El siguiente trabajo de título tiene por objetivo el estudio de antecedentes y de metodologías para la evaluación del comportamiento al fuego de muros, tabiques y sistemas de pisos y cielos, estructurados con perfiles metálicos livianos bajo cargas normales de servicio, con un posterior planteamiento de un proyecto de investigación sobre influencia del diseño de estos elementos en su resistencia frente al fuego. Esto debido a la rápida aceptación que ha tenido en nuestro país el uso de este tipo de construcciones, especialmente en viviendas de hasta 2 pisos, motivado en gran parte por la facilidad y economía de su construcción. El mayor problema de este sistema constructivo es el comportamiento al fuego de sus materiales , el cual al ser estructurado con perfiles livianos de acero (espesores menores a 1,6mm) presenta una resistencia al fuego muy pobre lo cual implica revestir con planchas que aseguren las resistencias mínimas normadas en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción, para este tipo de edificación. Los ensayos preliminares (prototipos) realizados en este trabajo, para afinar la metodología del proyecto que se propone, se ciñeron a la normativa nacional vigente (NCh 935) tomando además en consideración las normas ISO 834 y ASTM 119; estos ensayos contemplaron la aplicación de una carga axial de servicio. Finalmente, sobre la base de los antecedentes analizados y ensayos prototipo realizados, se definen las bases y el planteamiento de un proyecto de investigación para evaluar los distintos aspectos que comprende el diseño de muros, tabiques y sistemas de piso y cielo estructurados con perfiles metálicos livianos, que permitiría entregar alternativas de estructuración, de revestimientos y de fijaciones compatibles con los requerimientos de resistencia al fuego normales para viviendas.

Ingeniero Civil / El presente trabajo de título tiene por objetivo identificar los principales modos de falla en perfiles armados XL sometidos a carga cíclica y su vinculación con propiedades geométricas y de comportamiento estructural. Parámetros estudiados son las fuerzas máximas de tracción y compresión, la degradación de la capacidad compresiva, la ductilidad y las fuerzas en las conexiones con la placa gusset y en la intersección de las diagonales. Adicionalmente, se comparan los efectos de utilizar dos espaciamientos de placas separadoras: cada un cuarto y un octavo del largo total del arriostramiento. Para proceder, se realiza un análisis no lineal de tipo pushover en el software de elementos finitos ANSYS Workbench 15. Se estudian en total 74 elementos, con secciones variando en altura de 80 a 400 mm, espesores de 4 a 16 mm y largos de 3 a 6 m. Como resultado, se establece una relación entre el modo de falla y el cociente entre la esbeltez y la compacidad de la sección transversal: perfiles con una relación de esbelteces mayor a 10 tienden a fallar por flexión; cuando la razón está comprendida entre 6 y 10 fallan por flexotorsión, mientras que para valores menores a 6 lo hacen por torsión. Se identifica que los perfiles con una relación de esbelteces menor a 4 no experimentan deformaciones laterales ni aparición de una rótula plástica, por lo cual presentan una alta ductilidad y prácticamente nula degradación en la capacidad compresiva. En cuanto a las fuerzas en las conexiones, los casos más desfavorables se vinculan con perfiles con falla flexotorsional y flexural, ya que las demandas tienden a ser crecientes con la relación de esbelteces para los ejes de las conexiones que concentran las fuerzas más críticas. Finalmente, se recomienda distanciar los interconectores a un cuarto del largo total, por cuanto se aumenta la capacidad de deformación inelástica y se disminuyen las fuerzas en las conexiones. Además, se sugiere evitar la implementación de perfiles con falla flexotorsional, ya que mostraron fallar prematuramente y además, producto de la forma de pandeo, suponen costos de reparación mayores.

Ingeniero Civil / Un marco autocentrante de acero consiste básicamente en una unión viga columna que tiene la particularidad de no quedar con deformaciones remanentes significativas cuando es sometida a cargas laterales. Dicho sistema consiste, a grandes rasgos, en involucrar un cable pretensado a lo largo del sistema resistente del edificio. Este sistema de unión fue ideado y diseñado en la universidad de Lehigh, Pennsylvania, Estados Unidos; y aunque no se han probado modelos a escala real, se han ensayado especímenes a menor escala junto con modelos analíticos, mostrando en base a estos resultados las bondades de dicha estructuración. Este trabajo consiste en el estudio del comportamiento sísmico de edificios estructurados a partir de marcos autocentrantes de acero. Los objetivos del trabajo son la obtención de los parámetros de diseño sísmico (en base a análisis no lineales) y la propuesta de las respectivas recomendaciones de diseño. Primero, se revisó antecedentes generales acerca del predimensionamiento de los edificios utilizados, involucrando la metodología a utilizar en su dimensionamiento, así como las consideraciones de diseño (ubicación, importancia, entre otros). Posteriormente, se procedió a realizar el diseño de tres edificios prototipo (de 3, 10 y 20 pisos), revisando el cumplimiento de las normas vigentes. Luego, se realizó los análisis no lineales de cada estructura, estudiando los edificios diseñados a partir del análisis de modelos planos de los ejes resistentes, utilizando no linealidades debido a cargas (estáticas y dinámicas) y materiales. Esto involucra la determinación de la capacidad y la demanda sísmica de la estructura. Para el caso de la capacidad, se tiene dos alternativas de evaluación: Análisis no lineal estático (Pushover) y análisis no lineal dinámico (time-history), mediante el uso de registros escalados del terremoto del 27 de Febrero de 2010. Con esto, se procedió a determinar el factor de modificación de la respuesta estructural para este tipo de edificio, así como también el factor de sobreresistencia Ω_0 y el factor de amplificación de la deflexión, C_d. Finalmente, se realizó un análisis de sensibilidad respecto al uso del corte mínimo estipulado en la norma de diseño correspondiente, estudio que proporciona recomendaciones de diseño importantes en cuanto a comportamiento y optimización de elementos estructurales. El resultado de los análisis arroja que de acuerdo a las consideraciones bibliográficas es correcto diseñar edificios prototipo considerándolos como marcos especiales. Sin embargo, para edificios altos no es necesario considerar la restricción de corte mínimo, lo cual posibilita tener diseños menos pesados y con mejores comportamientos. Se encontró que los diseños poseen una alta sobrerresistencia y una nula reducción por ductilidad, teniéndose en consecuencia, para este tipo de estructuración, un valor de R_0 = 4. Esto se debe al aumento de resistencia que poseen los marcos al estar integrados con cables lo que conlleva al poco daño ocasionado por los registros usados. La evaluación de la respuesta de estos sistemas, frente al conjunto de acelerogramas chilenos, indica desplazamientos máximos de piso iguales o inferiores al 0.2% de la altura de éstos. La comparación entre la respuesta lineal-elástica y la respuesta no lineal de los modelos sugiere que los edificios diseñados no incursionaron en el rango inelástico. Finalmente, se obtuvo la comparación entre marcos convencionales y marcos autocentrantes, teniéndose la nula presencia de desplazamientos laterales para los últimos.

Ingeniero Civil / El presente trabajo tiene como objetivo determinar el desempeño sísmico de marcos de momento con conexión viga-columna doble t soldadas. Para ello, se implementa la metodología presentada en FEMA p695, la cual permite cuantificar el desempeño sísmico de nuevos sistemas estructurales. Para implementar la metodología, se requiere determinar de forma explícita las curvas de carga vs deformación de todos los elementos estructurales que componen el sistema sismo-resistente. Para las vigas y columnas se emplean las curvas presentadas en FEMA-356, mientras que para determinar la curva de la conexión viga-columna, se utiliza el modelo de rigidez desarrollado por Swanson, 2000. Los resultados indican que un marco de momento con conexiones doble-t soldadas solo puede considerarse como marcos especiales (SMF) si el tamaño de sus vigas es de perfiles IN70 o inferior. Para marcos que requieran vigas de mayor dimensión, se deben considerar como marcos ordinarios (OMF), con el factor de reducción menor correspondiente. Este resultado ratifica lo expuesto en FEMA-350, donde se precalifica la conexión t-stub plegada para ser usada como SMF solo hasta perfiles tamaño W24.

Ingeniero Civil / Los arriostramientos convencionales de acero se pandean en compresión y se fracturan en pocos ciclos. Por dicho motivo se propone como elemento de protección sísmica, un arriostramiento de pandeo restringido que usa un material no tradicional para confinar el elemento de acero con el fin de evitar el pandeo. Este trabajo tiene como objetivo estudiar experimentalmente el comportamiento de un arriostramiento de pandeo restringido por un material no tradicional ante solicitaciones monotónicas y cíclicas. El ensayo consiste, básicamente, en imponer a los arriostramientos desplazamientos monotónicos o cíclicos, alternadamente de tracción y compresión, a niveles crecientes de amplitud hasta llegar a la falla del elemento. Además se verifican las propiedades dinámicas (módulo de corte G y amortiguamiento β) del elastómero utilizando una máquina para ensayar probetas a corte directo y las propiedades mecánicas del núcleo de acero. Se fabrican 4 probetas con distintas configuraciones del tubo exterior y de la interfaz entre el núcleo y el material confinante. La primera consta de un tubo cuadrado, una interfaz no adherida o unbonded; la segunda consta de un tubo cuadrado, una interfaz unbonded; la tercera consta de un tubo cuadrado, una interfaz adherida o bonded y la cuarta consta de un tubo exterior cuadrado con tapas en sus extremos, una interfaz unbonded. A la primera se le aplica una acción monotónicamente creciente y a las otras tres acciones cíclicas crecientes en magnitud. Se concluye que el nuevo material confinante restringe parcialmente el pandeo del núcleo de acero, los ciclos de histéresis presentan mayor capacidad en tracción que en compresión, en tracción se observa la fluencia del acero y los arriostramientos tienen capacidad de disipación de energía. Además, el peso del prototipo es menor que los arriostramientos rellenos con mortero de hormigón, lo que avala continuar con el estudio de estos prototipos. Esta investigación es financiada por el proyecto CA13I10026 del Programa IDeA Fondef Conicyt.

Ingeniero Civil / Los marcos a momento en acero son probablemente uno de los sistemas estructurales más reconocidos en el mundo. En Chile, no obstante, han sido paulatinamente reemplazados por otras soluciones estructurales. Este trabajo versa sobre la evaluación numérica de los pará- metros de diseño sísmico para modelos de marcos a momento en edificios de 4 y 8 pisos destinados para oficinas, diseñados para diferentes tipos de suelo (A, B, C y D) y zona sís- mica (1, 2 y 3) según las normas nacionales y los códigos americanos de diseño en acero (American Institute of Steel Construction, AISC) usados en la práctica. En particular, se es- pera obtener un intervalo de confianza de los valores de sobrerresistencia y ductilidad, y con ellos del factor de modificación de respuesta, para este tipo de marcos. Para ello se realizan análisis no lineales estáticos (pushover) y dinámicos (tiempo-historia) a las estructuras. En el primero se somete a las estructuras a cargas incrementales de forma monotónica hasta alcan- zar un determinado grado de deformación. Para el análisis tiempo-historia no lineal se usan registros sísmicos escalados a un nivel de colapso, que posteriormente se utilizan suponiendo un comportamiento lineal. Al efectuar estos análisis se obtienen valores de sobrerresistencia elevados como resultado directo del cumplimiento de las derivas máximas de piso estipuladas por la norma nacional de diseño sísmico de edificios (NCh433) y de manera complementaria a lo consignado por el código AISC 341 respecto a asegurar un comportamiento de colum- na fuerte - viga débil en marcos especiales a momento (SMF). Por otro lado, la ductilidad resultante muestra valores más bien moderados. Esto se traduce en grandes factores de mo- dificación de la respuesta sísmica (R) atrbuibles principalmente a la gran sobrerresistencia de estas estructuras. Es posible por tanto concluir que los factores de reducción que entrega la NCh433 establecen un umbral conservador respecto a la capacidad de las estructuras de resistir, principalmente a través de la sobrerresistencia, sismos de consideración.

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGÍSTER EN FINANZAS / Se realiza la valoración del CAP SA, mediante el método de los flujos descontados, se estudió la situación macroeconómica y los ingresos de la industria para realizar la proyección de los últimos cinco años. Se estudió la estructura de deuda y patrimonio de la empresa, así como la evolución de las diferentes áreas de negocio, como lo son la minería, acero y procesamiento del acero. A la vez se realizó el descuento de los flujos de caja libre de la empresa mediante la tasa de costo capital promedio ponderado, la cual se obtiene realizando un análisis de la estructura de la deuda, análisis de beta patrimonial de la empresa, y la tasa de impuesto afectada por la empresa. Una vez que se obtiene el valor actual de los flujos de caja libre de la empresa, sumando los activos prescindibles y restando el valor de la deuda neta al 30 de Septiembre del 2016, se realiza la comparación del precio de la acción con su valor real, obteniendo la desviación y estimación de crecimiento o decrecimiento del precio de la acción. Actualmente CAP se enfrenta a grandes variables macroeconómicas que afectan sus resultados y rendimientos de manera significativa. El precio del hierro y del acero, se han visto a la baja en los últimos años debido a la entrada de una nueva producción por parte de Australia y Brasil. A lo anterior se suma la sobre producción de China, impulsada por sus nuevas políticas internas creando excedentes destinados a la exportación a precios económicos que han afectado el precio internacional. Tomando en cuenta lo anterior y a partir del modelo de valoración de flujo de caja descontado, se estima un valor del patrimonio de CAP de 18.498.767 UF, lo que equivale a un precio estimado por acción de $3.246 pesos para el 30 de Septiembre del 2016, dando una desviación de negativa de -9,4% respecto al valor real de la acción de $3.588.

Este trabajo valida un modelo de interacción flexión–corte en vigas de hormigón armado con adición de fibras de acero. Estas fibras son incorporadas en la mezcla del hormigón, y su principal ventaja radica en un incremento en la ductilidad de los elementos, lo cual contribuye a disminuir los refuerzos tradicionales de barras de acero (longitudinales y estribos). La interacción entre flexión y corte se analizó mediante el uso de elementos tipo panel de hormigón armado en la modelación, es decir, elementos con comportamiento biaxial, mientras que el efecto de las fibras fue incluido en el análisis a través de las leyes constitutivas del material (curvas tensión–deformación). De esta manera, se caracterizó el comportamiento de los materiales a utilizar, adaptando modelos de hormigón tradicional a modelos de hormigón con fibras. Definidas las leyes constitutivas de los materiales, éstas fueron incorporadas al modelo en estudio, obteniéndose respuestas analíticas para ser comparadas con resultados experimentales de ensayos realizados en la Universidad de Oklahoma, con el fin de verificar el modelo de interacción y el efecto de las fibras de acero en las vigas. Dos hipótesis fundamentales se utilizaron en el modelo: (i) resultante nula de las tensiones transversales e (ii) imposición de un perfil de deformaciones transversales que fue calibrado para muros cortos. En general, el modelo de tensiones nulas resultó en buenas predicciones de capacidad y deformación en vigas más esbeltas, mientras que la imposición de deformaciones transversales resultó mejor en el caso de la viga más corta con falla de corte. Al acotar las deformaciones unitarias al momento de fluencia del refuerzo de flexión, este último modelo mejoró su respuesta en términos de ductilidad para todas la vigas.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / La norma chilena que regula el diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales es la norma NCh2369.Of2003. Esta norma referencia a modo complementario el estándar AISC Seismic Provisions for Structural Steel Buildings , el cual presenta diferencias conceptuales respecto a la norma chilena, siendo la más importante la definición del mecanismo de disipación de energía sísmica. En la práctica norteamericana se espera que la disipación de energía ocurra sólo en elementos puntuales del sistema sismorresistente (fusibles), lo que requiere que la incursión inelástica de estos elementos esté ampliamente distribuida en altura, de modo de maximizar la disipación de energía y evitar mecanismos frágiles. En un contexto industrial, donde las estructuras se diseñan en gran parte para servir a la operación de equipos y maquinaria, lograr un detallamiento que permita una distribución amplia de plastificación de elementos fusibles no es simple, dada las irregularidades usuales de masa, rigidez y geometría que presentan las estructuras. Considerando lo anterior, la práctica chilena, además de los elementos fusibles tradicionales define el anclaje estructura-fundación como un punto de disipación adicional. La ventaja de este enfoque es que permite limitar en la base la cantidad de energía que ingresa a la estructura, reduciendo el daño de esta durante terremotos severos. Esta práctica ha mostrado un comportamiento exitoso en los últimos once terremotos de magnitud Richter-Kanamori mayor a 7.5. De manera de estudiar el impacto en el comportamiento sísmico de la aplicación de una u otra práctica, en este trabajo se diseñan paralelamente dos estructuras arriostradas típicas del rubro de la minería chilena utilizando los requisitos de NCh2369 y AISC. El comportamiento estructural se caracteriza por medio de los parámetros de desempeño y la metodología indicados en el estándar FEMA P695. Se estudia adicionalmente para cada práctica la distribución de energía sísmica entre los diferentes mecanismos de disipación y el efecto de incorporación de disipación adicional en el anclaje. Se observa que la utilización de un anclaje dúctil mejora el comportamiento estructural, reduciendo la demanda sobre los elementos resistentes y aumentando la ductilidad general. Se aprecia también que la incorporación de disipación adicional en el anclaje aparece como un medio eficiente de reducción de la demanda sísmica.

Un muro de corte de placas de acero (SPSW) consiste en una placa dispuesta verticalmente, enmarcada por columnas y vigas (denominados elementos de borde verticales y horizontales, respectivamente). Éste resiste fuerzas laterales principalmente mediante la acción de un campo diagonal de tracciones generado en la placa de relleno. El sistema SPSW ha sido implementado en Canadá, Estados Unidos y Japón, y se ha observado un buen comportamiento de los edificios provistos de esta clase de muros, frente a terremotos reales. Este trabajo de título tiene por objetivo estudiar la aplicabilidad del sistema SPSW en la práctica nacional de diseño de edificios habitacionales. Contempla el diseño de estructuras con este sistema y el estudio numérico del comportamiento sísmico de éstas. Para ello se recopilan criterios de diseño que permiten establecer una jerarquía de fallas, a partir de información basada en estudios experimentales y analíticos, disponible en la literatura. Estos criterios incluyen el diseño por capacidad de elementos de borde horizontales, considerando reducción en la capacidad a flexión de éstos, debido a la interacción entre carga axial, momento y corte; y el diseño por capacidad de elementos de borde verticales, que pretende distribuir la fluencia de las placas de relleno de manera uniforme en la altura del muro. Utilizando los criterios de diseño y la normativa sísmica chilena impuesta por NCh433, se diseñaron tres edificios de 3, 9 y 15 pisos de altura con el sistema SPSW. En forma paralela se diseñaron tres edificios con la misma cantidad de pisos que los anteriores, pero utilizando el sistema de marcos arriostrados concéntricos (CBF). En ambos casos se consideró un asentamiento en la ciudad de Santiago. La respuesta de los edificios diseñados fue estudiada a partir del análisis de modelos planos de los ejes resistes. Se utilizó el modelo de franjas (strip model) para modelar el sistema SPSW y un modelo que reproduce el pandeo global en arriostramientos, para la modelación del sistema CBF. Con éstos se realizó análisis pushover e historia de respuesta no lineal, utilizando la plataforma OpenSees. Se evaluó la probabilidad de colapso de las estructuras diseñadas con SPSW, ante solicitaciones equivalentes a un sismo máximo creíble para la zona considerada en el diseño, utilizando la metodología FEMA P695, junto a un conjunto de 24 acelerogramas de terremotos chilenos. La caracterización del peligro sísmico utilizada proviene de un reciente estudio de peligro sísmico probabilístico, hecho para la zona central de Chile. El resultado de la aplicación de la metodología indica que los factores de modificación de la respuesta: R = 6 y R0 = 10, para su uso con NCh433, junto a las limitaciones de corte basal mínimo de esta norma, resultan en un comportamiento sísmico adecuado para el sistema SPSW. Se encontró que los diseños con SPSW poseen mayor sobrerresistencia y ductilidad que con CBF. La evaluación estadística de la respuesta de estos sistemas, frente al conjunto de acelerogramas chilenos, indica para el primero un perfil de derivas de piso relativamente uniformes en la altura de los edificios, e inferiores al 1.5% en la mayoría de los casos, mientras que el segundo muestra la formación de pisos blandos, con deformaciones laterales hasta de un 4%. La comparación entre la respuesta lineal-elástica y la respuesta no lineal de los modelos de SPSW sugiere que los edificios diseñados incursionaron moderadamente en el rango inelástico del comportamiento, esto debido principalmente a la gran sobrerresistencia que poseen los muros diseñados y a la limitación de corte basal mínimo de NCh433.