La presente monografía técnica ha sido desarrollada ante la necesidad de presentar soluciones a los problemas de inundación y/o erosión de la infraestructura urbana, vial, de riego y áreas agrícolas, por efecto del Fenómeno del Niño. Se evaluarán las defensas ribereñas del tipo diques enrocados, determinando la sección estable de cauce del río, la pendiente hidráulica, profundidad de socavación, y altura del muro. Las defensas ribereñas son estructuras utilizadas para preveer y controlar las inundaciones que pueden generar los ríos caudalosos en épocas de avenidas. Entre las medidas de prevención y control de erosión de las riberas de los ríos tenemos a las defensas vivas naturales, defensas vivas forestadas y medidas estructurales. Dentro de las medidas permanentes tenemos los siguientes: diques, enrocados, estructuras de concreto, dados, losas y colchones. / Trabajo de suficiencia profesional

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Construções). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Ingeniero Civil / La normativa chilena actual no considera en sus criterios de diseño las aberturas centrales a nivel basal en muros esbeltos de hormigón armado, siendo que este tipo de muros se realiza con frecuencia, ya sea por solicitudes de arquitectura o simplemente por condiciones de diseño. Es por ello que se torna de suma importancia su investigación y el análisis de su comportamiento. El presente trabajo de título estudia el impacto que generan las aberturas centrales a nivel basal en la estructura mediante un programa que realiza un análisis de elementos finitos no lineal. Se analizan una serie de muros esbeltos con diferentes dimensiones de la abertura sometidos a un análisis tipo pushover monotónico creciente para obtener la respuesta carga-deformación llegando a una deriva de techo del 2%. En total fueron analizados 99 muros, 10 muros con aberturas de diferentes tamaños (desde un piso de altura con ancho de 10% del ancho del muro hasta 3 pisos de altura con un ancho de 60% del ancho del muro), y un muro sin abertura. Estos 11 muros se realizaron para 3 relaciones de aspecto (RA=2.5, 5 y 7.5) y para 3 modelos diferentes. Con los datos obtenidos se estudia el comportamiento de cada uno de los muros, para lograr cuantificar el impacto que genera la abertura. En un comienzo se determina de qué manera afectan la cuantía y longitud de la armadura longitudinal de borde de la abertura en la formación y ubicación de la rótula plástica a lo alto del muro, luego se determina el impacto que genera la abertura en las deformaciones máximas por compresión y tracción. Para ello se busca un factor de amplificación que incluya el efecto del corte y el efecto de la abertura en las deformaciones obtenidas con modelos de flexión, a partir de muros continuos desde la base que se realizan en la etapa de diseño. Con estos resultados es posible determinar cuándo se debe utilizar la expresión o cuando simplemente es necesario considerar la abertura con un análisis de flexión (Modelo de fibras). Se entregan recomendaciones con el fin de facilitar la elección al momento de diseñar muros con abertura. Las expresiones obtenidas para estimar las deformaciones por compresión y tracción fueron calibradas para muros con aberturas de un piso y ancho de abertura de hasta un 60% del ancho del muro, los errores asociados a estas expresiones fueron 25% y 40% respectivamente, dichos errores corresponden a la variación porcentual promedio entre la curva calibrada y la curva obtenida con el programa. Si bien la expresión para las deformaciones por compresión es una buena estimación, se recomienda realizar un análisis de flexión tradicional considerando la abertura, ya que al comparar los resultados de todos los muros con abertura analizados con un modelo de flexión versus un modelo de flexión más corte, se tiene que el error asociado es de un 20%. Dado que el presente trabajo consiste sólo en el estudio de resultados analíticos, se pretende dar pie a una futura investigación experimental relacionada al tema.

Ingeniero Civil / El fenómeno de amplificación dinámica de corte ha sido estudiado desde los años 70 existiendo requerimientos que han sido contemplados en códigos de diseño como el neozelandés (NZS, 2006) y europeo (CEN, 1993). Mientras, que la norma chilena NCh433 Of. 1996 INN (2012) no posee ninguna referencia a la amplificación producto de la plastificación de la base. Para estudiar la amplificación del corte se ha llevado a cabo un estudio paramétrico mediante el software de análisis estructural Openseees. El estudio considera 36 diferentes configuraciones de muros, variando el número de pisos (15, 20 y 30), la cuantía de armadura de borde longitudinal (1%, 3% y 5%), el largo de muro (3 [m] y 5 [m]) y su espesor (20 [cm] y 30 [cm]). Cada muro es sometido a 23 registros de terremotos en Chile, considerando intensidades desde 0.08 [g·s], hasta 27.2 [g·s], obteniendo un total de 828 modelos distintos. Posteriormente 128 casos son excluidos del análisis debido a problemas de convergencia, gran parte de estos con cuantía de armadura de borde de 1% producto de su poca resistencia. A partir de los resultados, se observa una relación entre el comportamiento del muro y el desplazamiento elástico, mientras más grande es éste último, existe mayor dificultad de llegar al rango inelástico. La ecuación que describe el desplazamiento elástico es proporcional a la altura e inversamente proporcional al largo del muro, por ende, un menor número de pisos produce un incremento en la amplificación de corte, de igual manera que un mayor largo. En relación a la cuantía de armadura de borde, se aprecia que mientras más menor es éste parámetro, mayor es la amplificación, dado que el muro posee disminuye resistencia. Un caso particular sucede con el espesor, dado que existen dos efectos que se contraponen, por un lado un menor espesor resulta en un mayor porcentaje de carga axial, y a su vez una menor cantidad de armadura; el primer efecto produce una menor amplificación, mientras que el segundo disminuye la resistencia y según lo mencionado anteriormente, aumenta la amplificación. En conclusión, se observa un comportamiento aleatorio al variar el espesor, en que en algunos casos, un efecto predomina sobre el otro. Como último parámetro se define la relación entre el momento flexural lineal y el no lineal (denominado R ̅), el cual representa el factor de reducción de respuesta definido en normas de diseño. Se observa una tendencia proporcional entre la amplificación y R ̅. Los resultados indican que la amplificación dinámica se genera al sobrepasar el momento de fisuración y no el de fluencia como en la teoría, esto sucede debido al cambio de rigidez. Finalmente se deduce que la amplificación dinámica de corte para muros de estructuración típica en Chile está presente en la mayoría de los casos estudiados. Por lo que es recomendable incorporarla eventualmente en normas de diseño teniendo en consideración que se utilizaron valores de altura, largo, espesor y cuantías de armadura comúnmente usados. Se propone una primera aproximación para el cálculo del factor de amplificación de corte.

Ingeniería Civil / En edificios altos de hormigón armado en regiones de moderada y alta sismicidad, los muros están interconectados por losas o vigas a nivel de piso que imponen compatibilidad de desplazamiento y afectan el comportamiento del sistema. Una de las principales ventajas de los muros acoplados es que éstos conforman un eficiente mecanismo estructural para resistir acciones sísmicas, y proporcionan mayor disipación de energía. La compleja interacción entre vigas y muros no se considera en los métodos actuales de diseño. Se requiere establecer la real distribución de curvatura del sistema, longitud de rótula plástica y la capacidad de desplazamiento total, para poseer una mejor herramienta de detallamiento sísmico. Existe una carencia de estudios experimentales sobre el efecto del acoplamiento. Este trabajo buscar verificar las hipótesis de estudios analíticos de ciertos autores, a partir de cuatro ensayos pushover cíclicos cuasi-estáticos con desplazamiento controlado. Las probetas estudiadas corresponden a dos muros de distinto largo conectados mediante vigas, las cuales representan un eje estructural de pasillo de edificios de 16 y 25 pisos, con un factor de escala 35. La adquisición de datos se realiza mediante fotogrametría, sensores de desplazamiento (LVDT) y una celda de carga. El montaje experimental contempla el uso de 5 cámaras réflex enfocando diferentes zonas de la probeta. Los resultados entregados en los perfiles de deformación vertical y curvatura en la altura del muro, muestran que se producen zonas plásticas en la base y a la altura de la ubicación de las vigas del primer y segundo piso, en el caso del muro corto. Además se obtiene que la longitud de rótula plástica aumenta con el desplazamiento de techo. Se propone un modelo de rótula plástica tradicional para la probeta de menor acoplamiento con 〖l_p〗^eq=0.55l_w. Para la probeta de mayor acoplamiento, se sugiere un modelo que diferencia el comportamiento entre los muros de distinto largo y se obtiene para el nivel 3,2% un l_(p,base)^equivalente=0,39l_w para el muro corto y l_(p,base)^equivalente=0,21l_w para el muro largo. Al comparar las probetas, para un mayor grado de acoplamiento se obtiene que el muro más corto se ve mayormente afectado por la acción de las vigas. El análisis de las deformaciones sufridas por las vigas de acople indica que la contribución del corte en el desplazamiento total de sus extremos, es mayor en las vigas inferiores, pero no supera el 11% para la probeta de mayor acoplamiento. Por lo tanto, el comportamiento es predominantemente a flexión y es aplicable el modelo convencional de rótula plástica. Se obtiene en promedio l_p=0,36h_viga para el nivel de deriva del 3,2%.

En el presente trabajo se valida un modelo de interacción flexión-corte, el cual es una modificación del modelo tradicional de fibras uniaxiales, agregándole un resorte de corte a cada fibra del elemento, de manera que considera elementos de hormigón tipo panel, con comportamiento biaxial, para obtener la interacción flexión--corte deseada. El modelo se aplica a muros cortos de hormigón armado, con relación de aspecto alto/ancho menor igual a uno, en voladizo, sujetos a cargas laterales en su plano, y con carga axial nula. El objetivo principal de este trabajo consistió en validar la respuesta global, carga versus desplazamiento lateral superior, entregada por el modelo. Con este fin, se analizaron datos de la Universidad de Bogazici, Turquía, de siete ensayos realizados en muros cortos en voladizo y luego se procedió a la modelación de los mismos. Para ello, primero se caracterizaron los materiales usados en cada muro, y una vez definidas las leyes constitutivas fueron incorporadas a los modelos. En general, los resultados obtenidos son coherentes con lo observado en los ensayos, mostrando cambios en la respuesta dependiendo de las propiedades de los materiales y las cuantías de armadura de los muros. En comparación a los resultados de los ensayos, la capacidad máxima obtenida con el modelo de interacción flexión-corte muestra un error promedio de 8.9%, e igual a 20% en el caso más desfavorable, y una desviación estándar de un 7.5% con respecto al total de casos.

Los muros de hormigón armado (H.A.) son habitualmente usados como elementos estructurales resistentes para abordar demandas de rigidez y resistencia. Aquellos con baja relación de aspecto (menor a 2), denominados muros cortos, se caracterizan por un comportamiento controlado por corte, y por tanto presentan modos de falla frágiles y respuestas poco dúctiles. Para mejorar la representación y análisis de los muros de H.A., Massone et al. (2006) han propuesto una alternativa de análisis que consiste en un modelo de interacción corte-flexión que agrega ambas componentes de deformación en el comportamiento de paneles de H.A. incorporados en la formulación tradicional de elementos de fibra uniaxial apilados. El modelo de interacción propuesto ha sido previamente estudiado, mostrando una respuesta razonablemente buena en la predicción del comportamiento experimental de muros doblemente empotrados. Para extender su aplicabilidad a muros en voladizo, se toman en consideración los resultados de un programa experimental (once muros en voladizo) conducido por Terzioğlu (2011) en la Universidad de Bogaziçi, Turquía, y el cual forma parte del proyecto FONDECYT No.11080010. Este trabajo valida experimentalmente la capacidad de predicción del modelo en términos de la respuesta global (curva carga-deformación), las componentes de deformación interna y el uso de una expresión de expansión lateral de muros, calibrada por un modelo bidimensional de elementos finitos, que mejora la predicción del modelo de interacción. Por otro lado, se estudia el efecto de la carga axial en la respuesta de los muros según la predicción de los modelos de fibra en flexión y de interacción corte-flexión. Para el análisis del efecto de la carga axial se toman en consideración además, los resultados de un programa experimental realizado por Massone (2006) en UCLA. En general, la respuesta global del modelo de interacción muestra una buena correlación con los resultados experimentales tanto en rigidez como en la capacidad resistente y su degradación. Los resultados muestran una razón promedio entre la predicción y el registro experimental en capacidad (Vmod/Vexp) de 0.93 y en deformación al 10% de degradación de la capacidad (dmod/dexp) de 1.20, con coeficientes de variación de 0.07 y 0.38, respectivamente. Estos indicadores revelan que entrega una mejor predicción del comportamiento que la obtenida por el modelo de fibra en flexión pura o la aplicación del mismo modelo de interacción, pero sin la expresión calibrada de expansión lateral. El modelo predice, comúnmente, una adecuada distribución de las componentes de deformación interna del muro, con una participación alrededor del 75% de la componente de corte en el desplazamiento lateral de techo. Por otro lado, la expresión calibrada de expansión lateral es capaz de reproducir relativamente bien la forma del perfil de expansión y la magnitud de las deformaciones. Otra de las observaciones es que la predicción del modelo de interacción captura el aumento de capacidad y rigidez por efecto de la carga axial, como también lo hace el modelo de flexión. Evitando la sofisticación del modelo de interacción, se propone un análisis simplificado en flexión para la estimación de la sobrecapacidad. La comparación de esta metodología con la aplicación de las expresiones de diseño del código ACI318-08 revela que es capaz de reducir los errores en la estimación de la capacidad de carga lateral.

Motivado por la entrada en vigencia de la nueva norma chilena de hormigón armado, NCh430.Of2008, que en el presente año incorporó nuevas exigencias sobre el diseño con barras diagonales en dinteles cortos, este trabajo tuvo como objetivo la búsqueda y evaluación de diseños alternativos a esta disposición. Se realizó una revisión del estado del arte sobre trabajos relacionados con el tema desarrollados en los últimos años y se dan a conocer cuatro líneas de investigación a nivel internacional. El tipo de soluciones propuestas comprenden el uso de placas de acero, vigas doble T, uso de fibra de acero en vigas prefabricadas de hormigón armado y otras configuraciones de refuerzo en hormigón armado tradicional. Posteriormente, se hizo una evaluación y discusión acerca de cual de las alternativas es la más apropiada en reemplazo de la armadura diagonal. Se fundamentó y escogió la armadura romboidal como la alternativa más idónea. Se hizo un estudio analítico para estimar y comparar el comportamiento no lineal de esta alternativa respecto de la solución con armadura diagonal. Esto comprendió la modelación de dos muros acoplados por dinteles en toda su altura, donde estos elementos quedaron representados a través de una curva elastoplástica, en el contexto de un análisis “pushover”. Como resultado se obtuvo que la curva de capacidad de la estructura estudiada con la armadura romboidal mostró un buen desempeño de la alternativa tanto para desplazamientos laterales bajos a moderados, siendo deficiente su desempeño solo hacia el final del análisis “pushover”, cuando la estructura está sometida a desplazamientos laterales de gran magnitud. Esto se refleja también en el punto de desempeño de la estructura, donde ambas soluciones se comportan de manera similar para la demanda sísmica esperada.