El refuerzo longitudinal dentro de elementos de hormigón armado puede ser solicitado en compresión a niveles que lo lleven a la falla, comúnmente por del pandeo de las barras. Las observaciones experimentales de este fenómeno muestran que el pandeo puede producirse en longitud igual a la separación de refuerzo transversal (pandeo local de refuerzo) o incluso alcanzar una longitud mayor, deformando los estribos dentro del tramo involucrado (pandeo global de refuerzo). El objetivo del presente trabajo es representar el comportamiento del refuerzo longitudinal en compresión monotónica considerando el caso de pandeo global, introduciendo el efecto del refuerzo transversal en el análisis. Con estos fines se adapta el modelo existente de Massone & Moroder (2009) modificado por Lacaze (2009) que concentra la curvatura en el giro de 4 rótulas plásticas y reproduce la curva σ-ε de una barra en pandeo local. La adaptación realizada consiste en introducir las fuerzas asociadas al refuerzo transversal dentro de la longitud de pandeo. Los estudios sobre el tema indican que la inclusión de los estribos debe ir acompañada por el efecto que la expansión del núcleo de hormigón tiene sobre ellos, para no sobreestimar su rigidez. Luego se requiere: (1) modelar la expansión del hormigón que efectivamente afecta a los estribos, lo cual se realiza considerando el modelo de Pantazopoulou (1998) ajustada a mediciones experimentales de la literatura; y (2) modelar la forma en que afectan las fuerzas de los estribos a la barra, para lo cual se considera que parte de la fuerza se transfiere directamente al núcleo de hormigón en expansión y el resto es equilibrado por esfuerzos internos en la barra. Para determinar el largo de pandeo de la barra se evalúa su comportamiento para modos de falla de 1 a 10 (donde el modo "i" considera una longitud igual a “i” veces el espaciamientos de estribo, incluyendo en el análisis los “i-1" estribos dentro del largo) y se elige aquel modo que entrega el menor máximo de tensiones. Este criterio para seleccionar el modo de pandeo es consistente con el criterio de carga crítica de pandeo ampliamente usado. El modelo propuesto es validado por el modo de pandeo que reproduce comparándolo con los resultados obtenidos en otros modelos y observaciones experimentales presentes en la literatura. Los errores en la predicción del modo son comparables a los del modelo de Dhakal & Maekawa (2002), permitiendo además, obtener la curva σ-ε para la barra en pandeo global. Los resultados obtenidos tienden a estar ligeramente bajo los observados, mostrando una tendencia a entregar modos de pandeo impares y no capturar de buena forma los casos donde el refuerzo longitudinal es de acero de alta resistencia. El promedio de error en la predicción del modo es de -0.59, el cual es un valor razonablemente bueno considerando que la batería de ensayos utilizada abarca modos de falla observados de 1 a 8.

Ingeniero Civil / En el trabajo de título se estudia el comportamiento de muros esbeltos sometidos a cargas axiales, y se analiza el papel que cumple el confinamiento en él, todo esto, basado en los daños observados en el último terremoto del 27 de febrero de 2010.Los elementos esbeltos buscan semejar los bordes de muros que durante un sismo son sometidos a cargas axiales. Para realizar lo anterior, se estudia experimentalmente el comportamiento de elementos (probetas) de borde de muros de hormigón armado sometidos a cargas axiales, analizando la influencia que tiene el tipo de confinamiento (estribos) en la respuesta global de los elementos, entre otros parámetros. Se construyeron 24 y se ensayaron10probetas de hormigón armado, de manera de comparar cada una de las respuestas obtenidas, para concluir sobre la influencia real del confinamiento en los elementos, en cuanto al aumento de ductilidad, y la restricción que proveen para evitar o controlar el pandeo de las barras longitudinales de refuerzo. Mediante el estudio experimental realizado, se determinó, en primer lugar, que al darle cierto confinamiento al elemento de hormigón armado, este es capaz de aumentar su capacidad de deformación, degradando más paulatinamente la resistencia a la compresión, y por ende, disipando una mayor cantidad de energía. Además, como las probetas no se restringieron para deformaciones fuera del plano para una carga de compresión pura, se produjo un pandeo global característico en las probetas con confinamiento, en su eje débil, reduciendo la capacidad del elemento. Por esto último, también se apreció un pandeo local del refuerzo longitudinal en forma de S , abarcando, en algunos casos, más de dos estribos consecutivos sin asegurar la relación de aspecto otorgada por ellos. Los ganchos con dobleces en 90º no fueron capaces de restringir el pandeo de las barras para deformaciones más allá del 1%. En general el comportamiento de las probetas tuvo un buen ajuste con el modelo predictivo escogido, presentando variaciones de menos de un 25% en todos las probetas de 1 metro de longitud.

Ingeniero Civil / Este trabajo tiene como objetivo modelar el comportamiento del pandeo local del ala en vigas doble T de acero. Para tal efecto, se adaptó el modelo propuesto por Massone & Moroder (2008), que luego fue modificado por Lacaze (2009), para el pandeo en barras de refuerzo en muros de hormigón armado, subdividiendo las alas de la vigas en barras circulares que tuvieran un área equivalente a una sección cuadrada de ancho igual al espesor del ala. Se consideró realizar el análisis en el programa de elementos finitos OpenSees, el cual posee las herramientas para poder definir de manera adecuada el problema. La versión de Opensees que se utiliza en el modelo es la v. 2.3.2. En esta memoria se considera sólo el caso de una viga sometida a una carga puntual, considerando que la viga falla según el Modo 1 definido por Earls (2000), es decir, que existe pandeo en el plano de la sección. Los resultados de los análisis son comparados con ensayos experimentales realizados por SAC 1997-06, donde se registra el momento último v/s la capacidad de rotación de la viga, cuando se ve sometida a cargas cíclicas debido a un desplazamiento vertical en el apoyo de la viga. La metodología utilizada consistió en una recopilación de antecedentes e información sobre el pandeo local en vigas de acero. Luego, se reprodujo el modelo propuesto por Massone & Moroder (2009) en Opensees, y finalmente, una vez terminado el modelo, se implementó éste a una viga de acero con sección transversal doble T. Los resultados sugieren que el modelo es capaz de reproducir correctamente el pandeo en una viga de acero, cuando se ve sometida a un esfuerzo de flexión

Ingeniero Civil Estructural / El sismo de febrero de 2010 dio pie a una modificación de la norma de diseño para elementos de hormigón armado oficializándose el decreto D.S N°60. Este propone dos maneras de estimar el nivel de daño en muros para una determinada demanda sísmica. La primera corresponde a un modelo simplificado de rótula plástica mientras que la segunda considera una aproximación más refinada tomando en consideración la componente elástica e inelástica para estimar las curvaturas últimas. En este trabajo se comienza analizando la componente elástica obteniendo expresiones para la curvatura de fluencia y la capacidad de desplazamiento elástico calibrándolas mediante un modelo de fibras numérico no lineal. Estas expresiones son obtenidas para muros de sección rectangular y T, tanto para el ala como el alma en compresión. Se encontró que la componente elástica es altamente dependiente de la carga axial y la cuantía de refuerzo de borde. Por otro lado, se estudia el impacto del acoplamiento en la componente elástica de los muros mediante un nuevo modelo de muros acoplados por losas, encontrándose una gran disminución de la capacidad de desplazamiento asociada a un acoplamiento alto. El estudio de la componente inelástica, por otra parte, permite obtener expresiones generales para estimar la longitud de rótula plástica en función de la deriva (drift) inelástica y de la deriva (drift) total, las cuales son calibradas a partir de análisis numéricos. Estas ecuaciones son utilizadas luego para estimar las curvaturas últimas de los muros mediante las expresiones (1.1), propuesta por el decreto, y una nueva que reemplaza la expresión (1.2) de la misma norma. Esta nueva ecuación toma en consideración las propiedades de los aceros comúnmente utilizados en Chile y es conservadora obteniendo en promedio un factor de seguridad 2.0 en el cálculo de las curvaturas últimas. Finalmente se observó que estimar curvaturas últimas utilizando el modelo simplificado de rótula plástica, en el cual se asume una longitud de rótula igual a 0.5lw, tiene desventajas pues no es conservadora en un gran número de casos y es excesivamente conservadora en otros.

Ingeniero Civil / Chile es un país que se caracteriza por su considerable actividad sísmica, lo cual tiene un impacto directo en el ámbito de la construcción y el diseño de estructuras. Ante solicitaciones sísmicas se generan desplazamientos horizontales en las estructuras y esto causa que los muros y pilares sean sometidos a cargas cíclicas de compresión y tracción. Un tipo de daño frecuente asociado a estas solicitaciones, es la desintegración del hormigón que recubre las armaduras en estructuraciones en base a hormigón armado, con lo cual los refuerzos de acero se ven expuestos directamente a cargas cíclicas, pudiendo presentar pandeo y fractura ante deformaciones importantes. En esta memoria se estudian barras de refuerzo de diámetros de 16, 22 y 25 milímetros correspondientes a muros de un edificio dañado durante el terremoto del 2010, ubicadas en zonas donde se observó daño por pandeo y fractura de algunas armaduras. Se realizan ensayos a cargas cíclicas con amplitud de deformaciones constantes en el rango plástico, utilizando una relación Largo/Diámetro = 20 para inducir pandeo. A partir de las curvas tensión-deformación obtenidas se busca conocer los ciclos remanentes a la rotura de estas barras, los cuales se comparan con el comportamiento de barras inalteradas utilizando modelos empíricos existentes que relacionan la deformación con los ciclos a la rotura. Se observa pérdida de capacidad a fatiga en las probetas provenientes de barras de refuerzo que sufrieron daño visible por pandeo y de barras aparentemente rectas, ésta se cuantifica a partir de la diferencia entre el número de ciclos a rotura de las probetas y el número de ciclos de probetas obtenidas de barras inalteradas. Se tiene una pérdida de capacidad máxima de 17 ciclos a la rotura para probetas de diámetro 16 milímetros y una pérdida de capacidad de hasta 14 ciclos a la rotura para probetas de diámetro 22 y 25 milímetros. Las diferencias mencionadas son consistentes con una solicitación sobre el edificio de alrededor de 15 ciclos de gran amplitud de deformaciones, originados por las aceleraciones de suelo mayores causadas por el terremoto en la zona. La magnitud de la pérdida de capacidad en las probetas se relaciona con la cercanía de su ubicación original a la zona con daño dentro de la barra de donde se obtuvieron y a las características geométricas del elemento estructural del que formaban parte.

Ingeniero Civil / Debido a la sismicidad nacional y la importancia económica de la industria vitivinícola chilena nace la necesidad de estudiar el comportamiento estructural de los estanques de almacenamiento de acero frente a una solicitación sísmica. En la presente memoria se modelan 2 estanques con dimensiones geométricas diferentes a través del programa de elementos finitos ANSYS versión 15. Se realiza un análisis no-lineal estático del tipo pushover variando la condición de borde para ambos tipos de estanque. De los modelos analizados se extraen las curvas de capacidad, los modos de falla y la distribución de tensiones principales y equivalentes (o tensión de Von-Mises). Los resultados entregados por el programa se comparan con las cargas y fuerzas de diseño obtenidas de las normas y guías de cálculo. Luego de procesar los resultados se concluye que -El programa logra modelar de buena forma el comportamiento estructural de los estanques obteniendo los modos de falla observados en terreno -La condición de borde del estanque incide en el modo de falla visualizado en el manto -Los estanques simplemente apoyados muestran un pobre desempeño. Su capacidad máxima se encuentra por debajo del corte basal de diseño.