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.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Este trabajo de título tiene por objetivo estudiar el comportamiento sísmico de perfiles de suelos de espesores menores a 30 metros y perfiles que poseen una inclusión de alta o baja velocidad de onda de corte. Para ello, se analizaron 19 estaciones sismológicas de la red japonesa KiK-net, de las cuales 4 poseen una inclusión de alta o baja velocidad, 11 tienen espesores menores a 30 metros y 4 cumplen con ambas características. Además, se consideró dentro del estudio la estación de Llolleo, estudiada por Sáez et al. (2018). Estas estaciones se caracterizan por tener un perfil de velocidades conocido a partir de ensayos downhole y por tener un acelerómetro en superficie y otro más profundo que en basamento rocoso. En cada una de estas estaciones, se obtuvieron razones espectrales a partir de registros sísmicos, calculadas como la razón entre las componentes horizontales en superficie y las horizontales en la base (HS/HB) y razones espectrales entre las componentes horizontales y la vertical en superficie (HS/VS). Estas razones espectrales fueron comparadas con la función de transferencia teórica obtenida mediante la teoría unidimensional de propagación de ondas de corte SH, concluyendo que las frecuencias predominantes obtenidas a partir de HS/HB y HS/VS difieren de la obtenida teóricamente. Al evaluar el coeficiente de correlación r de Pearson, se concluye que las diferencias en forma entre la función de transferencia teórica y las razones espectrales son mayores en los depósitos que poseen una inclusión de velocidad. Por otro lado, las frecuencias predominantes obtenidas con las razones espectrales HS/HB y HS/VS coinciden en 13 de las 19 estaciones analizadas, a pesar de que el sensor en la base no se encuentra exactamente en la interfaz entre el suelo y la roca. En los depósitos donde se presentan similitudes entre las razones espectrales HB/VB y HS/VS, se encontró un patrón que consiste en tener un estrato de suelo rígido, seguido de uno flexible el cual coincide con la profundidad que requiere tener el depósito para que la frecuencia predominante coincida con la teórica y bajo este un estrato de suelo más rígido, siendo más común este patrón en los perfiles de suelo con inclusión de alta velocidad. Por otro lado, se evaluó la clasificación sísmica que utiliza la norma NCh433 y se comparó con la propuesta por Idini et al. (2016), observándose que depósitos de suelo que tienen la misma clasificación según la norma NCh433, presentan clasificaciones distintas según la propuesta de Idini et al. (2016).

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 / Tras el terremoto magnitud Mw 8.8 del 27 de febrero de 2010, que afectó a la zona centro-sur de Chile, solo en la industria del país se generaron pérdidas económicas en un rango de $6 a $7 billones debido a daños de componentes y sistemas no estructurales, lo que corresponde aproximadamente al 20% de las pérdidas directas derivadas del terremoto. Dentro de los componentes que más recurrentemente presentaron daños se encuentran los tanques, silos de metal y generadores eléctricos de emergencia. No solo la industria sufrió pérdidas económicas, de 130 hospitales ubicados en la zona afectada por el terremoto, el 62% tuvo daños en elementos no-estructurales, donde el 83% perdió total o parcialmente su capacidad de funcionamiento, aun cuando no presentaron daños estructurales. Es por ello, que este trabajo busca identificar los límites de las mejoras posibles en el desempeño sísmico de equipos eléctricos y mecánicos al incorporar disipadores de energía de anillos friccionales, dispuestos en forma vertical en los puntos de apoyo de los equipos. Para ello se efectúa un análisis paramétrico variando las propiedades físicas de los elementos no estructurales, tales como la frecuencia fundamental de vibrar y la esbeltez. Los resultados son obtenidos utilizando la metodología de selección de disipadores de anillos friccionales desarrollada como parte de este trabajo, la cual se caracteriza por la implementación de algoritmos genéticos para determinar las propiedades de los disipadores que permiten alcanzar la máxima reducción posible de la probabilidad de excedencia de la capacidad de diseño de los equipos. El estudio efectuado permite concluir que los disipadores de energía de anillos friccionales no son adecuados para proteger sísmicamente equipos flexibles con frecuencias fundamentales menores a 4 [Hz] y su óptima implementación es en equipos donde la relación entre su altura al centro de masa y la distancia promedio entre los apoyos es cercana a 1.5. No obstante, es factible obtener reducciones en la probabilidad de excedencia de la capacidad de diseño de los equipos superiores al 50% independientemente de la relación de esbeltez del equipo, por lo que el uso de estos disipadores no está limitado solo a equipos esbeltos.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En este trabajo, utilizando los disparos del R/V M.G. Langseth se obtiene un modelo bidimensional (2D) de velocidad de onda P, en las líneas MC06 (perpendicular a la fosa) y MC32 (paralela a la fosa) del proyecto PICTURES (Pisagua/Iquique Crustal Tomography to Understand the Region of the Earthquake Source), por medio de una modelación directa de reflexiones y refracciones de ondas P, para caracterizar estructuras del margen convergente del norte de Chile. Con los modelos de velocidad se transforman los perfiles de reflexión en tiempo (Two Way Travel Time) a profundidad de reflectores, lo cual nos permite hacer interpretaciones del modelo de velocidad y correlacionar las zonas de cambios importantes de velocidad con estructuras geológicas observadas en los perfiles. Hasta la fecha no existen otros modelos detallados de velocidad en la zona de estudio de este proyecto, por lo que obtención de modelos de velocidad son un aporte para entender la estructura del margen en la zona de ruptura del terremoto de Iquique (Mw 8.1,2014). Este estudio permite también identificar la zona del prisma frontal y la cuña continental fracturada y determinar su extensión horizontal, determinar la geometría del contacto interplaca en la zona cercana a la fosa y estudiar las variaciones norte-sur de la cu na continental y la geometría del contacto, que pueden correlacionarse el patrón de ruptura del terremoto de Iquique 2014. Los resultados del modelo de velocidad y el perfil de reflexión muestran que, en la línea MC06 perpendicular a la fosa, existe un peque no prisma frontal con velocidades de 2-3 km/s, con un rápido aumento de velocidad hacia el continente. Hacia el continente observamos un basamento, del cual aumenta gradualmente su velocidad y que se encuentra cubierto por una capa delgada de sedimentos, la cual se engrosa notablemente en la parte superior del talud, donde se ubica la cuenca de Iquique con espesor sedimentario de unos 2 km. Se identifica además un extenso fallamiento normal, el cual abarca prácticamente la totalidad del talud. En la línea MC32 encontramos que las velocidades de la zona frontal son similares en general. En la zona norte se observa un reflector intermedio importante entre el fondo oceánico y el techo de la placa oceánica. Este reflector estaría asociado a una zona de basamento bajo una capa de sedimentos, producto de la disminución del tamaño del prisma y un leve alejamiento de la línea con respecto a la fosa. Como conclusión se obtienen resultados consistentes con otros trabajos y con la tectónica de la zona. Los resultados se interpretan como evidencia de erosión por subducción, que provoca el colapso de la placa cabalgante mediante gran cantidad de fallas normales y un fracturamiento de zona frontal de la cuña continental.. Se identifica también un pequeño prisma de acreción que podría estar actuando como una zona asímica, explicando la distribución del réplicas del terremoto de Iquique.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El diseño de edificios en Chile y el mundo se basa esencialmente en la consideración de dos componentes horizontales del sismo, mediante análisis modal espectral. Adicionalmente, en algunos casos particulares en que se requiere el diseño vertical, se obtiene un espectro de diseño en esta dirección a partir de una modificación del horizontal. Esto se basa en la consideración de que las estructuras poseen rigidez suficiente en la dirección vertical, con lo que no existe amplificación de esta componente de aceleraciones o se encuentra indirectamente considerada debido a factores de seguridad. Algunos estudios han mostrado que, para periodos cortos, rango en el que se encuentran los modos predominantes en la dirección vertical, la relación entre las aceleraciones horizontales y verticales puede no necesariamente ser la de reducción. Esto es especialmente relevante para edificios altos, puesto que produce flexibilización en la vertical. En el presente trabajo de título se estudia este efecto en edificios mayores a 30 pisos. Para esto, se analizan 12 edificios chilenos que cumplen con esta característica, a través del modelo computacional. Mediante análisis tiempo-historia con sismos adecuados a suelo y zona sísmica de los edificios, se obtienen las respuestas de desplazamiento y aceleración en la base y el piso superior, considerando la componente vertical del sismo. Además, se determina que existe amplificación en las frecuencias predominantes verticales resultando máximo promedio de 2. Por otra parte, se calcula la armadura de refuerzo de los muros de ascensores de la base y el primer piso sobre nivel de terreno. Esto permite determinar que la variación de esfuerzos al considerar la demanda vertical no tiene mayor influencia en el diseño, pues la cuantía mínima cumple con las solicitaciones en todos los casos. Solo en el caso de los edificios más altos en estudio (Edificio 2 y Edificio 3), se tiene un factor de utilización más cercano a 1. Por último, se obtiene de los modelos computacionales el nivel de rotación de losas existente en el primer y último pisos de cada edificio para todos los sismos considerados en el análisis, incluyendo la componente vertical. Como resultado, se alcanzan rotaciones máximas fuera del plano de 0.5°, lo que produce desniveles de planta de hasta 20 cm.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Este trabajo de título tiene como objetivo principal determinar la magnitud de las deformaciones que podría desarrollar un típico depósito de relaves Chileno, construido con muros de empréstito, al estar sometido a terremotos Chilenos subductivos tipo thrust de Magnitud de momento, 𝑀������𝑤������ > 8,.0 y al estar emplazado en suelos de fundación con distinta estratigrafía. Además, el trabajo de título busca entregar elementos predictivos simples al Ingeniero Nacional, para obtener rangos de deformación esperados en el coronamiento de dicho tipo de depósitos con muros de empréstito. Para cumplir con el objetivo se simuló en el software de elementos finitos PLAXIS, un muro de empréstito con pendiente aguas arriba y aguas debajo de 2:1 [H:V] (H:V) y altura100 [m], este se sometió a un total de 9 registros sísmicos horizontales. Del total de registros sísmicos utilizados 7 corresponden al terremoto del Maule (2010) y dos al terremoto de Iquique (2014). El embalse de relaves junto con el suelo de fundación se simuló utilizando un modelo constitutivo no lineal hiperbólico con criterio de falla del tipo Mohr Coulomb. Se analizaron dos tipos de estratigrafía de suelo de fundación: (1) un suelo de fundación con rigidez creciente en profundidad y (2) un suelo de fundación con un alto contraste de impedancia en superficie. Para ambos modelos de suelo de fundación y registros sísmicos, se analizó la respuesta del depósito de relaves en términos de deformación. Con este trabajo se espera obtener desplazamientos comparables a lo observado internacionalmente, confirmando en alto grado de seguridad en términos de deformación que ofrecen dicho tipo de muros en depósitos de relaves para sismos de magnitud 𝑀������𝑤������ >8.0 y en suelos de fundación rígidos y flexibles. Los resultados indican que los muros de empréstito chilenos no desarrollan desplazamientos de gran magnitud durante los terremotos chilenos de 𝑀������𝑤������ > 8,0, debido a sus propiedades geotécnicas que los hacen resistentes a las deformaciones. / Corporación Nacional del Cobre de Chile

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En la presente tesis se estudian los dos terremotos de mayor magnitud ocurridos en el sur de Chile durante el 21 y 22 de mayo de 1960. El sismo Mw 8.1 del 21 de mayo generó una serie de réplicas y daños en la península de Arauco. El sismo Mw 9.5 del 22 de mayo es conocido como el terremoto más grande de la era instrumental, lo cual se atribuye a su gran extensión desde el sur de la península de Arauco hasta el Punto Triple Chileno que generó un tsunami transoceánico que opacó el impacto causado por el terremoto del día anterior. Dado que el conocimiento de los patrones espaciales para ambos sismos es actualmente incompleto, en esta tesis se estiman modelos de deslizamiento estático para los terremotos Mw 8.1 del 21 de mayo y Mw 9.5 del 22 de mayo de 1960. Se generan acelerogramas artificiales a partir de nuevos modelos de ruptura, con lo cual se modelan acelerogramas sintéticos de campo cercano de ambos sismos. Para una validación metodológica se estudian previamente los terremotos Mw 9.0 de Tohoku-Oki (2011) y Mw 8.8 de Maule (2010). Se aplica la metodología estocástica de falla finita implementando funciones de transferencia de amplificación del suelo y simulando registros que se comparan con las observaciones en borehole y en superficie del terremoto de Tohoku-Oki. Se implementa el método de inversión de deslizamiento cosísmico reproduciendo de buena manera los modelos de ruptura ya existentes del terremoto de Maule. También se generan acelerogramas sintéticos comparables con las observaciones de este terremoto. Como resultado de aplicar estos métodos a los terremotos del 21 y 22 de mayo de 1960, se muestra que el terremoto Mw 8.1 del 21 de mayo ocurre en la zona más profunda del contacto interplaca, alcanzando deslizamientos máximos de 4.6 m bajo la península de Arauco. Además se obtienen PGA de 0.6 g que es consistente con los daños observados en las ciudades cercanas al epicentro. Con respecto al terremoto Mw 9.5 del 22 de mayo, se observa que el modelo rompe más de 900 km de extensión, con máximos deslizamientos de 42 m frente a la Isla de Chiloé, y otros deslizamientos mayores a 20 m bajo la ciudad de Valdivia. Estas zonas de alto deslizamiento sumado a los efectos de sitio controlarían los PGA calculados, que para la Isla de Chiloé y Valdivia superaron 1 g. Por otro lado, los modelos de ruptura obtenidos son sustancialmente diferentes a los resultados de otros autores, debido principalmente a la incorporación de deformaciones horizontales del segmento norte del área de ruptura. Estos datos de deformaciones contienen probablemente gran parte del postsísmico del terremoto. Finalmente, se concluye que los modelos poseen incertidumbres a causa del sesgo de los datos utilizados, por lo cual la interpretación de estos resultados debe realizarse con cuidado.