelo elástico. La razón entre momento flector y corte en la base de los muros, disminuye desde dos tercios de la altura total del muro para los modelos aislados lineales, a un tercio para los modelos acoplados no lineales. Es decir, hay una considerable baja en la resultante de distribución debido a dos factores en diferentes porcentajes: la incursión en el rango no lineal y el acoplamiento a través de la losa, que genera desplazamientos asociados a formas modales secundarias y reordenamiento de esfuerzos. Se comprueba que el sistema acoplado mantiene las deformaciones inelásticas en la base de los muros, y que genera la primera fluencia de forma temprana en los más largos, con bajas curvaturas y bajos desplazamientos laterales debidos a corte. Luego eso acelera la fluencia en muros más cortos, aumentando sus deformaciones inelásticas; aún cuando los muros no compartan un eje. Se proponen posibles modificaciones a las fórmulas de curvatura y desplazamiento elásticos.

La mayoría de las viviendas construidas en el Perú son a base de muros de albañilería confinada. Sin embargo, la construcción de este tipo de estructuras no se realiza con la unidad adecuada. Una de las razones principales para utilizar este ladrillo, conocido como King Kong 18 huecos, es el bajo costo que presenta en las fábricas industriales de producción de unidades de arcilla con respecto a la unidad adecuada, el cual es el ladrillo INFES. Cabe agregar, que la Norma E.070 establece que las construcciones de albañilería confinada deben construirse con ladrillos INFES, ya que estos presentan un porcentaje de vacíos menor al 30% de su área. Debido a que el ladrillo King Kong 18 huecos posee un porcentaje de vacíos mucho mayor al 30% de su área (aproximadamente 45%), es necesario conocer su comportamiento ante sismos. Por ello, en este trabajo, el objetivo principal es conocer el comportamiento sísmico de los muros de albañilería confinada construido con ladrillos King Kong 18 huecos. Para ello, se construyeron tres muros a escala natural, los cuales fueron sometidos a ensayos de carga lateral cíclica de desplazamiento controlado mediante el protocolo de ensayo del FEMA 461. Asimismo, se realizaron pruebas a la unidad utilizada para conocer sus características y se realizaron ensayos a pilas y muretes construidos con este tipo de ladrillo para determinar sus propiedades mecánicas. La importancia de este trabajo es conocer si los muros de ladrillo King Kong 18 huecos poseen un comportamiento estructural adecuado ante sismos. Además, determinar si los muros construidos representan a las viviendas de albañilería confinada construidas en Lima. Los ensayos realizados brindaron como resultados la curva de capacidad de los muros. Esta se representó en una curva trilineal para la determinación de los puntos de fluencia, resistencia máxima y última. De esta manera, se obtuvo la ductilidad del muro, la cual fue mucho mayor a la esperada. Se puede concluir que los muros desarrollaron una gran ductilidad ante las cargas cíclicas. Asimismo, la descripción de los daños del muro para los límites establecidos brindó información de los niveles de desempeño de este tipo de albañilería ante cargas cíclicas.

Existe necesidad de conocer el comportamiento sísmico de estructuras históricas que alberguen personas y sean atractivos turísticos, con la finalidad de preservar vidas y conservar el patrimonio cultural. Tal es el caso de la catedral de Lima, que hasta la actualidad sigue en funcionamiento y afora gran cantidad de personas. Por otro lado, en Perú no existe una guía o lista de criterios que ayuden a realizar un correcto análisis y diseñar intervenciones que mejoren la respuesta estructural de construcciones históricas; por esto, es necesario iniciar una investigación que sirva como base para futuros estudios. En primer lugar, el documento propone una discusión sobre los principales retos que representa el analizar estructuras históricas; así como las condiciones deseables que los enfoques orientados al modelado y análisis de este tipo de estructuras deben lograr. En segundo lugar, se hace una revisión de métodos disponibles que se utilizan para analizar las estructuras históricas de mampostería sin refuerzo y finalmente se aplica uno de estos a la fachada de la catedral de Lima. Para el análisis de la seguridad sísmica de las fachadas de la catedral se decidió usar el método propuesto en el código italiano, Norma Técnica de Construcción 2008, debido a su simplicidad y buena aproximación, según estudios antecedentes como el de Criber y Brando (2015). Esta norma italiana propone distintas formas de analizar una construcción histórica, de acuerdo a los resultados que queremos obtener. En primer lugar se realizó una evaluación cualitativa de la catedral de Lima, analizando la vulnerabilidad de sus macro elementos o elementos independientes; luego se identificó los mecanismos de colapso que tienen mayor probabilidad de activarse en un sismo y se realizó un análisis cinemático. La metodología sugiere hacer una verificación lineal y no lineal para analizar la seguridad sísmica de las edificaciones históricas. Estas verificaciones comparan el espectro de capacidad del macro elemento examinado, con el espectro de demanda propuesto en la norma peruana; para esto, se usaron las fórmulas propuestas en el código italiano con los parámetros sísmicos propuestos en la Norma Sismo Resistente E030 de Perú. Los resultados de estas verificaciones nos darán una idea de cómo será la respuesta estructural de las fachadas de la Catedral ante un sismo de gran magnitud. La fachada Principal, que da hacia la Plaza de Armas de Lima, resultó ser la más vulnerable, teniendo como mecanismo de colapso más probable a ocurrir, el volteo simple de muro tipo doble cortina. Se puso en evidencia que las fachadas tendrán una mejor respuesta estructural ante sismos, si es que se garantiza un comportamiento monolítico de los muros de mampostería.