Debido al constante crecimiento en la construcción de estructuras, los sistemas de monitoreo estructural han tomado bastante importancia. Estos sistemas permiten obtener información de parámetros varios que acompañada de su respectivo análisis, se puede determinar los daños en una estructura y aplicar las medidas que crean convenientes. El presente trabajo de tesis se basa en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo inalámbrico de parámetros de estructuras civiles, los cuales podrán ser visualizados en una interfaz de usuario en tiempo real. Este sistema contará con tres módulos de medición, un módulo coordinador y una computadora, con los que se probará el principio de funcionamiento para la adquisición, procesamiento y visualización de los parámetros de interés. Para el análisis de las estructuras, es necesario conocer tres parámetros importantes: la magnitud de las vibraciones a las que están sometidas y la humedad y la temperatura a las que se hacen estas mediciones. Para esto, se seleccionó un acelerómetro digital que estará presente en cada uno de los módulos de medición y un sensor ambiental digital que es necesario solo en uno de estos, ya que los parámetros ambientales no presentan grandes cambios en una misma estructura. Una vez realizado el montaje de los módulos de medición en distintos puntos de la estructura, estos inician la adquisición de los parámetros estructurales y los envían hacia el módulo coordinador cada vez que este último hace la petición. Para este fin, se utiliza una red de sensores en configuración punto-multipunto conformada por módulos Xbee. Luego, el módulo coordinador se comunica con la computadora utilizando una tarjeta para el acondicionamiento de nivel de voltaje mediante un puerto USB de la misma. Toda la información recibida es procesada para asignar las mediciones a los módulos de medición correspondiente y obtener las magnitudes reales. Los parámetros de interés podrán ser visualizados en tiempo real en la interfaz implementada, con la cual el usuario también podrá controlar el inicio y fin del proceso de monitoreo. En el capítulo 1, se explican conceptos generales sobre el monitoreo estructural y cómo fue su evolución tecnológica; asimismo, se describen algunos equipos comerciales. En el capítulo 2, se aborda el marco problemático y los objetivos del presente trabajo de tesis. En el capítulo 3, se desarrolla el diseño e implementación del sistema de monitoreo estructural. Finalmente, en el capítulo 4, se describen los ensayos realizados y se muestran los resultados del sistema implementado. / Tesis

Ingeniera Civil / El presente trabajo de título tiene como principal objetivo proponer una metodología capaz de determinar el nivel de estabilidad física que tiene un depósito de relaves en Chile, en el contexto del Programa Tranque, iniciativa de CORFO, que busca generar tecnologías que aporten al monitoreo en línea de depósitos de relaves. Para esto se realizó una revisión de normativas nacionales e internacionales, en conjunto con manuales de buenas prácticas y documentos asociados a la operación de un depósito de relaves, con el fin de establecer el estado del arte de la verificación de estabilidad física en estas estructuras de contención. Además, se revisó el estado actual de los depósitos de relave en Chile y se analizaron las fallas ocurridas a nivel mundial, para establecer los mecanismos de falla predominantes, y los parámetros y eventos asociados a su desarrollo. La metodología propuesta consta de tres módulos, donde el nivel de dificultad aumenta en cada uno. El primero, denominado Evaluación Cualitativa, consiste en la asignación de puntaje a características físicas que son de fácil evaluación, donde la suma de estas puntuaciones, sumado a la presencia de factores agravantes, entrega un resultado. Si la evaluación cualitativa es baja, se pasa al siguiente módulo, que corresponde a la Verificación de Parámetros Críticos para cada mecanismo de falla. Si estos parámetros se encuentran dentro del umbral definido, se pasa al módulo final de Determinación del Índice de Estabilidad Física, el cual se calcula a través de un Árbol de Falla para cada mecanismo de falla. Considerando probabilidades conocidas de la bibliografía, se evalúa la sensibilidad del Índice a un cambio en sus causas raíces. La herramienta presentada en este trabajo corresponde a una. Mediante los tres módulos se busca analizar de manera completa la condición de estabilidad física, a partir de lo que se controla en Chile y el mundo, donde el primer módulo tiene características de evaluación similares a los reportes E700, el segundo módulo representa, a través de parámetros críticos, el estado del arte sobre la estabilidad física de depósitos de relaves, mientras que el tercer y último módulo corresponde a una herramienta con capacidad predictiva, lo cual no existe en la actualidad.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo de esta memoria es analizar la estabilidad física de una presa de relaves espesados ante solicitaciones estáticas y sísmicas mediante el uso de herramientas empíricas, de equilibrio limite y modelamiento numérico. Para llevar a cabo el estudio, se selecciona una geometría y parámetros geotécnicos de los materiales de construcción representativos de una presa de relaves espesados. Para el caso de estudio definido, se realiza el análisis de estabilidad física estática, pseudo-estática, y dinámica, en softwares comerciales de equilibrio limite (SLIDE v7.0) y de elementos finitos (RS2 v9.0) y diferencias finitas (FLAC3D v5.00). En el caso del software RS2 se considera un amortiguamiento Rayleigh, mientras que, en el software FLAC3D se considera un amortiguamiento de tipo histerético Hardin-Drnevich. Para el caso sísmico se considera un registro de aceleraciones sintético que representa a un sismo de diseño de momento magnitud, Mw=8.8, cuya aceleración máxima a nivel superficial (PGA) es de 0.45g. Para esta solicitación sísmica, se procede a comparar los resultados de los métodos empíricos, equilibrio limite y modelamiento numérico con respecto a los factores de seguridad, modo de falla, aceleración de respuesta, y desplazamientos, según corresponda. El objetivo de este análisis es establecer similitudes y diferencias entre las distintas herramientas y metodologías. Los resultados de los análisis estáticos mediante equilibrio limite y modelamiento numérico indican que el modo de falla del muro de contención corresponde a deslizamientos superficiales con factores de seguridad que varían entre 1.8 a 2.0 Con respecto al análisis sísmico, se encuentran asentamientos similares a nivel de la cresta del muro obtenidos mediante los softwares RS2 y FLAC3D. Adicionalmente, estos asentamientos son comparados con fórmulas empíricas (Swaissgood) entregando valores consistentes. Por último, los métodos simplificados de bloque deslizante (Newmark, Gibson) estiman desplazamientos de baja magnitud en comparación a las formulas empíricas y modelamiento numérico.

Ingeniero Civil Mecánico / Reducir la cantidad de ruido a la que está expuesta una persona es de suma importancia, porque la exposición a sonidos de alta intensidad produce efectos nocivos para la salud, tales como: sordera, estrés, depresión e incremento del riesgo de problemas cardiovasculares. Debido a lo mencionado anteriormente, nace la motivación de realizar un trabajo de título relacionado con la aislación de sonido. Existe un campo de la acústica llamado acústica-estructural que estudia la aislación del sonido a través del uso de elementos estructurales. Uno de ellos son los llamados paneles tipo sándwich. Dichos paneles, están hechos de dos placas planas y un núcleo en su interior que normalmente se compone de lana de vidrio o algún material que tenga la capacidad de absorber el sonido. El problema que presentan las placas con núcleo de lana de vidrio es su imposibilidad de ser utilizadas como elementos estructurales debido a su baja resistencia mecánica. Considerando estas limitaciones, se han hecho modelos analíticos de paneles tipo sándwich con una estructura interna reticular con materiales que poseen mejores propiedades mecánicas, los cuales han mostrado tener un mejor desempeño que aquellos con materiales tradicionales. El trabajo de título se genera con el objetivo de modelar usando el método de elementos finitos, un panel acústico tipo sándwich de aluminio que posee una estructura interna reticular y validarlo mediante mediciones experimentales. El sonido generado en un panel es proporcional a su respuesta vibratoria. Por lo tanto, se estudian las vibraciones del panel como una medida del sonido generado. El panel, permite aislar el sonido y además sirve como elemento estructural, lo cual le permite tener aplicaciones en el fuselaje de un avión, plantas industriales, casas modulares, entre otros. Para lograr el objetivo antes descrito, se realiza un montaje experimental para medir, por medio de un ensayo de impacto, las frecuencias naturales y modos normales del sistema en condiciones de borde libre-libre. Dicho montaje tiene por objetivo ser un referente para el ajuste del modelo numérico. Luego de los ajustes, se realiza un segundo montaje, en el cual el panel se somete a condiciones de empotramiento y excitación por medio de un agitador. Este montaje tiene como fin corroborar que el modelo entregue resultados con una correlación aceptable con las mediciones. Los resultados obtenidos permiten validar el modelo de elementos finitos, ya que el modelo presenta correlaciones altas en los valores de las frecuencias naturales y modos de vibración con respecto a las mediciones experimentales. De acuerdo a lo anterior, el modelo puede ser utilizado para estudiar el comportamiento del panel bajo otras condiciones de borde y excitación que sean de interés.

El objetivo del presente trabajo es estudiar e investigar el comportamiento mecánico de las unidades de albañilerías de Hormigón Celular Autoclavado (HCA), buscando explicar los problemas de fisuración que frecuentemente ocurren en muros y tabiques construidos con este material. Para esto se realizó un análisis del comportamiento de las viviendas de albañilería de HCA, construidas en los últimos 15 años en el país, centrándose especialmente en los problemas constructivos y las patologías recurrentes que han dado origen a reclamos por parte de los propietarios afectados. Además se realizó una recopilación de información relevante para el conocimiento y uso de este material, las normas (nacionales e internacionales) vigentes que rigen la construcción de este tipo de albañilería. En este estudio se desarrollaron algunas series de ensayos tendientes a caracterizar el comportamiento de las unidades de HCA frente a situaciones a las que pueden estar expuestas las viviendas construidas con este material, evaluándose además una solución para refuerzo en zonas de concentración de tensiones y para reparación de fisuras generadas eventualmente en dichas zonas. Para la caracterización de estos materiales se recurrió tanto a la Norma NCh 2432 Of.99 referida a las especificaciones de los bloques de HCA, como a la normativa nacional de elementos similares (bloques de concreto, ladrillos cerámicos, etc.) y a la normativa internacional que cubren los requerimientos ensayos para el HCA. A parte de entregar un análisis del comportamiento mecánico de las unidades de HCA se desarrolló un procedimiento de ensayo para medir las variaciones dimensionales de las unidades de HCA en ciclos de humedad - secado consecutivos. A partir de los resultados obtenidos se comprueba que el HCA presenta una variación dimensional importante, directamente ligada al nivel de humedad absorbida y a su vez se puede inferir que esta variación aumenta en el tiempo a medida que las albañilerías estén sujetas a más ciclos de exposición. A partir de éstos resultados se proponen recomendaciones para el control de la fisuración en albañilerías de HCA, y se plantean algunas posibles líneas de investigación complementarias para un mejor conocimiento de este sistema constructivo.

Ingeniero Civil / Los tranques de relaves son una de las formas más utilizadas para el almacenamiento de los residuos provenientes de las faenas mineras, existiendo tres métodos de construcción del muro perimetral denominados: aguas arriba, aguas abajo y eje central. El método usualmente utilizado, y que ha entregado mejores resultados en términos de estabilidad es el de aguas abajo, sin embargo, el volumen de arenas es mayor en comparación con el de eje central, además si las coordenadas del pie del muro están fijas, se obtiene mayor altura de muro con crecimiento de eje central, lo cual implica mayor capacidad de embalse. Teniendo el método de eje central ventajas de almacenamiento, su utilización requiere evaluar la estabilidad sísmica y de esta manera ver la factibilidad del desarrollo de dicho proceso constructivo. En este estudio, el relave utilizado corresponde a relave integral del Tranque Ovejería, sobre el cual se realizaron ensayos Próctor Estándar y triaxiales CIU, a diferentes densidades para un confinamiento de 5 kg/cm2. Se consideraron tres formas de preparación de probetas: apisonamiento húmedo, depositación en seco y slurry . Finalmente el programa de ensayos permitió obtener la resistencia no drenada normalizada (Su/σv ) en función del grado de compactación. Los análisis pseudo-estáticos desarrollados consideran un coeficiente sísmico horizontal de 0,2 y un coeficiente sísmico vertical de 0,1; de tal manera de obtener un factor de seguridad mayor o igual a 1,2. Basado en los parámetros geotécnicos obtenidos, los resultados de los análisis pseudo-estáticos indican que es factible el desarrollo de la construcción del tranque de relaves con el método de peralte de eje central, siempre que se compacte la cubeta de depositación a un 95 % del Próctor Estándar, por una extensión mínima de 23 m. Para esto, se requiere controlar la laguna de aguas clara, evitando que el material cercano al muro se sature.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniero Civil Mecánico / Uno de los problemas más importantes de la minería es la estimación de la estabilidad estructural de la mina, a lo largo de su vida útil. Para estimar la estabilidad estructural, se requiere conocer el campo de esfuerzos, y considerar un criterio de falla del material rocoso. El campo de esfuerzo depende de la geometría del macizo rocoso y de su evolución. El criterio de falla depende de conocer en detalle la composición y comportamiento del macizo rocoso. Una gran dificultad de los métodos de explotación subterránea basados en el Caving es que no se conoce la geometría ni las fases del material con la precisión deseada. Tampoco se conoce la evolución desde material competente a material extraído. De esta manera, no se pueden estimar los esfuerzos ni establecer la estabilidad de la mina, con la precisión deseada. Para estimar la geometría y las fases del material, se desarrolló e implementó un modelo dinámico 3D, de elementos discretos. En un comienzo, estos elementos discretos, están unidos por resortes representando la roca competente. Estos resortes se pueden romper como efecto de cargas superiores a su límite de ruptura, tal cual lo establece el criterio de falla de Mohr-Coulomb. De esta manera, los elementos unidos por los resortes representan la roca en estado competente, y los elementos que cuentan con suficientes resortes rotos, representan el material conminuído que se extrae por las bateas. Esta cantidad de material esta determinado por la información de extracción. La información de extracción es una fuente de información abundante y valorada. Dado que se cuenta con la cantidad de material extaído por cada batea y parámetros de roca se puede modelar el comportamiento del material en función de extracción. Conocido este comportamiento, se puede estimar la geometría de la mina. Los resultados obtenidos muestran la evolución de la cavidad, Cave Back, al interior de un macizo rocoso explotado por el método de Block Caving.

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

Debido al constante crecimiento en la construcción de estructuras, los sistemas de monitoreo estructural han tomado bastante importancia. Estos sistemas permiten obtener información de parámetros varios que acompañada de su respectivo análisis, se puede determinar los daños en una estructura y aplicar las medidas que crean convenientes. El presente trabajo de tesis se basa en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo inalámbrico de parámetros de estructuras civiles, los cuales podrán ser visualizados en una interfaz de usuario en tiempo real. Este sistema contará con tres módulos de medición, un módulo coordinador y una computadora, con los que se probará el principio de funcionamiento para la adquisición, procesamiento y visualización de los parámetros de interés. Para el análisis de las estructuras, es necesario conocer tres parámetros importantes: la magnitud de las vibraciones a las que están sometidas y la humedad y la temperatura a las que se hacen estas mediciones. Para esto, se seleccionó un acelerómetro digital que estará presente en cada uno de los módulos de medición y un sensor ambiental digital que es necesario solo en uno de estos, ya que los parámetros ambientales no presentan grandes cambios en una misma estructura. Una vez realizado el montaje de los módulos de medición en distintos puntos de la estructura, estos inician la adquisición de los parámetros estructurales y los envían hacia el módulo coordinador cada vez que este último hace la petición. Para este fin, se utiliza una red de sensores en configuración punto-multipunto conformada por módulos Xbee. Luego, el módulo coordinador se comunica con la computadora utilizando una tarjeta para el acondicionamiento de nivel de voltaje mediante un puerto USB de la misma. Toda la información recibida es procesada para asignar las mediciones a los módulos de medición correspondiente y obtener las magnitudes reales. Los parámetros de interés podrán ser visualizados en tiempo real en la interfaz implementada, con la cual el usuario también podrá controlar el inicio y fin del proceso de monitoreo. En el capítulo 1, se explican conceptos generales sobre el monitoreo estructural y cómo fue su evolución tecnológica; asimismo, se describen algunos equipos comerciales. En el capítulo 2, se aborda el marco problemático y los objetivos del presente trabajo de tesis. En el capítulo 3, se desarrolla el diseño e implementación del sistema de monitoreo estructural. Finalmente, en el capítulo 4, se describen los ensayos realizados y se muestran los resultados del sistema implementado.

La presente tesis desarrolla la evaluación geomecánica que se debe realizar para el diseño de una mina a cielo abierto, el cual debe incluir los anchos de berma y ángulos de cara de banco, interrampa y global, con la finalidad de asegurar la estabilidad de las paredes del tajo y permitir una operación minera segura y rentable. Para dicha evaluación, se ha requerido realizar un estudio de la información geológica y geotécnica, a partir de los datos de logueo y mapeos, los cuales permitirán realizar la caracterización del macizo rocoso y establecer el modelo geotécnico, el cual va estar conformado de los modelos estructurales, geológico, macizo rocoso e hidrogeológico. Asimismo, se ha realizado un retroanálisis de conciliación de bancos para la topográfia actual del tajo, con el fin de identificar las zonas críticas que presenten anchos de berma que tengan una dimesión menor al diseño planeado y , así permitir realizar la optimización y el diseño de los anchos de berma efectiva para diferentes sectores del tajo. Para determinar los ángulos de cara de banco se determino a partir del análisis cinemático para diferentes orientaciones de la cara del talud y determinar el ángulo de diseño más recomendable para cada sector. Asimismo, los diseño de ángulo interrampa y global se empleo el método de equilibrio limite y se utilizó los factores de seguridad recomendado por el libro de Open Pit Guideline (J. Read y P. Satcey, 2009). Sin embargo, la ubicación de la mina se encuentra por encima de excavaciones abandonadas y al momento de realizar la explotación del tajo va existir interacción que podría generar problemas de inestabilidad; por lo que se empleo un software de elementos de borde que nos permita observa la variación de esfuerzos en las paredes del tajo , así como también los esfuerzos de confinamiento que se van a presentar en el pilar corona entre el fondo del tajo y las excavaciones subterráneas.