Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El presente trabajo tiene como objetivo estudiar y comparar distintos modelos de la flexión de la litósfera oceánica en un ambiente de subducción o margen convergente. Dichos modelos provienen del estudio de la elasticidad para el equilibrio de placas y/o barras delgadas. Además se han incorporado las fuerzas involucradas como el \emph{Slab-pull} y \emph{Ridge-push}, siendo estas las más dominantes en un proceso de subducción. En segunda instancia se modeló el contacto entre dicha placa y la litósfera continental, al introducir una restricción al problema, que es que la litósfera oceánica no se traslape con otra función que se encarga de simular el continente. Este problema es matemáticamente conocido como el problema del obstáculo.\\ Inicialmente se exploran los modelos unidimensionales clásicos encontrados en la literatura, para variar de ellos las condiciones de borde usadas proponiendo a partir de esto un modelo para las fuerzas involucradas. Al hacer esto y comparar la flexión con perfiles batimétricos se pueden analizar los modelos y su analizar su alcance para describir observaciones relevantes en un ambiente de subducción, además de inferir valores para los parámetros utilizados. Esto es comparado con trabajos similares dentro del estudio flexural de la litósfera oceánica.\\ Por otro lado, la investigación hecha con el obstáculo genera soluciones interesantes desde el punto de vista tectónico, entregando estas un conjunto de máximos y mínimos en los esfuerzos, interpretados estos cómo zonas donde la placa está propensa a fracturamiento. El modelar mecánicamente la zona interplaca es nuevo y abre la puerta a nuevos modelos que puedan dar cuenta de la fenomenología esperada. Además, como variante se ha hecho esta modelación usando fuerzas de contacto, incorporando así una interacción proveniente del estudio de la elasticidad, hecho por primera vez por Hertz en 1882. La modelación 2D de este problema es hecha usando el método de elementos finitos, siendo este método capaz de, a partir de la formulación variacional del problema, entregar la solución. Este resultado no muestra demasiada variación con los resultados obtenidos de modelos de obstáculo 1D, pero muestra mayor versatibilidad a la hora de escoger distintos dominios y condiciones de borde.\\ Cómo resultado de este trabajo se llega a que los distintos modelos 1D pueden modelar no de manera única la flexión de la litósfera oceánica con un error de las decenas de metros. Se propone una solución mixta donde es permitida la reducción de la rigidez en la cercanía de la fosa y además la incorporación de fuerzas oblícuas para modelar el \emph{Slab-pull}, permitiendo así que los esfuerzos no se sobrevaloren y no perder la dinámica de la interacción.

Ingeniero Civil / Este trabajo de título propone y desarrolla una metodología simple para estimar desplazamientos permanentes inducidos en muros de tranques de relaves chilenos producto de solicitaciones sísmicas, basándose en el trabajo de Makdisi & Seed (1978). Al igual que el método original, el procedimiento propuesto calcula los desplazamientos a partir de las aceleraciones generadas en distintos puntos del muro. Para estudiar la respuesta dinámica de un tranque de relaves se implementó un modelo numérico con el software de elementos finitos GTS-NX, caracterizado con un modelo constitutivo hiperbólico y parámetros típicos de algunos de los tranques más importantes del país. Los registros se asocian a distintas superficies de falla potenciales mediante el coeficiente de aceleración máxima, kmax. Los desplazamientos se calculan a partir de la doble integración de los registros de aceleración, asumiendo que los desplazamientos de las superficies de falla se generan al superar el coeficiente pseudo-estático de fluencia ky. Los principales resultados presentan una reducción más pronunciada de la razón ky/kmax a medida que aumenta la profundidad de la superficie analizada, y un aumento en la magnitud de los desplazamientos en comparación al estudio original. De forma complementaria se estudia el efecto del modelamiento de los relaves de la cubeta en la respuesta dinámica del muro y se compara la distribución de aceleraciones y desplazamientos considerando modelos constitutivos elástico y Mohr-Coulomb para el muro. Los resultados indican una baja influencia de los relaves de la cubeta en las aceleraciones de los puntos cercanos al talud aguas abajo del muro y resultados erráticos para modelos configurados con relaciones de esfuerzo-deformación lineales.

Ingeniero Civil / Barton (1973) caracterizó la resistencia al corte de diaclasas en escala de laboratorio (~100 mm), desarrollando un criterio de resistencia al corte que considera la influencia de la rugosidad de la junta mediante el Joint Roughness Coefficient (JRC). A pesar de que inicialmente se desarrolló como un parámetro de ajuste, el JRC de diaclasas in-situ, cuyo largo varía en varios ordenes de magnitud, es determinado empíricamente mediante comparación visual con un set de perfiles representativos de pequeña escala elaborado por Barton & Choubey (1977). El objetivo de este trabajo es estudiar numéricamente el efecto de escala y el intervalo de muestreo espacial del perfil en la resistencia al corte de diaclasas bidimensionales sometidas a cargas normal constante. Se utilizaron simulaciones numéricas de elementos finitos de ensayos de corte directo para perfiles de pequeña y gran escala (~100 y ~1000 mm respectivamente), generados mediante el escalamiento de los perfiles standard de Barton & Choubey (1977), considerando además distintos intervalos de muestreo espacial y rugosidades. La elaboración de la geometría de los modelos y sus mallados, la ejecución de las simulaciones y el procesamiento de los resultados fueron automatizados para facilitar los cientos de simulaciones requeridas para el estudio. Los modelos fueron calibrados mediante análisis de sensibilidad, teniendo en consideración la precisión, convergencia y tiempo de cómputo de las simulaciones. Los resultados obtenidos muestran una buena relación con los resultados experimentales y confirman que el intervalo de muestreo en la caracterización de la rugosidad de las diaclasas afecta sus curvas tensión de corte desplazamiento. Las simulaciones de diaclasas de distinta escala, que sólo difieren en su largo y altura de asperezas manteniendo el resto de las propiedades constantes (i.e. propiedades del material, geometría del perfil, condiciones de borde), no muestran diferencias en la resistencia al corte máxima movilizada.

Thesis (Ph. D.)--Virginia Polytechnic Institute and State University, 1995. / Vita. Abstract. Includes bibliographical references (leaves 165-179). Also available via the Internet.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / En este trabajo de título se presenta el estudio numérico en base a elementos finitos de una conexión a momento tipo End-Plate , la cual consiste en una placa de acero soldada a la sección transversal de la viga, donde la unión se produce al apernar la placa a la columna solo que en este caso la placa se conectará a una plancha unida a placas de continuidad instaladas en el alma de la columna, a diferencia de una unión por eje fuerte en que la placa End-Plate es apernada a las alas y no por la zona del alma. Para llevar a cabo el diseño de dicha conexión, en el programa de análisis estructural ETABS 2016 se modeló un edificio de oficinas de 4 pisos de altura compuesto por marcos a momento ubicado en Santiago, Chile, y su diseño fue hecho de acuerdo a lo establecido por la norma NCh433 Diseño sísmico de edificios y por las especificaciones AISC 341 y AISC 360. Con los perfiles vigas y columnas obtenidos, se diseña la conexión de acuerdo a la norma AISC 358-16 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications debido a que la conexión End-Plate está precalificada para su uso y la unión propuesta pretende ser análoga a una unión por eje fuerte. Finalizado el diseño, en el programa de elementos finitos ANSYS v17.2 se lleva a cabo el estudio numérico y consiste en el análisis de 4 configuraciones de la conexión, bajo diferentes niveles de carga axial, sometidos a desplazamientos controlados cuya aplicación se hace de acuerdo al protocolo de carga establecido en AISC 341-16 con el objetivo de identificar zonas de falla y de verificar que se cumpla la filosofía de diseño empleada en el diseño de la conexión. Al analizar los resultados obtenidos es posible observar que la conexión propuesta para uniones por eje débil presenta un comportamiento semi-rígido según lo definido en la norma AISC 341-16 y además provoca una disminución en la rigidez de aquellas vigas que llegan a la columna por el eje fuerte debido a plastificaciones locales observadas en las alas y alma de la columna a medida que se incrementa el número de vigas que llega al nodo de conexión y el nivel de carga axial. Sin embargo, a pesar de que se cumple con el requisito de resistencia mínima para que la conexión pueda ser utilizada en marcos especiales a momento, se observan plastificaciones locales en los alrededores de la zona panel de la columna cuando se conecta más de una viga en la zona de unión, lo que lleva a proponer para futuras investigaciones el análisis de implementación de otros métodos de rigidización de dicha zona para evitar que la columna incursione en rango inelástico o bien llevar a cabo estudios de desempeño sísmico de otras conexiones pre-calificadas cuando son implementadas por eje débil para ampliar la gama de conexiones disponibles para este tipo de uniones y establecer con mayor claridad cuando es factible su utilización.