Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica. Ingeniero Civil / De acuerdo a los daños observados por el terremoto del 27 de Febrero de 2010 en Chile sobre muros de hormigón armado y el común requerimiento arquitectónico de disponer de discontinuidades sobre los mismos en los primeros pisos y/o primeros subterráneos se realiza el presente estudio. El objetivo es entender el comportamiento de un muro bajo la influencia de una abertura central en la base, y como cambia esa respuesta al agregar elementos en el muro (particularmente losas en la zona de la discontinuidad). Lo anterior es llevado a cabo a través de dos grandes enfoques: el ensayo de cuatro probetas de hormigón armado representativas del caso anterior, y la modelación en elementos finitos de los mismos, además de una extensión a través de un análisis paramétrico. Los muros ensayados tienen 2.65 [m] de alto, 0.9 [m] de largo y 0.15 [m] de espesor. Los primeros tres no tienen losas y se diferencian por las dimensiones de su abertura, mientras que el cuarto tiene las mismas dimensiones (tanto del muro como de la abertura) que el tercer muro, pero consta con la presencia de dos losas en la zona de discontinuidad. El ensayo consta de una aplicación de un desplazamiento pseudo estático controlado a 2.8 [m] desde la base del muro bajo una carga axial controlada y constante de 400 [kN] (cercano al 7% de la capacidad a compresión de la sección entera). El muro se encuentra anclado a la losa de reacción y es sometido a tres ciclos de desplazamiento por cada nivel de deriva. Los materiales usados son comunes en el país (hormigón H30 y acero A63-42H). La instrumentación usada fueron strain gages en las barras de acero, LVDT s sobre una cara del muro y capturando el comportamiento global de éste, y una grilla de fotogrametría para realizar un análisis de correlación de imágenes digitales (DIC). Los resultados muestran que la presencia de las aberturas no genera cambios ni en la rigidez ni en la resistencia de los muros, pero sí en su capacidad de deformación. De acuerdo a los ensayos y literatura previa, el largo de la abertura es la variable más importante en el impacto global. Mientras que el muro base y el abertura pequeña llegan a 3.9% y 3.7% de deriva respectivamente, los muros con abertura más ancha llegan sólo a 2.6%, y el muro con losa se posiciona como un caso intermedio con un3.2%. En todos los casos con aberturas se genera una grieta diagonal desde la abertura a la esquina del muro, generando además pandeo de las barras de refuerzo de la abertura. Al estudiar las deformaciones unitarias verticales en la sección se muestra un cambio de signo en la pendiente, acusando la presencia de un puntal a compresión o una doble curvatura. Al realizar modelos a flexión para relaciones de aspecto mayores, se encuentra que el modelo es aceptable para captar la degradación del muro.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Para estudiar el desempeño de muros de hormigón armado, en general, hasta ahora el enfoque se ha puesto en estudiar el comportamiento de un muro de forma aislada. El objetivo principal del presente trabajo es estudiar el desempeño de muros acoplados mediante losa, para obtener información sobre la importancia de esta y comparar los resultados con muros aislados respectivos, lo cual dará resultados más reales de lo que ocurre en un edificio. Para la elección de los muros a investigar, se realizó un estudio sobre los muros típicos de la práctica constructiva chilena y con el objetivo de hacer este estudio lo más cercano a la realidad, se seleccionaron tres ejes estructurales. Para simular el comportamiento de los ejes estructurales, se realizó un análisis tipo Pushover de carácter monotónico a cada eje. Con la idea de hacer este análisis lo más cercano a la realidad posible, se realizó un estudio complementario, con el objetivo de obtener un patrón de carga para el análisis Pushover que proviniera de información de edificios ya construidos en Chile. Es así como de este estudio se concluye, que para edificios que tengan sobre 15 pisos, un patrón de carga triangular invertido no es tan real, ya que comienzan a tener influencia los modos superiores de vibrar. Con los patrones obtenidos previamente se realizan los estudios los cuales permiten concluir que la losa es un elemento de acople importante, muchas veces despreciada, con la cual se llega a niveles de acople de 25%. Esto genera cambios en el comportamiento de los muros, desempeñándose de manera diferente a si estuviesen aislados. Además el acoplamiento influye de manera significativa en el largo de la rótula plástica del muro a compresión en el eje. Para finalizar el estudio, se diseña un experimento a realizar en laboratorio, para corroborar resultados. Se realiza el escalamiento y la construcción de cuatro probetas a estudiar.

Ingeniera Civil / Los diseños arquitectónicos actuales en edificaciones chilenas incluyen el uso de muros con secciones transversales asimétricas, entre ellas la forma de T. Estos muros presentaron fallas en reiterados edificios habitacionales producto del terremoto del 27 de febrero del 2010 (27F) lo que ha generado la necesidad de estudiar esta geometría. Bajo este contexto, se estudiará y evaluará la reducción en la vulnerabilidad (susceptibilidad de presentar daños ante cierta demanda sísmica) de muros de hormigón armado (H.A.) con sección transversal T, que generan las condiciones actuales de confinamiento impuestas en la normativa chilena para muros de hormigón armado a través del estudio de curvas de fragilidad. Para esto se contrarrestará la variación de las curvas de fragilidad para un grupo de muros T de H.A. diseñados con y sin confinamiento en los bordes siguiendo los criterios normativos pre y post terremoto Mw 8.8 del 2010 respectivamente. El grupo de muros diseñados corresponde a una parametrización de la tipología chilena, tendrán distintas alturas (15, 20 y 25 pisos) y serán modelados numéricamente usando parámetros calibrados con ensayos que toman en consideración el efecto del nivel de confinamiento en el comportamiento del hormigón y el pandeo de las barras de refuerzo en los elementos de borde. Las curvas de fragilidad se obtendrán mediante la simplificación de modelos numéricos sofisticados en base a su comportamiento cíclico. De esta forma se estima la respuesta dinámica para un set de terremotos chilenos clasificados según el tipo de suelo. Del análisis de las curvas de fragilidad se encuentra que las probabilidades de falla en modelos sin confinar son más altas en comparación con modelos que poseen confinamiento. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT

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%.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Los muros están dentro de las estructuras más importantes del diseño en Chile, y como tal deben tener un estudio y análisis exhaustivo de su comportamiento, que como sabemos son difíciles en especial los casos en los que se tienen diferentes discontinuidades, en donde uno se encuentra con una amplia gama de metodologías, como lo son los elementos finitos que son muy refinadas, y otras que son más simples como los modelos puntal tensor, que nos permiten realizar análisis pero no nos entregan las deformaciones que se van teniendo a lo largo del tiempo, si no que una distribución de cargas. Por lo tanto, lo que se realiza en este estudio es una modelación existente puntal tensor, que utiliza elementos de fibra tipo viga no lineales para las direcciones verticales de la estructura, para los elementos horizontales se usan elementos tipo viga de igual manera y finalmente para los elementos diagonales se ocupan bielas. Con el objetivo de comparar datos experimentales con la modelación, se toman 7 muros ensayados, de los cuales 1 es un muro rectangular, 3 son muros bandera y 3 son muros con abertura central en la base. Los muros tienen 2.65 [m] de altura, 0.15 [m] de espesor y 0.9 [m], con la excepción de los muros bandera que cambian sus largos en la altura. Los resultados indican que en términos del comportamiento general de los muros, la resistencia alcanzada y la rigidez inicial un tanto elevada, son aceptables con respecto a los datos experimentales, en donde la resistencia y la rigidez inicial tienen una diferencia de un 3.4% y 46% respectivamente. No obstante se tienen diferencias importantes cuando se intenta observar la ductilidad de estos, dado que las modelaciones dan indicios de degradación de resistencia a mayores demandas de deformación, existiendo alrededor de un 30% más de desplazamiento para alcanzar la pérdida de ductilidad. Para realizar un estudio más profundo del problema se procede a tomar dos casos de muros de los cuales se tiene una diferencia notoria en el desempeño, como lo son el muro base y un caso de muro con abertura central. En primer lugar se discretiza de manera más fina la planta del muro, obteniendo degradaciones más cercanas a las experimentales, pero con la particularidad de no diferenciarse notoriamente entre los dos modelos. Luego, dado los resultados, se analizan las secciones críticas de los muros, que corresponden a la base del muro, en especial los bordes, en donde nos arroja que así como se observa en los ensayos, el borde comprimido alcanza mayores deformaciones unitarias con respecto al traccionado, siendo éstas alrededor de 7.5% y 5% respectivamente, por lo que el modo de falla es el correcto, pero dado que el modelo del acero no presenta pandeo, aunque se presente degradación clara en el hormigón de los elementos, la armadura es capaz de suplir esta falta, y por lo tanto, coincide con el hecho de que los muros degradan de manera similar.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Una estructuración recurrente en zonas de pasillo de edificios de uso habitacional, es la de muros en T de hormigón armado enfrentados por sus alas. Resulta de interés analizar el comportamiento que tienen las losas que conectan estos muros frente a cargas sísmicas. De esta forma, se evalúa la distribución momento y el ancho efectivo de la losa para determinar la necesidad y distribución de refuerzo en esta zona. Para ello se utiliza el programa SAFE-Toolbox, plataforma en MatLab de elementos finitos, que permite modelar el comportamiento no lineal de materiales y estimar la respuesta de un elemento estructural frente a cargas tipo pushover. Primero se valida el programa para este tipo de estructuración comparando con resultados de un ensayo experimental. Luego, se estudia las características (dimensiones y cuantías de los elementos) de esta configuración en la edificación chilena para aplicar los resultados a la realidad del país. Con lo anterior, se generan modelos de uno y ocho pisos para comparar sus resultados con el fin de validar el estudio de un piso para edificios de varios niveles. Finalmente, se realiza un estudio paramétrico para un modelo de un piso, usando como variables a estudiar, la cantidad y distribución de refuerzo, y el largo de las alas de los muros. Se evalúa la influencia de estos parámetros en la distribución de momento y el ancho efectivo en la losa.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / En 2017, un grupo de investigadores y diseñadores, por medio de ACHISINA, presentaron un documento guía para realizar diseños sísmicos basados en desempeño. En este documento se describe brevemente la modelación requerida y los criterios de desempeño a satisfacer en Chile. El propósito de este trabajo es realizar una modelación no lineal de un edificio chileno de hormigón armado que presentó daños por flexo-compresión durante el 27F en uno de sus muros, y verificar que los criterios de desempeño establecidos en el documento mencionado señalen correctamente en el modelo las fallas que presentó el edificio. El análisis se centró, principalmente, en el comportamiento del muro que presentó daño localizado por flexo-compresión en el primer piso. Se trata de un muro T, con un largo de alma de 8 metros, y un largo de ala que alcanza los 18 metros. Según los planos de construcción, el muro debería haber tenido una disposición de trabas alternadas en la punta, pero en la realidad las trabas no estaban presentes. Por lo tanto, se consideró un modelo de hormigón no confinado y un modelo de acero que considere el pandeo. Los muros fueron modelados usando elementos de área que están a la vez divididos en fibras de comportamiento no lineal. Se consideró diafragma rígido, y las losas fueron incorporadas solo en zonas donde puedan generar efectos de acople en muros, siendo modeladas como vigas de ancho 12 veces el espesor y con rótulas plásticas en sus extremos. El modelo del edificio fue sometido a análisis estático no lineal y análisis dinámico no lineal, utilizando diferentes registros del 27F de Santiago. Los resultados muestran que para desplazamientos de techo relativamente bajos (deriva de techo ~0.003), el muro que sufrió daños en la realidad alcanza en el modelo niveles de deformación que implicarían daño por flexo-compresión, esto a causa de que el muro forma parte de un sistema que trabaja conjuntamente, como un gran muro en T. También se realizaron modelos no lineales con distintos criterios de modelación para comparar el impacto del diseño en el desempeño global del edificio.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El día 27 de Febrero del 2010, ocurrió un terremoto de una magnitud Mw 8,8 en la escala de Richter en Chile con epicentro entre las localidades de Cobquecura y Curanipe. Millones de personas fueron afectadas por este movimiento telúrico, provocando perdidas incontables de sus bienes. A nivel estructural, los mayores daños que se encontraron en los edificios de hormigón armado fue, particularmente en aquellos muros de sección variable (muros de sección T) y muros con discontinuidad (muros banderas encontrados en los primeros pisos de los edificios). Antiguamente, los edificios chilenos contaban con una gran cantidad de muros en el primer piso los cuales compartían las solicitaciones del edificio. Hoy en día estas mismas solicitacio- nes se debe repartir en una menor cantidad, que finalmente provoca un aumento en las concentraciones de las tensiones de los mismos muros. En esta memoria, se presenta el ensayo de tres muros de sección T. El primero sin confinamiento en los bordes del alma y ala, el segundo tendrá confinamiento en los bordes del alma y ala y por ultimo el tercero de sección variables en el alma en la zona de la base, mas conocido como muro bandera (diferencia de cambio de sección de 20 cm). Estos muros serán instrumentados con diferentes métodos (LVDT, Strain gagues y Fotogrametría). La presente memoria, se enfocara en la fotogrametría como método para la adquisición de datos. Se contara con 9 cámaras programadas cada 12 segundo que fotogra- fiara desde el inicio hasta el termino del ensayo. Luego de la recopilación de datos, se analizaran las fotos usando el software Ncorr, para obtener deformación y desplazamientos en gran parte del muro. A diferencia de otros métodos de Procesamiento, Ncorr entrega un gran volumen de infor- mación obtenidas de las fotografías, esto provocara la necesidad de crear una base de datos más versátil y cómoda con información relevante para los análisis que se requieren en este informe. Esta estructura de datos estará a disposición para futuras investigaciones. Los resultados se pueden separar en dos grandes conjuntos, primero en lo observable como: identificación de fisuras, pandeo de barras, desprendimiento de hormigón, etc. y en un segundo lugar, los resultados que pueden ser procesados usando fotogrametría como: deformaciones unitarias, rotula plásticas, perfiles de deformaciones en altura, entre otros. También habrá comparaciones entre los resultados de de la fotogrametría y los resultados medidos por LVDT, con el fin de contar con las distintas diferencia entre los resultados medidos por LVDT y Fotogrametría.

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 / Chile es un país con una alta sismicidad que ha demostrado aprender y adaptarse rápidamente a los nuevos requisitos de diseño de edificios de acuerdo con el comportamiento observado durante fuertes terremotos. Un ejemplo de esto es el terremoto del Maule (Mw=8.8), que causó el aplastamiento de hormigón y el pandeo excesivo del refuerzo principal en los elementos de borde en muros de hormigón armado. Este daño se debió a la falta de confinamiento en los elementos de borde en Muros con secciones T, C y U, y también debido a los altos esfuerzos de compresión en los muros con discontinuidades en sus bases, cuya materialización responde al diseño arquitectónico para un mejor uso de la pisos inferiores. Luego, para corregir esta falta de confinamiento, en el código de diseño chileno se definieron nuevos requerimientos para los elementos de borde. Para estudiar el efecto de estas nuevas exigencias acorde al confinamiento, en el caso particular de los muros con configuraciones típicas de los edificios chilenos, en este trabajo de Tesis se ensaya un grupo de tres probetas de Muros con sección transversal T, y además se realizan análisis numéricos en base a estos. Los dos primeros muros difieren en el tipo de confinamiento en los elementos de borde (Pre y Post Terremoto 2010), y el tercero tiene el confinamiento con los nuevos requisitos pero con una discontinuidad en la base, reduciendo el largo del alma en un 16 %. Por tanto, el propósito de esta Tesis es poder estudiar el comportamiento global y local de los muros, el efecto entre los diferentes tipos de confinamiento y la influencia de una discontinuidad en la base, con el fin de caracterizar la distribución y concentración de tensiones y deformaciones, como también definir parámetros como el largo de rótula plástica. A partir de los resultados experimentales fue posible observar un aumento en la ductilidad en cerca del 50 % con un confinamiento adecuado, pero no un aumento importante en la capacidad final de los Muros. Por otro lado, el muro con la discontinuidad mostró un comportamiento similar en términos de ductilidad, pero no el esperable, ya que se produjo una concentración de tensiones en la altura de la singularidad, lo que provocó una concentración del daño en esa zona. Por otra parte, los modelos numéricos describieron con una alta precisión lo ocurrido en los ensayos, permitiendo a partir de esto, realizar un análisis más acabado sobre el efecto de la discontinuidad en muros con diferentes relaciones de aspecto. Este trabajo se enmarca en el Proyecto FONDECYT N° 11140429.