Ingeniera Civil / En la primera parte de este estudio se generan curvas de fragilidad para estructuras de albañilería a partir de datos de daños observados (empíricas) por medio de la correlación entre la intensidad MSK-64, que ha sido estimada para grandes terremotos chilenos, y parámetros obtenidos de registros sísmicos. Con ese objetivo, en una primera etapa se realiza un estudio bibliográfico para recopilar información reportada de la intensidad MSK-64 para terremotos chilenos como son Algarrobo 1985 (Mw=8.0), Punitaqui 1997 (Mw=7.1), Tarapacá 2005 (Mw=7.8), Tocopilla 2007 (Mw=7.7), el Maule 2010 (Mw=8.8), Iquique 2014 (Mw=8.2) e Illapel 2015 (Mw=8.3). En base a la revisión bibliográfica, se confecciona una base de datos de las intensidades MSK por localidad y en caso de ser posible se las asocia a una estación sísmica que haya registrado el terremoto; es decir, que se encuentre en un radio razonable de la localidad donde se conozca la intensidad MSK. Conforme a esta base de datos, se correlaciona la intensidad MSK y los parámetros sísmicos obtenidos del registro sísmico de dichas estaciones. Finalmente, se utiliza la definición de grados de daño de la Intensidad MSK-64 asociada a diversas categorías de estructuras de albañilería para determinar las curvas de fragilidad empíricas asociadas a las diversas clases de albañilería contempladas en la MSK-64. En una segunda parte de este trabajo, se busca establecer un nuevo indicador de daño a partir de la respuesta máxima de desplazamiento de un modelo de un grado de libertad no-lineal. Es decir, se determina un indicador que permita estimar la intensidad MSK-64 a partir de registros sísmicos. Teniendo en cuenta que la respuesta sísmica de un oscilador de un GDL no-lineal depende del registro sísmico, del periodo natural de la estructura, de la razón de amortiguamiento, de la resistencia y su curva histerética. En particular, se fija el periodo natural en 0,18 seg (típico para albañilería), la razón de amortiguamiento se estima como una curva dependiente del PGA del registro (asociado a diversos niveles de disipación del suelo y del movimiento), se utilizan tres resistencias características (40%g, 60%g y 80%g) y se analizan diversas curvas histeréticas (elasto-plástica perfecta, Takeda y modelo Gamma), escogiendo para el post-proceso la curva Gamma que captura en forma simplificada la respuesta de una estructura de albañilería. A partir de los resultados obtenidos con el modelo no-lineal, para tres resistencias características, se determina una correlación entre las respuestas máximas obtenidas para los registros y su respectiva intensidad MSK-64. De esta forma se generan tres indicadores de la intensidad MSK-64 que se detallan como: 1) basados en curvas ajustadas manualmente de los resultados, 2) a partir de un ajuste con algoritmos genéticos (RNA) y 3) a través de un ajuste multinomial. En general, los indicadores permiten una estimación de la intensidad, aún presentando una dispersión significativa. Siendo el indicador a través del ajuste multinomial el que presenta una representación más fiable de la intensidad MSK-64, observándose que sus resultados son un poco mejores que los que se obtienen de la correlación de la intensidad MSK-64 con el PGA (parámetro sísmico que muestra menor dispersión respecto a la IMSK-64).

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Una estructuración recurrente en zonas de pasillo de edificios de uso habitacional, es la de muros en T de hormigón armado enfrentados por sus alas. Resulta de interés analizar el comportamiento que tienen las losas que conectan estos muros frente a cargas sísmicas. De esta forma, se evalúa la distribución momento y el ancho efectivo de la losa para determinar la necesidad y distribución de refuerzo en esta zona. Para ello se utiliza el programa SAFE-Toolbox, plataforma en MatLab de elementos finitos, que permite modelar el comportamiento no lineal de materiales y estimar la respuesta de un elemento estructural frente a cargas tipo pushover. Primero se valida el programa para este tipo de estructuración comparando con resultados de un ensayo experimental. Luego, se estudia las características (dimensiones y cuantías de los elementos) de esta configuración en la edificación chilena para aplicar los resultados a la realidad del país. Con lo anterior, se generan modelos de uno y ocho pisos para comparar sus resultados con el fin de validar el estudio de un piso para edificios de varios niveles. Finalmente, se realiza un estudio paramétrico para un modelo de un piso, usando como variables a estudiar, la cantidad y distribución de refuerzo, y el largo de las alas de los muros. Se evalúa la influencia de estos parámetros en la distribución de momento y el ancho efectivo en la losa.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / En 2017, un grupo de investigadores y diseñadores, por medio de ACHISINA, presentaron un documento guía para realizar diseños sísmicos basados en desempeño. En este documento se describe brevemente la modelación requerida y los criterios de desempeño a satisfacer en Chile. El propósito de este trabajo es realizar una modelación no lineal de un edificio chileno de hormigón armado que presentó daños por flexo-compresión durante el 27F en uno de sus muros, y verificar que los criterios de desempeño establecidos en el documento mencionado señalen correctamente en el modelo las fallas que presentó el edificio. El análisis se centró, principalmente, en el comportamiento del muro que presentó daño localizado por flexo-compresión en el primer piso. Se trata de un muro T, con un largo de alma de 8 metros, y un largo de ala que alcanza los 18 metros. Según los planos de construcción, el muro debería haber tenido una disposición de trabas alternadas en la punta, pero en la realidad las trabas no estaban presentes. Por lo tanto, se consideró un modelo de hormigón no confinado y un modelo de acero que considere el pandeo. Los muros fueron modelados usando elementos de área que están a la vez divididos en fibras de comportamiento no lineal. Se consideró diafragma rígido, y las losas fueron incorporadas solo en zonas donde puedan generar efectos de acople en muros, siendo modeladas como vigas de ancho 12 veces el espesor y con rótulas plásticas en sus extremos. El modelo del edificio fue sometido a análisis estático no lineal y análisis dinámico no lineal, utilizando diferentes registros del 27F de Santiago. Los resultados muestran que para desplazamientos de techo relativamente bajos (deriva de techo ~0.003), el muro que sufrió daños en la realidad alcanza en el modelo niveles de deformación que implicarían daño por flexo-compresión, esto a causa de que el muro forma parte de un sistema que trabaja conjuntamente, como un gran muro en T. También se realizaron modelos no lineales con distintos criterios de modelación para comparar el impacto del diseño en el desempeño global del edificio.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El diseño de edificios en Chile y el mundo se basa esencialmente en la consideración de dos componentes horizontales del sismo, mediante análisis modal espectral. Adicionalmente, en algunos casos particulares en que se requiere el diseño vertical, se obtiene un espectro de diseño en esta dirección a partir de una modificación del horizontal. Esto se basa en la consideración de que las estructuras poseen rigidez suficiente en la dirección vertical, con lo que no existe amplificación de esta componente de aceleraciones o se encuentra indirectamente considerada debido a factores de seguridad. Algunos estudios han mostrado que, para periodos cortos, rango en el que se encuentran los modos predominantes en la dirección vertical, la relación entre las aceleraciones horizontales y verticales puede no necesariamente ser la de reducción. Esto es especialmente relevante para edificios altos, puesto que produce flexibilización en la vertical. En el presente trabajo de título se estudia este efecto en edificios mayores a 30 pisos. Para esto, se analizan 12 edificios chilenos que cumplen con esta característica, a través del modelo computacional. Mediante análisis tiempo-historia con sismos adecuados a suelo y zona sísmica de los edificios, se obtienen las respuestas de desplazamiento y aceleración en la base y el piso superior, considerando la componente vertical del sismo. Además, se determina que existe amplificación en las frecuencias predominantes verticales resultando máximo promedio de 2. Por otra parte, se calcula la armadura de refuerzo de los muros de ascensores de la base y el primer piso sobre nivel de terreno. Esto permite determinar que la variación de esfuerzos al considerar la demanda vertical no tiene mayor influencia en el diseño, pues la cuantía mínima cumple con las solicitaciones en todos los casos. Solo en el caso de los edificios más altos en estudio (Edificio 2 y Edificio 3), se tiene un factor de utilización más cercano a 1. Por último, se obtiene de los modelos computacionales el nivel de rotación de losas existente en el primer y último pisos de cada edificio para todos los sismos considerados en el análisis, incluyendo la componente vertical. Como resultado, se alcanzan rotaciones máximas fuera del plano de 0.5°, lo que produce desniveles de planta de hasta 20 cm.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Este trabajo de título tiene como objetivo principal determinar la magnitud de las deformaciones que podría desarrollar un típico depósito de relaves Chileno, construido con muros de empréstito, al estar sometido a terremotos Chilenos subductivos tipo thrust de Magnitud de momento, 𝑀������𝑤������ > 8,.0 y al estar emplazado en suelos de fundación con distinta estratigrafía. Además, el trabajo de título busca entregar elementos predictivos simples al Ingeniero Nacional, para obtener rangos de deformación esperados en el coronamiento de dicho tipo de depósitos con muros de empréstito. Para cumplir con el objetivo se simuló en el software de elementos finitos PLAXIS, un muro de empréstito con pendiente aguas arriba y aguas debajo de 2:1 [H:V] (H:V) y altura100 [m], este se sometió a un total de 9 registros sísmicos horizontales. Del total de registros sísmicos utilizados 7 corresponden al terremoto del Maule (2010) y dos al terremoto de Iquique (2014). El embalse de relaves junto con el suelo de fundación se simuló utilizando un modelo constitutivo no lineal hiperbólico con criterio de falla del tipo Mohr Coulomb. Se analizaron dos tipos de estratigrafía de suelo de fundación: (1) un suelo de fundación con rigidez creciente en profundidad y (2) un suelo de fundación con un alto contraste de impedancia en superficie. Para ambos modelos de suelo de fundación y registros sísmicos, se analizó la respuesta del depósito de relaves en términos de deformación. Con este trabajo se espera obtener desplazamientos comparables a lo observado internacionalmente, confirmando en alto grado de seguridad en términos de deformación que ofrecen dicho tipo de muros en depósitos de relaves para sismos de magnitud 𝑀������𝑤������ >8.0 y en suelos de fundación rígidos y flexibles. Los resultados indican que los muros de empréstito chilenos no desarrollan desplazamientos de gran magnitud durante los terremotos chilenos de 𝑀������𝑤������ > 8,0, debido a sus propiedades geotécnicas que los hacen resistentes a las deformaciones. / Corporación Nacional del Cobre de Chile

Ingeniera Civil / Los diseños arquitectónicos actuales en edificaciones chilenas incluyen el uso de muros con secciones transversales asimétricas, entre ellas la forma de T. Estos muros presentaron fallas en reiterados edificios habitacionales producto del terremoto del 27 de febrero del 2010 (27F) lo que ha generado la necesidad de estudiar esta geometría. Bajo este contexto, se estudiará y evaluará la reducción en la vulnerabilidad (susceptibilidad de presentar daños ante cierta demanda sísmica) de muros de hormigón armado (H.A.) con sección transversal T, que generan las condiciones actuales de confinamiento impuestas en la normativa chilena para muros de hormigón armado a través del estudio de curvas de fragilidad. Para esto se contrarrestará la variación de las curvas de fragilidad para un grupo de muros T de H.A. diseñados con y sin confinamiento en los bordes siguiendo los criterios normativos pre y post terremoto Mw 8.8 del 2010 respectivamente. El grupo de muros diseñados corresponde a una parametrización de la tipología chilena, tendrán distintas alturas (15, 20 y 25 pisos) y serán modelados numéricamente usando parámetros calibrados con ensayos que toman en consideración el efecto del nivel de confinamiento en el comportamiento del hormigón y el pandeo de las barras de refuerzo en los elementos de borde. Las curvas de fragilidad se obtendrán mediante la simplificación de modelos numéricos sofisticados en base a su comportamiento cíclico. De esta forma se estima la respuesta dinámica para un set de terremotos chilenos clasificados según el tipo de suelo. Del análisis de las curvas de fragilidad se encuentra que las probabilidades de falla en modelos sin confinar son más altas en comparación con modelos que poseen confinamiento. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Eléctrica / El presente trabajo tiene como objetivo conocer los aportes de los sistemas de almacenamiento a la resiliencia de los sistemas de distribución, ante un evento de baja probabilidad y alto impacto, en términos de profundidad y duración de la falla. Para lo cual, se ha escogido utilizar baterías conectadas a transformadores de distribución, evaluando su desempeño en la recuperación de suministro eléctrico, a través de las metodologías relacionadas con el manejo de cuadrillas de recuperación del sistema. Todas comienzan con la modelación del evento (en este caso sismos), utilizando una medida de aceleración sísmica (Peak Ground Aceleration o PGA) para evaluar el grado de afectación de los elementos de la red. Una vez calculado el PGA se evalúa el estado de daño de las estructuras del sistema a través de las curvas de fragilidad, lo que a su vez introduce la necesidad de realizar múltiples simulaciones, para lograr capturar la naturaleza estocástica del estado de daño de cada elemento. Para evaluar el aporte del almacenamiento al sistema de distribución, se utiliza un modelo aproximado de la red de Santiago, el cual, actualmente no cuenta con dichos sistemas, por lo tanto, se realiza el supuesto de que existen 2.000 sistemas de almacenamiento distribuidos, con una energía promedio almacenada de 12 horas y ubicados de manera aleatoria en la red. La memoria considera el estudio de tres metodologías, la primera es la metodología del Caso Base, la cual realiza el ruteo de cuadrillas utilizando una función de priorización de transformadores, basada en la energía no suministrada, la distancia y el tiempo de restauración según nivel de daño, sin embargo, no considera el uso de la energía almacenada para realizar dicho ruteo, por lo tanto, el aporte de las baterías podría ser ineficiente, cada vez que el algoritmo de ruteo considera reparar transformadores conectados a baterías con energía disponible. La segunda metodología corresponde al Caso 1, la cual, realiza el ruteo de cuadrillas a partir de la función de priorización del caso anterior y además, considera que se debe utilizar toda la energía almacenada en todas las baterías, imponiendo que la posición en el ruteo de los transformadores con baterías, sea inmediatamente después que se les haya agotado la energía, independiente de la distancia a la cual este la cuadrilla. En este caso, los resultados en cuanto a energía no suministrada son considerablemente menores, no así para el tiempo de restauración total del sistema, el cual aumenta en comparación al caso anterior. Finalmente, la metodología del Caso 2, es una combinación entre colocar los transformadores con baterías de manera eficiente en el ruteo, para aprovechar su energía almacenada y considerando las distancias entre transformadores, por tanto, los resultados de este caso son mejores que el Caso 1 en cuanto a tiempo de restauración, en desmedro de una mayor energía no suministrada. La metodología propuesta en el Caso 1, podría mejorar un 25% en promedio la energía no suministrada a cambio de una demora de 7 horas adicionales en corregir el sistema completo. Mientras que el aporte de los sistemas de almacenamiento propiamente tal esta directamente ligado a la capacidad energética de estos, sin embargo, tanto la propuesta del Caso 1, como la del Caso 2 logran ocupar porcentajes importantes de la energía almacenada (cercano al 100% en el Caso 1). Por otro lado, se observa un espacio de mejora relacionado con los algoritmos de clustering que busca que todas las cuadrillas se mantengan activas sin tiempos de inactividad.

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.