Ingeniero Civil / Este trabajo tiene como objetivo recopilar y analizar información referente a reporte de daños, planos estructurales y modelos de edificios de hormigón armado de uso habitacional dañados durante el terremoto de magnitud Mw 8.8 ocurrido el 27 de febrero del 2010 en Chile. Los principales daños observados fueron producidos por flexo-compresión en muros. Estos daños se producen producto de la compresión excesiva de las fibras de hormigón en el borde de muro generada por la interacción de la carga axial y momento flector. Estos daños se evidenciaron principalmente en el pandeo y en ocasiones fractura de su enfierradura principal en el extremo del muro junto con desprendimiento del hormigón. Con este propósito se estudiarán dos edificios que presentaron daños por flexo-compresión en alguno de sus muros. Se incluye además un edificio adicional que no presentó este tipo de daños, distanciado a menos de 100 metros de uno de los edificios dañados, para de esta forma tener condiciones similares de suelo. Se analizarán los edificios mediante modelos computacionales lineales y elásticos, en particular, se analizarán los muros que sufrieron daños por flexo-compresión producto del sismo del 27F, mirando en particular las demandas de deformaciones producto de los desplazamientos de techo esperados, estimadas a partir de las demandas de curvatura. Esto se analizará en base a la normativa vigente. Los resultados de los análisis indican que los muros dañados obtienen deformaciones unitarias del hormigón superiores al 0,003 establecido por la normativa vigente. Estas deformaciones se obtienen cuando se analiza en el sentido de falla que tuvieron los muros, que corresponde a la dirección transversal de los edificios, siendo ésta la dirección más representativa del estudio. En las otras direcciones, se obtienen valores menores que 0,003 para las deformaciones unitarias de los muros analizados. Particularmente, cuando se analiza la dirección longitudinal del edificio, en sus dos sentidos, se obtiene que los muros se encuentran fuertemente acoplados y los modelos entregan bajos desplazamientos de techo. Las conclusiones de este trabajo indican que los muros dañados durante el sismo del 27 de febrero de 2010 efectivamente se dañarían en términos de deformaciones unitarias, siendo los primeros muros en alcanzar su capacidad máxima cuando se analiza en el sentido de la falla de los muros para los edificios dañados. Este estado último de cargas permite determinar cuándo un muro alcanza su deformación elástica y potencialmente el daño. Por otro lado, el edificio no dañado presenta niveles de deformación de los muros menores que para los edificios dañados cuando se asume que la longitud de la rótula plástica es 0,5 veces la longitud del muro en la dirección de análisis. De esta forma es posible correlacionar parte del daño con requerimientos de deformación unitaria en muros y permite entregar una herramienta simple y práctica o un indicador de que se requiere un diseño o detallamiento especial.

Ingeniero Civil / La siguiente memoria consiste en estudiar el comportamiento de las estructuras prefabricadas de hormigón armado de acuerdo al alcance de la norma chilena NCh2369.Of2003 para el terremoto del 27 de Febrero de 2010, determinar lo que funcionó bien, lo que tuvo problemas y las fallas con colapsos inadmisibles que deben ser evitados en futuros sismos. Primero, se presentan y clasifican los daños observados en inspecciones a edificaciones industriales de informes anteriores más otros 17 casos estudiados. Se seleccionan tres de estos casos a los cuales se les realiza un análisis estructural detallado enfocado en las deformaciones. Luego, se comparan las normativas chilenas vigentes analizando sus espectros de diseño utilizados para determinar los esfuerzos y deformaciones sísmicas de las estructuras. De este estudio se desprende que los diseños de las estructuras por fuerzas funcionaron bien, y que los daños se debieron a las deformaciones excesivas sufridas como consecuencia del sismo, en donde el comportamiento de las conexiones discontinuas fue muy insatisfactorio para estructuras flexibles ubicadas en suelos blandos ya que no fueron capaces de funcionar para las deformaciones reales que se produjeron. Se concluye que es importante un diseño por integridad estructural, capaz de aceptar deformaciones para sismos incluso más severos que los de la norma.

En este Trabajo de Título se realizó una caracterización y un diagnóstico del nivel de daño probable ante un escenario sísmico extremo, en una muestra de viviendas sociales de albañilería construida en los últimos 28 años en la ciudad de Arica. Para lograr el objetivo del estudio se reunieron antecedentes relacionados con las amenazas que representa un terremoto de magnitud mayor o igual a 8 grados, con epicentro en las proximidades de la ciudad. Se consideraron 26 conjuntos habitacionales de dos pisos y uno de tres (4.487 viviendas), construidos con albañilería reforzada con armadura distribuida en el interior de los huecos y con pilares y cadenas de hormigón armado. Con la información reunida, se calcularon los índices de vulnerabilidad sísmica estructural propuestos por Meli, Lourenco&Roque y Gallegos&Ríos. Los antecedentes permitieron evidenciar que algunos conjuntos habitacionales se ubican en zonas expuestas a los efectos de fenómenos naturales como remoción en masa, licuefacción de suelos y tsunami. Además, los valores de los índices de vulnerabilidad mostraron que la estructura sismorresistente de la mayoría de los edificios, que forman estos conjuntos, poseen una baja densidad de muros en una de las direcciones de la planta (debido a su diseño arquitectónico). Adicionalmente, se verificó que no se cumplen las limitaciones de diseño recomendadas por las normas chilenas de diseño y cálculo de edificios de albañilería. Esta última condición hace que la densidad de muros sea determinante en el diagnóstico del nivel de daño. Como resultado de lo anterior y teniendo en cuenta la experiencia reunida en los terremotos que han afectado a Chile en los últimos 40 años, se concluye que las viviendas sociales seleccionadas en la muestra se encuentran en una situación crítica ante la ocurrencia de un terremoto de gran magnitud (M  8.0 gados). Esto se traduciría en que del total de viviendas de la muestra, el 74.1% (3.326 viviendas) presentaría un daño sísmico Alto y un 22.6% (1.012 viviendas) un daño sísmico Moderado.

El objetivo del presente trabajo de título es analizar los daños provocados por el terremoto del 27 de Febrero del 2010 (Mw=8.8) en los edificios de la población Villa Cordillera de la comuna de Rancagua, para identificar los factores que contribuyeron en ellos. El conjunto habitacional está compuesto por 110 edificios de albañilería armada construidos con bloques huecos de hormigón de 4 y 5 pisos. Para estudiar los efectos del terremoto se realizó una inspección de los edificios estableciendo el grado de daño observado en los muros de todos los pisos de los edificios, lo que permitió obtener el grado máximo de daño y el grado medio de daño por piso en cada edificio. El daño se puede calificar como severo, y corresponde a grietas diagonales y horizontales en los paños de albañilería y grietas en el encuentro de muros. Con la información estregada por los planos de diseño, se calcularon los índices de vulnerabilidad sísmica de Meli y Gallegos, además se verificó el diseño de uno de los edificios de 4 pisos según las disposiciones y limitaciones de la norma NCh1928Of1993.Mod.2003. Con este último propósito se usaron los resultados de un análisis pseudo tridimensional del edificio, modelado como un sistema de marco plano equivalente y sometido a la acción sísmica que establece la norma NCh433Of.1996 para este tipo de construcciones. Teniendo en cuenta la distribución del grado medio de daño en el primer piso de los edificios y la intensidad sísmica estimada para la ciudad de Rancagua, IMSK = 6.5, se concluye que los edificios pertenecen a una Clase A de Vulnerabilidad según la clasificación de la Escala Europea de intensidades sísmicas. Con la verificación del diseño que se realizó, se concluye que teóricamente este tipo de edificio satisface los requerimientos de las normas chilenas si se construye con relleno total de huecos. Con los resultados de la inspección de terreno y de los cálculos realizados se puede destacar que el nivel de daño observado es excesivo si se considera la intensidad sísmica estimada para la ciudad de Rancagua y que el diseño se hizo con la intervención de profesionales. Entre los factores que contribuyeron en este comportamiento, se pueden destacar: La baja densidad de muros, menor que un 0.55 % en cada dirección de la planta, y un diseño sísmico inadecuado de la estructura. La mala calidad del mortero, que queda en evidencia por la presencia de fallas por adherencia en las juntas de mortero de los muros de albañilería. La falta de inspección de la ejecución de la obra y el no llenado con hormigón en todos los huecos. El detallamiento de las armaduras de refuerzo (diámetros de barras horizontales, empalmes y anclajes).

Ingeniero Civil / El presente trabajo tuvo por objetivo analizar el comportamiento de las cepas del Puente Marga Marga, ubicado en Viña del Mar Región de Valparaíso; durante el terremoto del 27 de febrero de 2010. El análisis se realizó a través de un modelo de elementos finitos en el software OpenSees, sometido a la acción de registros de aceleración obtenidos durante dicho sismo y con el cual se determinan los esfuerzos en la base de las cepas. La finalidad era obtener la demanda a la cual estuvieron sometidos dichos elementos. De acuerdo a planos y memorias de cálculo, se determinó la capacidad nominal a flexo-compresión, la cual se compara con la demanda mediante diagramas de interacción PM obtenidos con la rutina Section Designer del software SAP2000. Además se determinó la capacidad nominal al corte de las cepas para compararla con los esfuerzos obtenidos en el análisis en el tiempo y se analizó el comportamiento de los aisladores frente a las solicitaciones sísmicas. Se concluye que la estructura se comportó adecuadamente durante el terremoto del 27 de febrero de 2010, incursionando en el rango no lineal sólo en determinados instantes evidenciando la fluencia de las barras de refuerzo longitudinal. A pesar de que el puente no presentó daños después del terremoto, el presente trabajo concluye que la demanda de solicitaciones estuvo muy cerca de la capacidad nominal de los elementos por lo que el diseño de las cepas carece de holgura para eventos sísmicos de magnitud severa.

Geólogo / Este trabajo tiene por objetivo generar un inventario y analizar la distribución areal y por tipo de remociones en masa desencadenadas por el sismo de magnitud Mw 8,8 en la zona central de Chile, ocurrido el 27 de Febrero de 2010. Los datos de ubicación del inventario se obtuvieron mediante dos formas: i) Recopilación de información de los eventos de remoción en masa registrados en la Zona Central de Chile, entre los 32,8° y 38,5° latitud Sur y ii) Identificación de remociones en masa mediante interpretación de imágenes satelitales de la zona occidental (Planicie Litoral y Cordillera de la Costa) de la zona indicada anteriormente. La cantidad de eventos inventariados es 290. Los más abundantes son los deslizamientos superficiales (118) y caídas de roca (55), seguidos por las extensiones laterales (51). En menor medida se observaron deslizamientos rotacionales (8), procesos de remoción en masa mixta (4) y un flujo de barro. No fue posible clasificar cincuenta y tres remociones en masa, por lo que se agruparon como indiferenciadas. Las remociones en masa generada por el terremoto de 2010 se concentran en el relieve de la Cordillera de la Costa y acantilados costeros, en un rango de distancia al área de ruptura que varía entre 21 a 85 km en la zona occidental, existiendo registros en la Cordillera Principal a 113 km del área de ruptura, con una media de 40 km considerando el área completa. La distribución geográfica de las remociones se encuentra dentro de lo esperado dado un sismo de magnitud 8.8, donde los deslizamientos disgregados se ubican en un área más extensa que las extensiones laterales. La correlación con las intensidades sísmicas muestra que a mayor intensidad mayor densidad de remociones en el área, sin embargo no explica la alta concentración en la península de Arauco y Cordillera de Nahuelbuta donde se ubican un tercio de las inestabilidades registradas. Existen condiciones geológicas, tectónicas y morfológicas que hacen a esa zona más propensa a la generación de remociones. En la zona occidental, las rocas sedimentarias del Paleógeno-Neógeno muestran la mayor cantidad de remociones por kilómetro cuadrado, seguidas por las rocas metamórficas donde ocurren la mayoría de los deslizamientos superficiales. En rocas intrusivas se registraron la mayor cantidad de remociones, siendo la litología predominante en la generación de caídas de rocas. Las extensiones laterales se dieron en sedimentos poco a no consolidados en las riberas de ríos y esteros en zonas planas. Los resultados de este estudio, señalan factores que condicionan el fallamiento de laderas frente a un sismo de subducción de gran magnitud y extensa área de ruptura en la zona costera y por tanto puede contribuir a predecir inestabilidades de ladera ante futuros grandes sismos de subducción en otras zonas del país.

Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo es estudiar los efectos de sitio en 35 estaciones sismológicas de la Región de Tarapacá, analizando registros del terremoto de Iquique 2014, otros eventos de menor magnitud y vibraciones ambientales. A partir de los resultados, se logra determinar la distribución de amplificaciones sísmicas en la región y mejorar el entendimiento del comportamiento de los suelos ante futuros eventos sísmicos. En este trabajo se calculan razones espectrales H/V de vibraciones ambientales medidas con sismógrafos de banda ancha, acelerógrafos y sismógrafos uniaxiales, que permiten obtener la frecuencia predominante del depósito de suelos. También, se calculan espectros de respuesta normalizados, razones espectrales H/V y espectros de respuesta normalizados con respecto a una estación de referencia a partir de registros de aceleración de eventos de magnitud superior a 5. Los resultados de este estudio confirman que una gran cantidad de estaciones se emplaza sobre suelos rígidos o afloramientos rocosos que se caracterizan por tener razones espectrales planas calculadas a partir de vibraciones ambientales y sismos. Las estaciones emplazadas sobre depósitos de suelos se encuentran principalmente en la ciudad de Iquique, sobre depósitos eólicos o marinos, y en la depresión intermedia, principalmente en las ciudades de Huara, Pozo Almonte y Pica, sobre secuencias sedimentarias. Estos depósitos de suelo tienen poca profundidad y un alto contraste de impedancia con el basamento rocoso. Las razones espectrales de vibraciones ambientales y sismos tienen frecuencias predominantes entre 1 y 8 Hz que coinciden con los peaks de los espectros de respuesta. Estos resultados concuerdan con mapas geológicos, perfiles de velocidad de onda de corte y microzonificaciones propuestas por otros estudios. En algunas de estas estaciones también se detecta una disminución de la frecuencia predominante durante el terremoto de Iquique 2014 que puede atribuirse a la degradación de rigidez de los suelos a grandes deformaciones. Finalmente, a partir de la comparación de resultados de acelerógrafos y sismógrafos de banda ancha, se desestima el uso de ruido de aceleración para el cálculo de razones espectrales H/V por la baja sensibilidad de los acelerógrafos ante vibraciones del suelo.

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El ambiente tectónico convergente del margen continental de Chile, es la principal causa de la intensa actividad sísmica a lo largo del país. La zona de acoplamiento de las placas tectónicas constituye la región donde se originan los mayores eventos sísmicos. Además, la deformación de la corteza da origen a la generación de fallas geológicas capaces de producir terremotos superficiales con grandes aceleraciones en las inmediaciones de estas estructuras. El presente estudio tiene por objetivo general determinar el peligro símico existente en el segmento norte de la Región del Maule, aproximadamente entre los 34°55’ y 35°40’S. Para alcanzar este objetivo se identifican y caracterizan las fuentes Interplaca, Intraplaca oceánica o Intraplaca de profundidad intermedia y Cortical, en base al estudio de los catálogos sísmicos del Servicio Sismológico Nacional (SSN), NEIC y SISRA. Además se analiza el carácter tectónico de la región utilizando herramientas de percepción remota, programas computacionales y antecedentes de trabajos previos. La metodología desarrollada comprende, por una parte, un modelo de probabilístico aplicado a las fuentes Interplaca e Intraplaca oceánica, el cual se sustenta en el cálculo de leyes de productividad sísmica particulares para cada una y la aplicación del programa computacional CRISIS 2007. Por otra parte, se incluye el modelo determinístico para la fuente Cortical que involucra una caracterización sismotectónica de fallas geológicas. En este último sentido, se definen las estructuras según su nivel o grado de actividad como: fallas activas, potencialmente activas, capaces y reactivadas durante eventos mayores. Finalmente se obtienen mapas de peligro sísmico presentados en función de la aceleración horizontal máxima (PGA) esperada para cierta probabilidad de excedencia en un periodo de vida útil determinado. Con el modelo probabilístico se generan mapas con periodos de retorno a 475, 1950 y 10000 años conjuntamente para la fuente Interplaca e Intraplaca oceánica. El mapa de peligro determinístico, en tanto, sólo considera aquellas fallas definidas como activas, potencialmente activas o capaces. Los resultados de la metodología probabilística muestran valores máximos cercanos a 0.5g, 0.7g y 1g en la zona costera, para periodos de retorno de 475, 1950 y 1000 años respectivamente. Por otra parte, en el cálculo determinístico se obtuvo un máximo valor de PGA igual a 0,65g en el sector de la Cordillera Principal y cercanos a 0,55g en la Cordillera de la Costa.

Ingeniero Civil Industrial / Magíster en Gestión de Operaciones / El 27 de febrero de 2010, sucedió en el sur de Chile uno de los terremotos más grandes de la historia, alcanzando una magnitud de 8,8 Mw. Producto de este terremoto 299 establecimientos educacionales resultaron con daños severos según los primeros catastros. Por otra parte la cantidad de colegios entre los años 2005 y 2009 se mantuvo prácticamente constante, mientras que la matrícula disminuyó en un 7,7%, por lo que la capacidad ociosa en el sistema ha aumentado. A raíz de esto y considerando la gran cantidad de establecimientos que resultaron dañados con el terremoto, el Ministerio de Educación vio la oportunidad de reconfigurar la red, de manera de mejorar la calidad e invertir eficientemente el presupuesto público sin perjudicar la cobertura escolar, por lo que encargó un modelo para evaluar la reconstrucción de las escuelas con mayor nivel de daños, el que es presentado en esta tesis. El sistema educativo se modela como una red de nodos de demanda y oferta en donde los alumnos se asignan resolviendo un problema de programación lineal mixto que busca maximizar la calidad educativa y minimizar los costos de construcción, operación y transporte del sistema, integrando en el análisis tanto a establecimientos rurales como urbanos. En este contexto, se realiza una estimación real de parámetros necesarios para la evaluación de los proyectos, los que se pueden clasificar en dos grandes categorías: parámetros de la demanda (la población escolar) y parámetros de la oferta (el conjunto de establecimientos educacionales). Entre los de demanda se encuentran el tamaño y la ubicación de la población escolar (de manera desagregada), así como la disposición a viajar que tienen para acceder a un establecimiento educacional. Entre los parámetros de la oferta se encuentran la localización, las capacidades, la calidad educativa (valor agregado entregado a los estudiantes), clasificación según grado ofertado, los costos de reconstrucción, operación y transporte del sistema. Particularmente se evaluaron 28 establecimientos candidatos a reconstrucción, que sirven de insumo para el diálogo entre el MINEDUC y las autoridades locales. Del total considerado, el modelo reconstruye 11 establecimientos, considerando la variable de calidad y 8 sin considerarla, utilizando la capacidad ociosa existente. De acuerdo al modelo diseñado, en ambos casos se obtienen mejores soluciones que al reconstruirlos todos. Esta metodología resulta útil para cualquier evaluación en red de localización y diseño de establecimientos, pudiendo orientar las decisiones de infraestructura hacia una red eficiente en relación a las variables analizadas.