Ingeniero Civil / Uno de los desafíos de la ingeniería estructural es buscar constantemente nuevas y mejores soluciones a utilizar en los diferentes sistemas estructurales que son requeridos para el adecuado desempeño estructural durante la vida útil de los proyectos, tanto desde su diseño como durante su construcción. Uno de los parámetros que interesa abordar es facilitar y/o optimizar la construcción o instalación con el fin de disminuir el tiempo de construcción o instalación, lo cual se traduce en disminución de costos totales y podría adelantar el inicio de la puesta en marcha del proyecto. Por lo tanto, resulta relevante y beneficioso para las empresas y clientes buscar nuevos métodos y soluciones para optimizar los parámetros mencionados anteriormente. El objetivo de este trabajo es analizar y discutir sobre la factibilidad técnica y económica respecto del diseño de túneles de recuperación utilizando tubos de acero corrugado, comparando esta alternativa con el diseño de túneles de hormigón armado que se implementa tradicionalmente, con el fin de incorporar una alternativa más eficiente para el diseño de este tipo de estructuras para ser utilizada como referencia en futuros proyectos mineros. Para lograr esto se realiza el análisis estructural del túnel de recuperación, mediante el programa de análisis de interacción suelo-estructura FLAC3D, considerando todas las cargas que afectan al túnel durante su vida útil. Se presentan los resultados del modelo entregados por el programa, tales como los esfuerzos y las deformaciones que se generan en el túnel de acero corrugado. Además, se presenta el diseño estructural del túnel, el análisis de costos y la comparación con el diseño de túnel de hormigón armado. Los resultados del análisis realizado no permiten confirmar la factibilidad técnica de manera confiable, se requiere un análisis más detallado y específico debido a que una sección del túnel de recuperación no cumple con los requerimientos de resistencia. En cuanto a la factibilidad económica, el diseño con tubos de acero corrugado es mucho más rentable que el diseño con hormigón armado, por lo que se recomienda evaluar, técnica y económicamente, la implementación de un refuerzo en aquellas zonas donde no se cumplan los requerimientos de resistencia. Por lo tanto, el diseño de túnel de recuperación con tubo de acero corrugado sí podría representar una mejor alternativa para este tipo de estructuras, dependiendo de las características del proyecto.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Una de las estructuraciones utilizadas en edificios de gran altura es la de sistemas de muros de hormigón armado acoplados por losas, la que ha mostrando un comportamiento eficiente ante cargas de sismo y viento, donde los muros al recibir estas cargas producen esfuerzos de corte y momento en las losas, siendo resistidos por una parte de esta. Variados estudios han analizado el comportamiento de estos sistemas pero se ha puesto poca atención en el análisis post fluencia de las losas y los esfuerzos de flexión y corte que se generan y son capaces de resistir, así como en la influencia de la cantidad y ubicación de la armadura necesaria para resistir estas cargas. Debido a esto y a que en las oficinas de cálculo chilenas se utilizan estos sistemas con refuerzo de losa, surge el interés de estudiar su comportamiento y eficiencia. Para esto se realizará un estudio paramétrico utilizando modelos numéricos no lineales de ejes resistentes comunes sometidos a un análisis pushover, que estarán limitados a una losa de piso y la mitad de la estructura de los muros que se encuentran sobre y bajo la losa, considerando elementos finitos y leyes constitutivas representativas de los materiales para caracterizar la respuesta colineal de estos elementos en la tipología de edificios chilenos, donde se irá variando la armadura de refuerzo utilizando dos tipos de modelos, con armadura concentrada y armadura distribuida, y se analizarán su distribución de momento, esfuerzos transmitidos y ancho efectivo. De este análisis se ha obtenido que existe una zona capaz de transmitir los esfuerzos, al alejarse de este sector la distribución de momento disminuye bruscamente de la misma forma independiente de la cuantía utilizada y no se aprecia un aporte significativo en la resistencia de momento por parte de las barras de refuerzo. Se deduce de esto que el ancho efectivo no depende de la cuantía utilizada, sino que está en función de la geometría del sistema como se ha mencionado en estudios anteriores, y que resulta más eficiente utilizar armadura del tipo concentrada, ya que pasado de la zona mencionada no se produce un aumento importante en el acoplamiento y por lo tanto se estará perdiendo armadura.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Santiago vive actualmente una situación en la cual la edificación en mediana altura ha ido avanzando sostenidamente, como se observa desde el 2011 al 2016 en donde se pasó de 96 a 193 proyectos de estas características según un estudio de la división inmobiliaria de la consultora BDO Finanzas Corporativas y Transacciones. Para la consultora esto ocurre por factores tanto externos, como lo han sido los planes reguladores municipales, como otros más de carácter interno de las constructoras e inmobiliarias donde se ha ido prefiriendo la construcción en mediana altura con nuevas tecnologías. Además, indican que esto ha venido acompañado de un interés cada vez más marcado por la utilización de elementos prefabricados de hormigón en estas construcciones, lo que podríamos entender como un avance en la industrialización de la construcción y, por ende, un aumento en productividad del sector. El objetivo del presente trabajo es aplicar una comparación de sistemas constructivos prefabricados frente a sistemas constructivos in situ, para el caso concreto de un edificio de mediana altura destinado a viviendas sociales en la comuna de Recoleta. El proyecto para la comparación fue entregado por la Inmobiliaria Popular de Recoleta, el fin es comparar el proyecto en términos de plazo y costos según sistemas constructivos, así como también en términos medioambientales agregando una visión de sostenibilidad a la construcción de edificios. La comparación se realizará sobre los costos y plazos de obra gruesa del edificio, tomando como supuesto que la instalación de faena y terminaciones en ambos casos sería igual. El trabajo presenta una introducción a qué son los sistemas prefabricados, su uso estructural en Chile, empresas actuales dedicadas a la prefabricación de elementos estructurales, tipos de sistemas constructivos y sus diferencias, los requisitos medioambientales para la construcción, las características del proyecto que se va a analizar, la metodología para evaluar, resultados y análisis de la comparación y conclusiones sobre el uso de elementos de hormigón prefabricado para edificios de mediana altura destinados a viviendas sociales.

Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / Este trabajo se realizó en el Laboratorio de Biohidrometalurgia del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. El objetivo principal de este estudio experimental fue determinar el efecto del metabolismo de bacterias azufre-oxidantes en la corrosión del hormigón influenciada por microorganismos (MIC). La motivación se enmarca en la disminución del impacto ambiental de los proyectos de infraestructura, al aumentar la durabilidad de las estructuras de hormigón, previniendo la componente bacteriana de la corrosión. El hormigón es el sistema constructivo más utilizado y extendido en la actualidad, por lo que el impacto de la corrosión de este es importante en los análisis de costos de distintos proyectos, principalmente en cañerías de hormigón, represas hidroeléctricas y plantas de tratamiento de aguas servidas. En la literatura se encuentran estudios que muestran la presencia de Acidithiobacillus thiooxidans en hormigón corroído sin embargo no existen estudios experimentales que busquen estimar la influencia de la actividad bacteriana en el proceso de corrosión. En la primera etapa, se aislaron e identificaron bacterias desde hormigón corroído, utilizando técnicas de cultivo bacteriano y CARD-FISH, encontrándose presencia de las bacterias azufre oxidantes A. ferrooxidans y A. thiooxidans En la segunda etapa, se realizaron cultivos A. thiooxidans con azufre y cemento endurecido como sustratos, midiendo la concentración en el medio de cultivo de sulfatos por turbidimetría y de ion calcio por absorción atómica, pudiendo concluir que existe una componente bacteriana de la corrosión que acelera el proceso puramente electroquímico, cuya cuantificación no fue parte de este estudio.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El acero estructural es un material que es ampliamente utilizado en los países de mayor desarrollo para la materialización de estructuras industriales y no industriales por su alta ductilidad y resiliencia al ser diseñadas con metodologías confiables que han tenido buen desempeño luego de eventos sísmicos. Dentro de estas estructuras resaltan los marcos especiales a momento con columnas tubulares (HSS) y vigas de sección I, que son capaces de concentrar la mayor parte de la deformación inelástica en las vigas al ser sujetas a demandas sísmicas considerables. Con el fin de aumentar la resiliencia de estas estructuras, así como la facilidad, rapidez y calidad constructiva es que se propone una conexión viga-columna mediante planchas tipo end-plate (EP) apernada denominada EP-HSS, la cual fue estudiada experimental y numéricamente para caracterizar su comportamiento bajo cargas cíclicas, cumpliéndose los criterios establecidos en la norma americana (AISC 341-10), encontrándose que el mecanismo de falla que prevalece es aquel asociado a una mayor plastificación en las vigas, lo cual corresponde a una falla de tipo dúctil. En el presente estudio se busca ampliar el alcance de investigaciones previas al incluir el efecto de la carga axial y flexión biaxial sobre la columna a través de una simulación numérica mediante el método de elementos finitos (MEF) que incluye no linealidades del material utilizado, geométricas y de contacto entre elementos, así como grandes deformaciones en el sistema. La carga axial se incluye en tres niveles de carga relativos a la carga axial de fluencia de la columna (Py), mientras que la flexión biaxial se considera al variar la cantidad de vigas conectadas a la columna que se deforman a flexión. En añadidura a lo anterior, se realizan simulaciones con modificaciones en el diseño de la conexión para inducir fallas localizadas en esta y estudiar los mecanismos de falla que se generan. Se encuentra que todas las conexiones cumplen con el requerimiento de sostener resistencias a flexión del 80 % del momento plástico nominal de la viga (Mp) para una rotación de 0.04 [rad] como se estipula en la norma AISC 341-16 y presentan un buen desempeño con respecto al criterio de columna fuerte-viga débil, al ser las vigas las principales disipadoras de energía. La respuesta de las conexiones se analizó mediante la conversión a un sistema equivalente en términos de energía de donde se encuentra que el impacto de la carga axial sobre la columna es reducido para los niveles estudiados y que la flexión biaxial tiene un mayor impacto en la histéresis de la conexión mas no induce mecanismos de falla frágiles.

Ingeniero Civil / El objetivo principal de esta memoria es la generación de una herramienta computacional que permita obtener automáticamente curvas de fragilidad de cualquier tipo de estructura que sea modelada lineal o no-linealmente en el programa Sap2000 (o sus equivalentes en Etabs, CSI bridge, etc.), y que contemple el nivel de detalle que uno desee en conformidad a las herramientas disponibles en el programa. La herramienta computacional es implementada en MATLAB permitiendo seleccionar del catálogo integrado de registros sísmicos del CSN y de RENADIC una serie de eventos previamente filtrados (tipo de suelo, zona sísmica, magnitud, PGA, etc.), computar la respuesta sísmica tiempo-historia de la estructura empleando comandos OAPI de Sap2000, extraer sus resultados y post-procesarlos para obtener una curva de fragilidad empleando el método de máxima verosimilitud (MLE). Es decir, obtener una curva que permita establecer la probabilidad de excedencia de ciertos niveles de desempeño (que puede ser definida por el desplazamiento relativo de entre piso en conformidad a los niveles sugeridos por Astroza (2014) para albañilería confinada) con cualquier parámetro sísmico de interés que caracterice a los registros sísmicos seleccionados (Ia, PGA, PGV, PGD, PD, PDh, CVA, Ih, Sd, Sa, etc.). En términos concretos, las entradas de la herramienta computacional son un archivo *.s2k (modelo en Sap2000 de la estructura), los criterios de filtro de registros sísmicos y la indicación de como caracterizar el nivel de desempeño en función de la respuesta sísmica obtenida. Cabe mencionar que por ahora, la herramienta computacional implementada obtiene curvas de fragilidad que consideran únicamente la variabilidad de los registros sísmicos y excluye la variabilidad de otros parámetros que describen su comportamiento estructural (variación de resistencia, parámetros dinámicos, distribución de masa, contemplación de diversos sistemas estructurales, densidad de muro, calidad de materiales, interacción suelo-estructura, etc.). Se emplea esta herramienta computacional para determinar la curva de fragilidad de una estructura de albañilería confinada de cuatro pisos, que ha sido ampliamente estudiada por el DIC (edificio de comunidad Andalucía con base fija) y que permite un cierto nivel de calibración, la cual es modelada a través de un modelo de marco equivalente, considerando comportamiento elástico-lineal o comportamiento no-lineal a través de elementos de plasticidad concentrada del tipo link que permiten incorporar la respuesta histerética de sus muros. A partir de estos criterios, las curvas obtenidas permiten definir que sismos (con un PGA superior a 5%g) superan diversos niveles de desempeño sísmico y analizar que parámetro sísmico entrega una menor dispersión en relación a los desempeños determinados del modelo en Sap2000. Se explica en detalle la metodología necesaria para la implementación de este tipo de análisis con el fin de continuar los estudios sobre curvas de fragilidad empleando las rutinas desarrolladas con el objetivo futuro de estudiar otros tipos de estructuras e incluir efectos no modelados como la variación del amortiguamiento visco-elástico o la interacción suelo-estructura. Se remarca la falta de registros y la necesidad de complementar la base con registros espectro compatibles a partir de ecuaciones predictivas de movimiento del suelo (GMPE), para así poder mejorar la fiabilidad del estudio de curvas de fragilidad.

Ingeniero Civil / La finalidad del presente trabajo es evaluar la aplicabilidad de un nuevo enfoque para estimar los niveles de productividad de la de obra ahondando en tres líneas de acción. La primera es cuestionar el enfoque actual y proponer un marco teórico alternativo, basado en un valor de productividad óptima que sea más objetivo que los obtenidos de la comparación con datos históricos o benchmarking. A esta línea de acción le llamaremos cambio en el enfoque actual . La segunda es investigar sobre las técnicas y tecnologías utilizadas para estimar y medir la productividad de la mano de obra. A esta línea de acción le llamaremos intervención a través de la medición . La tercera es ahondar en el uso de la técnica de simulación de eventos discretos en el área de la construcción. A esta línea de acción le llamaremos contribución de la modelación . Cada una de las líneas de acción propuestas tienen una forma de aportar en el objetivo de poder evaluar y medir la productividad de la mano de obra. En relación a la primera línea de acción propuesta, se implementó la metodología de 2-frentes en un proyecto de edificación de viviendas de hormigón armado en extensión para analizar la aplicabilidad en obra de esta innovadora metodología. En relación a la segunda línea de acción propuesta, se realizó una revisión crítica de antecedentes bibliográficos de las distintas técnicas y tecnologías disponibles para la medición de la productividad de la mano de obra, con el fin de revisar el estado del arte en esta materia. Finalmente, en relación a la tercera línea de acción propuesta, con la ayuda de un software especializado en la simulación de eventos discretos, se modeló la secuencia constructiva implementada en obra de alguna operación de un proyecto de edificación, con el objetivo de analizar cuáles son los aportes de esta técnica en el análisis y predicción de los niveles de productividad que se obtendrían en dicha operación. Se concluyó que la metodología de 2-frentes es un enfoque alternativo con gran potencial en el planteamiento de cómo enfrentar la evaluación de productividad de la mano de obra de una operación de un proyecto de construcción con carácter cíclico. Con la implementación de la metodología en terreno se pudo determinar que el nivel de productividad óptimo para la operación Montaje de Paneles de Moldaje del Primer Piso fue de 29,72 [m2/hombre-día]. También, se concluyó que los sistemas de reconocimiento de actividades (SRA) son más efectivos en el propósito de medir en forma automatizada la productividad de los trabajadores y que la fácil implementación de sistemas tecnológicos aun no es posible, por lo que, para el presente trabajo de memoria, se optó por implementar un sistema manual y más sencillo para las mediciones de datos de terreno. Finalmente, se concluyó que el principal aporte de la técnica de modelación de eventos discretos se encuentra en la etapa de planificación de un proyecto de construcción.

Ingeniera Civil / En el periodo 2015 2016, a raíz de un convenio del Ministerio de la Vivienda y Urbanismo MINVU y el Instituto de la Construcción IC, se realizó una revisión de la norma NCh 2369. Of. 2003 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. Los textos finales propuestos aún se deben someter al proceso de validación del Instituto Nacional de Normalización INN. La siguiente memoria aborda las modificaciones en el Capítulo 9: Disposiciones especiales para estructuras de hormigón. El objetivo del Trabajo de Título es verificar con ejemplos y una comparación teórica, la aplicación de los nuevos requisitos en estructuras industriales típicas construidas con prefabricados de hormigón, como se resuelven los problemas observados durante el sismo del 27 F, y en algunos casos si los límites para las nuevas deformaciones son posibles de cumplir en la práctica. Se incluirán en el estudio las naves estructuradas con sistemas de: Pilares en voladizo y Pilares con vigas que forman marcos de momento. También se incluirán los sistemas de arriostramiento y los paneles de cerramiento exterior y de divisiones interiores. Con las modificaciones propuestas los resultados más importantes obtenidos consisten en que las estructuras tipo pilar en voladizo con estructura de techo de acero (estructuras mixtas) y sólo algunas estructuras livianas de hormigón prefabricado, podrán construirse en suelo tipo II y III. Mientras que, en el caso de estructuras tipo marco rígido fundadas sobre suelos tipo II y III, se obtiene un aumento de la deformación considerable de casi el doble. La conclusión principal es que las estructuras tipo marco rígido serán preferidas en la práctica por sobre las de tipo pilar en voladizo. Además, se propone un amortiguamiento unificado para ambos tipos de estructuras de 3% y un nuevo límite sobre la cantidad de momento traspasado en la cabeza de los pilares para poder diferenciar cuantitativamente las estructuras tipo marco rígido de las pilar en voladizo. Se deja planteado que es necesario realizar un nuevo análisis en los límites de deformación ahora que las deformaciones calculadas son más cercanas a las deformaciones reales de las estructuras.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El siguiente trabajo presenta un estudio del comportamiento de hormigones tradicionales al ser reforzados con microfibras de polivinilo de alcohol. Específicamente, este analiza cambios en propiedades mecánicas de este material como lo son su resistencia y su ductilidad. Esto último, sin dejar de lado la posibilidad de estudiar otros fenómenos que se pudieran observar a lo largo de la investigación. Esta investigación consiste tanto en experimentación en laboratorio como en análisis mediante el uso de software computacional. La primera parte mencionada contempla la elaboración de tandas de probetas cilíndricas de hormigón con y sin fibra. Diferentes cantidades de fibra son utilizadas en distintas mezclas buscando contrastar resultados con mezclas sin fibra. De igual manera, las proporciones agua/cemento y áridos/cemento y el tamaño máximo de árido en cada set de probetas son diferentes con el fin de obtener un espectro mayor de resultados y de esta forma poder realizar un análisis más completo. Existe un primer grupo de probetas que se elabora para llevar a cabo ensayos preliminares a modo de prueba y obtener algún tipo de tendencia general. Un segundo grupo para ajustar dosificaciones y un último grupo, mucho más amplio en cantidad que el primero, el cual es necesario para efectuar un estudio más complejo y global del comportamiento del hormigón tradicional reforzado con microfibras de PVA. De las probetas finales, cuyas variables más características son: la cantidad de fibra y el tamaño máximo de árido (0%, 1% y 2% de fibra y tamaños de árido de 0.3 mm, 4.75 mm y 9.5 mm), se obtiene que a compresión la resistencia siempre es mayor (entre 5% y casi 400% veces) sin microfibra que con microfibra, mientras que la deformación última, en casos con PVA puede llegar a ser hasta 8 veces mayor. De esta etapa, sin embargo, no es posible obtener resultados claros a tracción. Por otro lado, con lo que respecta a la parte computacional, diferentes softwares se utilizan como herramienta para procesar la información obtenida en el campo experimental. Además, se realizan parametrizaciones que representen las curvas obtenidas y así obtener fórmulas generales. Dichas modelaciones, provenientes de combinar modelos ya ampliamente conocidos con regresión de datos experimentales, son utilizadas en un análisis de tipo Pushover en el programa SAP2000 con el fin de tener una idea general del comportamiento estructural del hormigón fibroreforzado. Para efectos prácticos, el análisis es llevado a cabo en una torre de 10 pisos de muros con confinamiento de borde. De esto último y empleando las mismas cantidades de fibra e iguales tamaños máximos de árido que en las probetas finales, se puede constatar que para todos los casos, previo a los 0.6 metros de desplazamiento de techo, la carga requerida es siempre mayor en hormigones sin PVA alcanzando a ser esta, en casos extremos como aquellos con árido de 9.5 milímetros, hasta 1.2 veces mayor.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / En esta memoria se realiza una campaña de exploración geotécnica y de identificación de propiedades dinámicas de edificios en tres sectores de la ciudad de Santiago: El Cortijo, Santa Marta de Huechuraba e Hipódromo Chile. La ocurrencia de terremotos y la amplificación de la respuesta de depósitos blandos pueden someter a importantes solicitaciones a estructuras emplazadas en este tipo de suelo. Es por esto que identificar las propiedades dinámicas de suelo y estructuras permite tener un primer acercamiento para cuantificar una posible vulnerabilidad ante un evento sísmico. En particular en esta memoria, se analizan los resultados que tienen que ver con fenómenos de doble resonancia, tanto en suelo como en estructuras. De la exploración geotécnica se encuentra que los tipos de suelo, según el Vs30 calculado, en las áreas de estudio corresponde a tipo D, D y B, respectivamente. En términos de frecuencias fundamentales, se encuentra que los dos primeros sitios presentan una componente de amplificación de la respuesta del suelo considerable, mientras que el sector de Hipódromo Chile no presenta características que pueda asociarse a una amplificación sísmica significativa. Con el foco en que los sectores de El Cortijo y Santa Marta de Huechuraba, se encuentran edificios relativamente altos emplazados en los sectores cuyas frecuencias podrían estar cercanas a las del suelo, encontrando que si bien, todas las estructuras aledañas al sector de estudio se encuentran dentro de un rango de frecuencias en el cual se puede desarrollar el fenómeno de resonancia, sólo se encontró una estructura en cada sitio en cual uno de sus modos fundamentales es susceptible a amplificar en la frecuencia predominante del depósito. De estos resultados se concluye que existe una alta vulnerabilidad en estas estructuras, debido a la coincidencia entre la frecuencia predominante del suelo y una de las primeras tres formas modales del edificio. Con esto se propone realizar un trabajo futuro para la obtención de permisos e instrumentación permanente de estos edificios vulnerables a acciones sísmicas, junto con realizar un estudio más acabado considerando las implicancias de la interacción suelo-estructura que podrían tener un rol relevante en la respuesta sísmica de este tipo de edificios.