Ingeniero Civil / Las mediciones sobre elementos estructurales cuentan actualmente con una gran variedad de técnicas de monitoreo, donde los métodos más utilizados para determinar desplazamientos y deformaciones son sensores del tipo LVDT y strain gauge. Paralelamente la fotogrametría constituye una poderosa herramienta que funciona a bajo costo y brinda una versatilidad en el seguimiento que actualmente los dispositivos mencionados no poseen. Por lo tanto, este Trabajo de Título tiene como finalidad fundamental implementar un sistema de fotogrametría que posibilite el monitoreo de elementos de hormigón armado, para lo cual se pretende generar una metodología que permita obtener los desplazamientos y deformaciones sobre la superficie de un elemento estructural. Así, será posible contar con un control global del objeto de estudio y se dispondrá de una alternativa distinta a los instrumentos utilizados convencionalmente. Para llevar a cabo estos objetivos es necesario adquirir una cámara digital apta para la función que tendrá, preparar un sistema de iluminación adecuado y confeccionar un mecanismo que permita plasmar un sistema de referencia óptimo sobre la superficie del hormigón. Contando con estos requerimientos, se lleva a cabo la siguiente metodología compuesta de tres etapas. En primer lugar se realizan 17 ensayos de carga sobre elementos de hormigón de distintas características, para así definir los atributos de un montaje adecuado, estandarizado y óptimo. Este proceso entrega como resultado un conjunto de fotografías con la evolución del ensayo a lo largo del tiempo. En la segunda etapa se procesa la información por medio de un análisis computacional de las imágenes obtenidas y se extraen los datos necesarios para determinar los desplazamientos y deformaciones sobre las superficies de las probetas ensayadas. Para lograr este objetivo, se diseña una rutina en MATLAB que permite obtener los resultados de forma clara y ordenada. Finalmente, se contrastan los resultados alcanzados por el programa, con los datos capturados por sensores de desplazamiento y con los resultados de un software de procesamiento de imágenes (VIC-2D), para así determinar la validez del método. Habiendo realizado todo lo descrito, es posible ratificar que: las condiciones del montaje implementado cumplen con los requisitos del sistema, se ha diseñado una rutina computacional automatizada y de fácil ejecución para analizar los ensayos por medio de fotogrametría, se logra un monitoreo global y localizado sobre los elementos estructurales y las precisiones asociadas a desplazamientos y deformaciones son de tal magnitud que permiten caracterizar correctamente los fenómenos ocurridos sobre la superficie de las probetas. Además, se ha identificado una serie recomendaciones que permiten mejorar los resultados en función de las necesidades existentes.

El objetivo de este trabajo es revisar las tipologías estructurales usadas en edificios de hormigón armado en los últimos años, estimar su vulnerabilidad y estudiar el impacto que ha tenido la ley de revisión estructural sobre su rigidez y densidad de muros. Este trabajo se basa en el análisis de los parámetros H/T (altura/período) y densidad de muros para el estudio de las características estructurales de los edificios. Se tomaron como antecedentes estudios anteriores de desempeño de edificios de hormigón armado, estudios de vulnerabilidad sísmica y estudios de tipologías estructurales. Las conclusiones de este trabajo indican que existe una leve disminución en la rigidez y resistencia de las estructuras entre los años 1939-2006, manteniéndose aún en los rangos aceptables, lo que no necesariamente confirma un supuesto relajamiento de las prácticas de diseño estructural. Por otro lado, el impacto de la ley de revisión estructural se observa principalmente en el aumento de la rigidez de los edificios que cuentan con revisores independientes. Como trabajo futuro se propone la extensión de la muestra, la evaluación de otras características estructurales y no estructurales además de la proposición de acciones concretas para la adaptación de la metodología de Inspección Visual Rápida para edificios chilenos. Todas estas propuestas apuntan a mejorar la precisión y la representatividad de los análisis.

No description available.

El objetivo general del presente Trabajo de Título es caracterizar muros de hormigón armado diseñados en Chile, con la finalidad de conocer y analizar los parámetros de geometría, materiales, armaduras y solicitaciones mínimas que se consideran a la hora de evitar una falla frágil difícil de advertir provocada por grades deformaciones. La norma chilena “Diseño Sísmico de Edificios NCh433.Of1996” considera la utilización del capítulo 21 “Diseño Sísmico” del código de diseño ACI 318. Éste impone limitaciones mínimas y recomendaciones para el diseño y detallamiento de las armaduras en los muros, las cuales han ido cambiando de una edición a otra debido a diversas consideraciones. La información se recopiló de edificios diseñados en Chile, cinco entre los años 1996 y 1999 (sin requisito de número de pisos) y cuarenta y seis entre los años 2000 y 2006 (con un número de pisos mayor o igual a 15). Además, se seleccionó muros rectangulares, 2 en cada dirección de análisis (el más pequeño y el más grande en cuanto a dimensiones en planta), preferentemente del primer piso sobre el nivel del suelo y, con singularidades pequeñas que no sobrepasasen el 10% de la longitud del muro. Esta información permitió clasificar y analizar a los muros más solicitados en distintas facetas para poder determinar los valores típicos y los requerimientos mínimos de éstos. Como resultado final se obtuvo un grupo de valores típicos en cuanto a geometría: Espesor de 20 cm (59% del total de muros) y Alturas de 255 y 285 cm promedio (24 y 26% respectivamente). También se encontró valores característicos en cuanto a los materiales: Hormigón H30 (73%) y acero de refuerzo calidad A63-42H, utilizado en el 100% de los casos. En relación a las armaduras, éstas se comparan con los requerimientos mínimos de espaciamiento y cuantías. La separación de armadura horizontal y vertical no supera los 25 cm y las cuantías de los refuerzos verticales y horizontales son mayores a lo establecido. Respecto a las solicitaciones se observa que son relativamente altas en comparación a la capacidad de los muros, llegando a valores del 80% de la capacidad axial de la sección y del 30% de la capacidad de momento. Se concluye que son cumplidas las disposiciones mínimas de diseño de muros de hormigón armado y que gracias a éstas las solicitaciones en los muros de edificios que son cada vez más altos podrán comportarse de la forma esperada ante las fuerzas sísmicas de diseño.

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.

La capacidad de deformación en soportes de hormigón armado es de particular interés, ya que es en estos elementos donde se localiza originalmente el comportamiento inelástico de un sistema estructural sismorresistente. En este trabajo de investigación se realiza un estudio de la capacidad de deformación en soportes esbeltos de hormigón convencional y de alta resistencia, con el propósito de, por una parte, determinar cuáles son los parámetros que mayor influencia tienen en la capacidad de deformación de los soportes de hormigón armado, y, por otra parte, comprobar si esta capacidad de deformación puede ser evaluada con los métodos existentes en la literatura, ya que todos estos métodos han sido realizados en base a investigaciones numéricas y/o experimentales preferiblemente en soportes de hormigón convencional con bajos valores de esbeltez de cortante, entre 2<Ls/h<6, por lo que resulta imprescindible conocer si la aplicación de dichos métodos pueden extrapolarse a soportes con otras características, como son hormigón de alta resistencia y una mayor esbeltez de cortante. De no ser así, se debería o bien proponer nuevos métodos o bien adaptar los métodos existentes. A partir de los años 60, se despertó un gran interés por estudiar la capacidad de rotación de las rótulas plásticas en elementos tipo viga, con el propósito de analizar la redistribución de momentos en vigas continuas. A partir de los años 80, el interés se ha centrado en el estudiode la capacidad de deformación y de ductilidad de elementos de hormigón armado. Este interés se debe al surgimiento de conceptos basados en el desplazamiento para el diseño sísmico de nuevas estructuras y la evaluación sísmica de las ya existentes. Esta amplia investigación previa ha permitido que se desarrollen métodos para evaluar la deformación última en elementos de hormigón armado. Sin embargo, surge el problema de la inertidumbre a la hora de aplicar estos métodos, ya que los resultados obtenidos pueden presentar grandes / Barrera Puerto, A. (2012). ESTUDIO EXPERIMENTAL Y NUMÉRICO DE LA CAPACIDAD DE DEFORMACIÓN DE SOPORTES ESBELTOS DE HORMIGÓN ARMADO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17026

En las zonas sísmicas, las columnas de hormigón armado, sometidas a cargas cíclicas, sufren desplazamientos laterales. Bajo cargas importantes, la respuesta de las columnas entra en el rango plástico, lo que induce daños importantes: descascaramiento, pandeo de las barras longitudinales, falla por fatiga de bajos ciclos. Durante sismos moderados o fuertes, la amplitud de deformación unitaria puede fácilmente sobrepasar el 2% favoreciendo el posible pandeo de las barras de refuerzo y producir ruptura a un número de ciclos menor a 100. De esta forma, no se puede despreciar esta causa potencial de falla, lo que motiva el estudio del impacto del pandeo en la fatiga de bajos ciclos. El objetivo general del presente trabajo de título es determinar y cuantificar el impacto del pandeo en la falla por fatiga de bajos ciclos en barras de refuerzo. El estudio, de carácter teórico, pretende proveer información sobre el impacto del pandeo en la fatiga mediante un modelo numérico de plasticidad concentrada capaz de reproducir la respuesta cíclica de barras longitudinales de columnas apoyadas por estribos y susceptibles de pandearse. La metodología desarrollada consiste, en una primera parte, en la validación del modelo numérico en cuanto a su comportamiento cíclico. Este modelo, originalmente, consideraba barras en compresión que se deformaban mayoritariamente por flexión. No obstante, en el caso de este estudio, las barras consideradas están sometidos a ciclos de carga tracción – compresión. A partir de los resultados experimentales disponibles en la literatura, el modelo ha sido modificado y mejorado en cuanto a la representación del comportamiento cíclico de la barra y del pandeo. Una vez calibrado el modelo, la comparación de los resultados numéricos con resultados experimentales, disponibles en la literatura, permitió determinar la importancia del impacto del pandeo en la fatiga de bajos ciclos. Este análisis se basó en distintos parámetros, tales como: la amplitud de deformación, el diámetro de la barra, y la calidad del acero. La razón entre la longitud de la barra y el diámetro se fijó en 6 (seis), siendo consistente con el planteamiento experimental. El modelo analítico revela que esta relación de aspecto puede inducir pandeo. El pandeo al aumentar las tensiones al nivel de las rótulas plásticas, genera degradación de la capacidad global de la barra, lo que es representado por el modelo, mientras que la degradación de la capacidad observada en los ensayos experimentales incluye tanto el posible efecto del pandeo como el de la fatiga. Así, al estudiar el porcentaje relativo de pérdida de la capacidad global de barra por pandeo (analítica) respecto de la pérdida de capacidad de la barra observado en la falla por fatiga de bajo ciclo (experimental), se pudo cuantificar, analíticamente, el efecto del pandeo en la fatiga. Según los resultados obtenidos, al aumentar la amplitud de deformación y mejorar la calidad del acero, el impacto del pandeo en la fatiga tiende aparentemente a ser menor. Comúnmente esta degradación corresponde a un 30-60% a bajas amplitudes de deformación y a un 10-30% a altas amplitudes de deformación.

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.

Ingeniero Civil / Las ménsulas de hormigón armado corresponden a voladizos de esbeltez largo de corte sobre altura menor a la unidad. Son generalmente utilizadas para la transferencia de cargas dentro de un sistema estructural, como lo puede ser un edificio, puente, e instalaciones en general. Debido a tan baja razón luz de corte sobre altura de las ménsulas, es que generalmente estas se encuentran gobernadas por la falla de corte y su predicción de capacidad establece mayores dificultades que la falla de flexión. El modelo panel implementado para predecir la capacidad al corte de ménsulas, asume que la dirección principal de tensiones es igual a la dirección de principal de deformación, donde se modela la ménsula mediante un elemento denominado panel, el cual representa tanto el estado de deformación, como de tensión. Además, supone que el ángulo del puntal de compresión es fijo para el proceso de carga. El hormigón se modela con un comportamiento biaxial, en el cual se considera la pérdida de rigidez y resistencia en el puntal de compresión producto de la tracción en la dirección ortogonal. El acero sigue un comportamiento uniaxial elasto-plástico perfecto. El modelo panel modificado de ángulo fijo (Ulloa, 2013) se sustenta en que el ángulo de compresión principal se fija a un cierto nivel de tracción, y desde ese instante permanece invariable ante desplazamientos laterales de la zona superior del muro. Al aplicar el modelo que fija el ángulo de fisuras a la tensión de inicio de fisuras "σ_r=f_ct" se da origen al modelo de ángulo fijo "α(σ_r=f_ct)", el que se usa en conjunto con la ecuación de equilibrio longitudinal en ménsulas para resolver la estimación de la capacidad al corte. Para analizar el comportamiento del modelo teórico se generó una base de datos unificada con 109 ensayos de ménsulas disponibles en la literatura, en los cuales se varía la resistencia a compresión del concreto, las cuantías de estribos horizontales, cuantías de refuerzo principal de borde, y la razón luz de corte sobre altura. Las ménsulas estudiadas son solicitadas exclusivamente por cargas de corte. La comparación entre los modelos panel modificado de ángulo fijo (Ulloa, 2013) y los resultados experimentales, dan resultados conservadores para la estimación de la capacidad, obteniendo la mejor estimación para el modelo que fija el ángulo de compresión principal al nivel de tracción "σ_r=f_ct". La razón promedio entre capacidad predicha versus capacidad experimental alcanza un valor de 0.77 y una desviación estándar de 0.18. Tras observar el carácter conservador de tales resultados, se plantearon diversas modificaciones con el objetivo de mejorar la predicción, obteniendo los mejores resultados al formular un nuevo modelo denominado "modelo de modificaciones simultáneas α(σ_r=f_ct) y σ_L=N/A", el cual considera 1) una re-calibración de la dirección principal de compresión para capturar la ausencia de armadura transversal y carga axial en las ménsulas estudiadas, 2) la inclusión eficiente del refuerzo de borde en la ecuación de equilibrio longitudinal para captar su participación en el mecanismo de enrejado, y 3) la disminución de la razón luz de corte sobre altura al considerar el ancho de la placa de carga. Tal modelo obtuvo un promedio de 0.98 y desviación estándar de 0.16, mostrando baja dependencia ante los parámetros de entrada en la modelación, y además captura de mejor forma la tensión de ensayo que los modelos de Ulloa (2013). Al comparar el modelo simultáneo con otros modelos de la literatura se obtienen resultados comparables a modelos de alta precisión como el de Russo (2006), y una mejor medición del tipo de falla respecto al código ACI 318-08.