Ingeniero Civil / En la presente Memoria se presenta el desarrollo y resultados de un estudio experimental de técnicas de reparación y refuerzo estructural de muros de albañilería de ladrillos confinada, dañados por efecto de sismo. La fase experimental del estudio se desarrolló en Idiem en los años 1989-90, dando origen a varias publicaciones y sirviendo sus resultados como soporte para la actualización de la Norma Chilena Oficial para albañilería confinada, NCh2123.Of1997 modificada en 2003, vigente en la actualidad. Dentro de las tipologías de muros de albañilería, el estudio se enfoca en la albañilería de ladrillos confinada, que representa al tipo más usado en Chile. Se construyeron dos series, de 6 muros cada una, de albañilería confinada de 2.4 m x 2.4 m; una serie con ladrillos hechos a máquina del tipo rejilla con huecos y la otra, con ladrillos hechos a mano, del tipo chonchón. Los muros se someten a un primer ensayo de resistencia en condición sana, siendo luego reparados y sometidos a un segundo ensayo. El ensayo de los muros tanto en condición sana como reparada, se realiza aplicando una carga vertical constante y, simultáneamente, una carga horizontal alternada a la altura de la cadena, que simula las solicitaciones de tipo sísmico en un edificio de varios pisos. La carga horizontal se incrementa gradualmente hasta sobrepasar los niveles típicos de falla estructural y en el caso de los muros sanos, el ensayo se detiene cuando se ha alcanzado un nivel de daño preestablecido en el programa de reparaciones. Las soluciones que se han adoptado para la reparación de los muros, incluyen a aquellas que han presentado los mejores índices de recuperación de rigidez y resistencia en probetas a escala reducida. Estas consisten en la proyección de mortero de cemento contra la superficie de albañilería, realizada por medios neumáticos (shotcrete, mezcla seca) y en forma manual (estuco), incorporando una malla de acero de refuerzo electrosoldada, anclada a la albañilería. Este enchape se aplica por una o por ambas caras. Además, se analiza el reemplazo del paño de albañilería como técnica de reparación de uno de los muros construidos con ladrillo hecho a mano, solución que se complementa con la colocación de un refuerzo mínimo de acero entre hiladas del paño reparado. Las 3 técnicas usadas como reparación muestran un desempeño eficiente, con índices de recuperación significativos de los parámetros de resistencia y rigidez. En el caso de la reparación con enchape, tanto por una como por ambas caras, el aumento de resistencia es tal que la falla del muro ya no se asocia a corte en el paño, como en el ensayo de muro sano, sino que al sobre-esfuerzo axial de los pilares por efecto de rotación global. Por su parte, el reemplazo del paño de albañilería, con la colaboración del refuerzo horizontal, otorga al muro reparado una significativa capacidad de respuesta posterior al agrietamiento, que anula el efecto de falla frágil de la albañilería.

Ingeniero Civil / El uso del shotcrete se ha incrementado principalmente en obras mineras donde cumple una función primordial en el refuerzo de túneles. El aumento de la tecnología exige que este material se mantenga competente frente a los requerimientos de resistencia y ductilidad, para esto, el ensayo ASTM C1550-12 resulta conveniente al evaluar la capacidad de este material para absorber energía de deformación al encontrarse sometido a flexión. El ensayo consiste en inducir una carga puntual al centro de un disco de shotcrete que se encuentra apoyado en tres puntos simétricamente distribuidos en la base de éste, midiendo la fuerza y el desplazamiento en el centro. Producto de esto, se mide el área bajo la curva del gráfico carga desplazamiento, que representa la energía capaz de absorber el shotcrete como representación de su rigidez a la flexión. Esta investigación pretende realizar un modelo numérico en base a elementos finitos que reproduzca el ensayo ASTM C1550-12. De esta manera, el uso de un modelo de elementos finitos puede ser una herramienta de diseño alternativa o complementaria a los resultados experimentales. El modelo permitirá comparar la respuesta del shotcrete con diferentes refuerzos, evaluando la energía de deformación, el peak de carga, la pérdida de carga post-peak y la pendiente post-peak. Se confecciona un modelo de shotcrete sin refuerzo para obtener el módulo de elasticidad del material, posteriormente utilizado en los modelos de shotcrete reforzado con mallas geosintéticas y metálica. De forma complementaria, se confeccionan modelos para estudiar el efecto de la variación del módulo de elasticidad del shotcrete a refuerzo fijo, la importancia del espesor del refuerzo y la respuesta del sistema al variar el tipo de contacto entre el refuerzo y el shotcrete. Esto se resume en un total de 12 modelos. El modelo permite representar el comportamiento del shotcrete reforzado, con la limitación de no incluir el daño del refuerzo en el material compuesto. Sin embargo, esto no altera el comportamiento lineal de los materiales, rescatando parámetros relevantes para el diseño de este material, tales como el módulo de elasticidad y el peak de carga.

Ingeniera Civil / El comportamiento del hormigón proyectado reforzado con fibras de polipropileno ha sido estudiado desde hace algunos años en diversos trabajos, tanto teóricos como experimentales. Aún no se tiene una respuesta clara en cuanto a su desempeño luego del agrietamiento del hormigón, por lo que se vuelve imprescindible un estudio que evalúe la compatibilidad entre los materiales que componen la mezcla de hormigón y fibras, y así definir las condiciones que permiten optimizar su desempeño. El objetivo de la memoria es analizar los efectos de fibras de polipropileno en el hormigón estructural y, de esta forma, investigar de qué manera contribuyen en su comportamiento y desempeño post agrietamiento de la matriz cementicia, considerando como variable la dosis de las fibras y la resistencia del hormigón. La metodología de esta investigación consiste en la confección de hormigones de prueba con distintas resistencias y dosis de fibras, y la posterior evaluación de la resistencia residual de estas probetas para estas configuraciones, utilizando la norma europea EN-14651: Método de ensayo para hormigón con fibras metálicas. Determinación de la resistencia a la tracción por flexión en los ensayos. Posteriormente, con ayuda de los análisis respectivos de los resultados, establecer requerimientos para las dosis de fibras respecto al grado de resistencia de hormigón, para así lograr un adecuado comportamiento de los materiales trabajando en conjunto, especialmente en su estado endurecido posterior al momento de la fisuración. Al término de la etapa experimental, se obtienen mezclas cementicias con propiedades de hormigón proyectado, contando con una variada dosificación de fibra, siendo el máximo 8 [kg/m^3]. En cuanto a sus propiedades mecánicas, se tiene que la incorporación de fibras sintéticas aumenta considerablemente la resistencia en el rango post-fisuración, y con ello la tolerancia de soportar deformaciones. A modo de síntesis, se establece que los requerimientos mínimos de los parámetros estudiados para cumplir los criterios funcionalidad estructural en el shotcrete expuestos en este estudio son que, por un lado, se tenga una resistencia de al menos 30 [MPa] en el hormigón y que la mezcla en cuestión tenga como mínimo la cantidad de 6 [kg/m^3] de fibra de polipropileno, analizando el correcto desempeño para cada caso, y así corroborar si cumple con algún criterio que evalúe la funcionalidad estructural.

Ingeniero Civil / No obstante el uso intensivo de hormigón proyectado que se ha registrado en los últimos años en Chile, particularmente en proyectos de túneles mineros y de metro, es relativamente usual que durante el desarrollo de las faenas se produzcan indefiniciones que retrasan a éstas debido a la falta de una normativa chilena que regule los requisitos y procesos conforme a la realidad de las prácticas nacionales. Una carencia evidente se encuentra en las disposiciones para la dosificación de la mezcla de hormigón proyectado, en donde la relación agua cemento, la granulometría de los áridos y el uso de aditivos, entre otros aspectos, varían sin un adecuado control, produciendo un producto de calidad no conforme que puede traer consecuencias negativas para las obras y sus trabajadores. Como extensión de las carencias normativas, se produce un vacío respecto de la preparación y entrenamiento con la que deben contar los operadores o aplicadores del hormigón proyectado (conocidos como pitoneros), lo que redunda en falta de personal calificado y por tanto, también de personal de supervisión. De hecho, actualmente, las empresas constructoras presentan dificultades para conseguir pitoneros y supervisores calificados. Además, no se puede dejar de lado la falta de equipos de nivel mundial producto de la falta de exigencias normativas. Fuera de Chile existe tecnología de excelencia que permite proteger al operador que está en la frente, como también realizar una ejecución del trabajo en forma pareja y de acuerdo las exigencias. Es por lo anterior, que con este trabajo se busca realizar un análisis de los códigos internacionales de hormigón proyectado, para que con ello se pueda contribuir a entregar elementos de comparación y juicio para una futura normativa chilena. Los referidos códigos son de procedencia europea, estadounidense y australiana. Dentro de la procedencia europea, además de dos códigos de carácter comunitario, existen dos nacionales, siendo uno noruego y el otro austriaco. Cabe destacar que algunos de los códigos referidos son la base de las especificaciones técnicas que se realizan para los proyectos mineros y de infraestructura de transporte en el país. Los aspectos a considerar para la comparación de los códigos son los requisitos de materiales y procesos, la clasificación según resistencia temprana o funcionalidad estructural, entre otros criterios, los trabajos preparatorios, los trabajos de proyección, el tratamiento de las fibras y algunas restricciones sobre el cemento. La metodología de trabajo incluye la revisión bibliográfica de los códigos y de algunos aspectos generales del hormigón proyectado. El trabajo concluye reconociendo que los códigos más utilizados en el país son el EFNARC, European Specification for Sprayed Concrete, 1996 y el ÖVBB, Sprayed Concrete Guideline, 2006, pero que los códigos ACI del comité 506, relativos a hormigón proyectado, están siendo día a día más estudiados y seguidos, debido a que ofrecen más elementos de juicio respecto del hormigón con fibra y de las resistencias tempranas, permitiendo de este modo, no adoptar siempre los criterios más restrictivos. Finalmente, el trabajo concluye afirmando la necesidad de normar las competencias que deben tener los operadores y supervisores del hormigón proyectado, además de promover el uso de mayor tecnología cuando aplique, como el caso de los equipos robotizados.

Ingeniero Civil / El hormigón proyectado ha demostrado ser una excelente herramienta en la estabilización de excavaciones que requieren de sostenimiento inmediato. Tal desempeño se debe al aporte de las resistencias a compresión en edades tempranas, las que se consideran desde los primeros minutos hasta las 12 primeras horas. Actualmente en Chile, se utilizan 2 tipos de ensayos estandarizados para medir las resistencias tempranas a compresión, conocidos como ensayo del Penetrómetro y ensayo de la Pistola Hilti. Ambos son ensayos indirectos, es decir, miden una propiedad distinta del hormigón, pero mediante curvas de calibración, dan cuenta de la resistencia efectiva a compresión. Sin embargo, éstas curvas de calibración tienen limitaciones asociadas a las condiciones bajo las cuales fueron proyectadas, las que no necesariamente son representativas para los hormigones proyectados nacionales (cemento, áridos, equipos, etc.). En este contexto, el presente estudio busca implementar y evaluar un equipo de ensayo que permita determinar la resistencia a compresión del hormigón proyectado en edades tempranas de manera directa, para lo que se adapta un diseño basado en estudios realizados en Europa, Norteamérica y Australia, ya que no existe un equipo de ensayo estandarizado. El nuevo método consiste en ensayar, por secciones, una viga prismática a compresión. Para la evaluación de los resultados se realiza una campaña de ensayos comparativa que junto con considerar los ensayos con el equipo en estudio, considera ensayos con Penetrómetro, Pistola Hilti y Testigos. Con ello, se busca generar una curva característica del desarrollo de la resistencia a compresión para una dosificación de hormigón proyectado en particular, a objeto de analizar cómo se relacionan las resistencias del equipo en estudio con las de los ensayos estandarizados. El trabajo concluye que el método en estudio es adecuado para obtener estimaciones de la resistencia a compresión del hormigón proyectado en edades tempranas en un rango de resistencia entre los 10 y los 100 [kgf/cm²]. Ello implica que el nuevo método cubre por completo el rango de aplicabilidad de la Pistola Hilti, y además, que se complementa adecuadamente con la tendencia de resultados del Penetrómetro y los Testigos, cuyos rangos de aplicación, son respectivamente, inferior y superior respecto del rango de resistencia del nuevo método.