Ingeniero Civil / Para determinar el modo de falla y la carga crítica asociada, se realizaron tres tipos de análisis. Bajo el criterio descrito por la norma de diseño AISC, según las fórmulas desarrolladas por Marsh (1997) en su trabajo Design of Single and Multiple Angle Columns and Beams y mediante un análisis no lineal a través del programa de elementos finitos ANSYS, en el cual se realiza un estudio estático tipo Push-Over. La metodología utilizada consistió en calcular la carga crítica y modo de falla dada por cada método de análisis. Además, con los modelos de elementos finitos se determinaron las solicitaciones sobre las placas de conexión de los arriostramientos, tanto su magnitud como la distribución sobre las caras de las placas. Para el desarrollo de la investigación se utilizó una gama de perfiles XL de dimensiones comúnmente utilizadas en la práctica y largos totales de 1.5, 2.5, 5 y 10 metros. Con los resultados obtenidos se generó una clasificación de la falla predominante en los perfiles XL y se definió que la tendencia de los perfiles a fallar por torsión se encuentra relacionada con la razón entre la esbeltez global y local menor a 5.5. Por el otro lado, los elementos que superan este valor muestran fallar por pandeo flexural. Finalmente, para los elementos que fallen por flexión, se recomienda diseñar la conexión de cada cara de la placa para la carga total obtenida. Mientras que para los elementos con falla torsional es posible utilizar la mitad de la carga para cada conexión.

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La tierra experimenta movimientos intensos de la corteza terrestre conocidos con el nombre de sismos. A lo largo del tiempo, los diversos métodos de análisis y diseño estructural han sido modificados de tal manera que las estructuras proyectadas cumplan con mayores requerimientos, sobre todo en el ámbito sismoresistente. Frente a esto, se desarrollan diferentes dispositivos que permiten a la estructura proyectada un mejor comportamiento estructural, para minimizar los esfuerzos producidos por sismos, reducir los daños materiales y evitar pérdidas de vidas humanas. Dentro de tales dispositivos, podemos encontrar los amortiguadores sísmicos y los aisladores sísmicos. Actualmente, podemos encontrar alrededor del mundo cientos de estructuras construidas con sistemas de aislamiento sísmico. El American Association of State Highway and Transportation Officials AASHTO presenta una guía de diseño de sistemas aisladores en donde se muestran las consideraciones para el análisis y diseño de puentes con sistemas de aislamiento sísmico. Siguiendo este código americano, se trabajó el proyecto del intercambio vial ubicado en la intersección de la avenida Tomas Valle y la carretera Panamericana Norte. Se destacan las ventajas que conlleva la utilización de estos dispositivos en las estructuras. No sólo se observan diferencias en cuanto al comportamiento estructural, desplazamientos y esfuerzos que soportan los dos tipos de estructuras de puentes sino que se pudo demostrar que económicamente los puentes con sistemas de aislamiento sísmico, son más competentes que los puentes convencionales.

Ingeniero Civil / El presente trabajo tuvo por objetivo analizar el comportamiento de las columnas que soportan el viaducto de la línea 5 del Metro de Santiago, específicamente al sur de la estación Mirador, ubicada en la comuna de La Florida, Santiago; durante el terremoto del 27 de febrero del 2010. El análisis en el tiempo se realizó mediante un modelo de elementos finitos utilizando el software SAP 2000, usando como input los registros de aceleración del terremoto y obteniendo los esfuerzos en la base de las columnas. El objetivo de esto fue determinar la demanda sobre las cepas producidas por el evento sísmico. Se determinó la capacidad nominal a flexo-compresión utilizando los planos estructurales facilitados por Metro y la rutina Section Designer de SAP2000, obteniendo así los diagramas de interacción de las cepas los que se compararon con las solicitaciones determinadas en el análisis en el tiempo. Por otro lado, se determinó la resistencia nominal al corte para contraponerlos con las fuerzas obtenidas anteriormente. Además, se estudió el comportamiento de los aisladores instalados entre los viaductos y las cepas ante las solicitaciones sísmicas. Finalmente, se concluye que las cepas no incursionaron en el rango plástico durante el terremoto del 27 de febrero del 2010, evidenciando el buen comportamiento de la estructura.

Ingeniero Civil / El estudio del comportamiento de riostras de pandeo restringido conlleva a la necesidad de implementar un sistema de ensayo para poder obtener resultados e información relevante su desempeño sísmico. Estos elementos se componen de un perfil de acero interior rodeado por otro perfil de acero y una capa de mortero u otro material confinante entre ambos, se caracteriza por presentar estabilidad lateral ante demandas axiales alcanzando resistencia similar tanto en tracción como en compresión sin sufrir pandeo, y son útiles ante demandas sísmicas actuando como disipadores de energía. El objetivo del presente trabajo es el diseño y construcción de un sistema de ensayo de tracción y compresión para riostras de pandeo restringido. Dicho sistema es capaz de proporcionar la carga de manera axial solamente mediante un actuador hidráulico de 25 [ton] de capacidad. El sistema de ensayo entrega como resultado las curvas de carga versus desplazamiento para caracterizar cuantitativamente el desempeño de los prototipos de riostra en términos de disipación de energía ante la acción cíclica, y posee un sistema de control sencillo para poder aplicar los ciclos de carga de acuerdo a las disposiciones y recomendaciones para este tipo de ensayos. Para llevar a cabo lo anterior se implementó el sistema de ensayo en el laboratorio de estructuras del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile, donde se dispuso la instalación estructural lo suficientemente resistente para soportar las cargas generadas durante los ensayos. Como resultado se tiene un sistema que entrega mediciones confiables y son útiles para caracterizar cada prototipo ensayado, además de poseer un sistema de montaje y operación lo más sencillo posible.

Ingeniera Civil / Los marcos con riostras de pandeo restringido (BRBFs) están siendo recientemente introducidos en Chile, considerando sus ventajas por sobre los marcos concéntricos convencionales (CBFs), sin embargo, aún no han sido incluídos en las normas de diseño sísmico. En este estudio se diseñan bajo el código chileno tres edificos de oficinas, de 4, 9 y 15 pisos, con la misma planta tipo y estructurados con marcos BRBF, para luego evaluar su desempeño sísmico. Las estructuras se asumen localizadas en la costa central del país, donde la sismicidad está dominada por grandes sismos de subducción. Los diseños quedan controlados en todos los casos por el corte basal mínimo especificado en la norma, mientras que los diseños de 9 y 15 pisos quedan controlados también por el desplazamiento máximo entre pisos. Los edificios resultantes son modelados considerando las no linealidades más importantes del problema y luego son sometidos a dos tipos de análisis no lineales: estático (pushover) y análisis no lineal dinámico (tiempo-historia), para el cual se utilizan nueve registros de aceleración de terremotos chilenos, de los últimos diez años . El desempeño de los prototipos es evaluado en términos de corte basal, distorsión de pisos, importancia de los efectos de segundo orden y probabilidad de colapso. Finalmente se obtienen los factores de modificación de respuesta sísmica, que son calculados para concluir respecto a la importancia de la sobrerresistencia y ductilidad de los diseños resultantes. Los resultados de los pushover muestran una alta ductilidad en la respuesta de las estructuras pero con una sobrerresistencia limitada. Los resultados de los análisis tiempo historia muestran que con la norma chilena actual, las estructuras exhiben un comportamiento adecuado y poseen una reserva de capacidad significativa.

Magíster en Ciencias, Mención Geología Geólogo / Tradicionalmente, el magmatismo del Pérmico tardío Triásico ha sido atribuido a un periodo caracterizado por intensas condiciones extensionales. Varias hipótesis han sido propuestas para explicar la extensión continental observada, incluyendo el cese de la subducción y desprendimiento del slab. No obstante, todas aquellas ideas sólo explican el magmatismo de manera local y fallan en dar un marco tectónico regional para todo el magmatismo de aquel periodo a lo largo del margen continental chileno argentino. Asimismo, tampoco entregan una explicación clara de cómo aquella configuración tectónica cambió y dio origen a la subducción Andina al comienzo del Jurásico, ni tampoco entregan relaciones genéticas con el resto de la actividad ígnea coetánea observada a lo largo del margen. Esta investigación aporta nuevas perspectivas para el plutonismo del Paleozoico tardío Triásico de la Cordillera Frontal Chilena usando nuevas edades U Pb en zircón (SHRIMP II, LA-ICPMS); isotopos de O, Lu Hf, Sm Nd, Rb Sr y Re Os; y análisis geoquímicos de elementos mayores y trazas. Una detallada comparación con unidades coetáneas que extienden desde los 21° hasta los 40°S permite presentar un nuevo modelo a escala regional para aquel periodo de tiempo, a la vez de su conexión con la Orogénesis Andina. Los resultados indican que el plutonismo estudiado presenta una tendencia continua desde elevados niveles de influencia continental (Carbonífero medio) hacia signaturas más mantélicas (Triásico). A pesar de su continuidad, es posible separar la actividad ígnea entre unidades con o sin afinidades mantélicas hace 270 Ma (Pérmico medio) usando valores isotópicos de δ18O. Además, anomalías negativas de Nb Ta en conjunto con anomalías positivas de Pb, permiten inferir magmatismo de subducción durante todo el periodo estudiado. Por su parte, signaturas de εNdi y 87Sr/86Sri evidencian una fuente proveniente de la corteza continental inferior la cual se vio afectada por diversos componentes corticales. El magmatismo del Carbonífero medio Pérmico tardío se encuentra caracterizado por valores altos de δ18O (δ18O>6.5 ) y bajos de εHfi (εHfi<0); es predominantemente metaluminoso, calco-alcalino a calco-alcalino de alto K y mayoritariamente del tipo I. Estas características describen plutones formados a partir de magmas relacionados con subducción, los cuales se emplazaron en una corteza continental de espesor normal a engrosado, lugar donde adquirieron el aporte de material cortical y/o la influencia de sedimentos. La simultánea ocurrencia del evento orogénico San Rafael (aprox. 284 276 Ma) permite describir un ambiente orogénico para el magmatismo: la Orogénesis Gondwánica, proceso ligado a la formación del supercontinente de Pangea. Al sur de los 31°S, la ausencia de magmatismo posterior a los 300 Ma en el territorio chileno puede ser explicada a partir de la progresiva somerización del slab, la cual eventualmente terminó con el establecimiento de un segmento de flat slab (en Chile) durante gran parte del Pérmico temprano (300 290 Ma). Este proceso no solo restringió el magmatismo en Chile, al mismo tiempo lo desplazó hacia el este, hacia territorio argentino, en donde magmatismo tipo I relacionado a subducción puede ser observado entre 33° y 36°S. El magmatismo del Pérmico medio Triásico presenta valores bajos de δ18O (δ18O<6.5 ) y más positivos de εHfi (εHfi = -3 to +3); y es predominantemente peraluminoso, calco-alcalino a calco-alcalino de alto K, y del tipo I, S y A. En términos generales, sus patrones de elementos traza evidencian condiciones de corteza continental adelgazada. Zonación química Oeste Este (i.e., granitoides de arco del tipo I ocurren en mayor abundancia hacia el Oeste, mientras que granitos de intraplaca del tipo A más hacia el Este en los Andes Frontales Chilenos, 28° 28°30'S) permiten inferir condiciones extensionales en un ambiente de subducción causado por slab rollback con consecuente colapso del orógeno. La condición de slab rollback provocó extensión intensa y su relacionado magmatismo en la región de tras arco con respecto al arco magmático previo (Carbonífero medio Pérmico medio). Parte del consiguiente magmatismo se produjo debido a anatexis de una corteza continental inferior adelgazada, la cual se fundió debido a la acumulación de basaltos formados después de la descompresión causada durante el colapso del orógeno; al mismo tiempo con magmatismo asociado a subducción. De manera análoga al periodo anterior, el magmatismo extensional al sur de los 31°S fue desplazado hacia el continente (hacia Argentina) debido a una somerización del slab, o flat slab, al mismo tiempo de preponderantes condiciones de slab rollback. La razón detrás la extensión producto de rollback recae en bajas velocidades de subducción durante el periodo del supercontinente Pangea. Cuando Pangea comenzó su desmembramiento (ca. 200 Ma), un aumento en la velocidad de subducción finalizó las condiciones de slab rollback. La consiguiente actividad ígnea fue desplazada hacia el Oeste (en territorio chileno), en posible asociación con un aumento en el ángulo de subducción, ocurriendo principalmente en la cuña mantélica sobreyaciente al slab. Finalmente, este proceso explicaría la transición entre el magmatismo Triásico y Jurásico, es decir, al momento del inicio de la Orogénesis Andina.

El Edificio de la Cámara Chilena de la Construcción (CChC) cuenta desde 1997 a la fecha con 12 sensores uniaxiales de aceleración, 4 de ellos ubicados en su base y el resto distribuido en otros tres pisos de la estructura, que permiten registrar tanto microvibraciones ambientales como movimientos sísmicos. Desde su instalación, el sistema de sensores ha registrado la respuesta dinámica del edificio para 54 temblores de mediana intensidad. El objetivo de este trabajo de titulo, consiste en la continuación de una serie de estudios sobre la variabilidad de las propiedades modales en el Edificio de la Cámara Chilena de la Construcción, ante distintas variables ambientales. El trabajo se orienta particularmente en el estudio del comportamiento de la estructura ante eventos sísmicos no asociados a daño, por lo cual, basa su análisis en los 54 registros de movimiento antes mencionados. El proceso de identificación de los parámetros modales del edificio, a partir de los registros sísmicos, se realiza mediante un método de identificación basado en múltiples señales de entrada y salida (MIMO: Multiple Input - Multiple Output), el cual requiere tanto de los registros de la excitación externa aplicada sobre la estructura (Input) como los de respuesta dinámica en distintos puntos de ella (Output). Para el edificio de la Cámara Chilena de la Construcción, la excitación externa aplicada en eventos sísmicos se asume conocida, e igual a los registros de los sensores ubicados en su base. Dado que parte de esta memoria consiste en el desarrollo del algoritmo computacional de identificación, basado en el método MIMO, su eficacia es comprobada a partir de modelos analíticos de la estructura en estudio, en los cuales el error en los parámetros dinámicos identificados, salvo el caso de un modo torsional particular, no supera el 1%. Para considerar el comportamiento no lineal de la estructura en estudio a lo largo de los eventos sísmicos, el proceso de identificación es realizado por ventanas de avance en los registros de movimiento, de manera de observar la variación en el tiempo de los parámetros modales. De igual manera, el uso de ventanas permite obtener una mayor cantidad de datos, dando mayor robustez estadística, para el análisis de la relación entre los distintos parámetros modales y la amplitud del movimiento de la estructura Para el análisis de la relación entre los parámetros modales identificados en la estructura y la amplitud de su movimiento, se emplean distintas definiciones de esta última variable, donde la amplitud modal de movimiento, que corresponde a la componente de la respuesta asociada a los rangos de frecuencia característica de cada modo, es la que muestra mejor correlación con las variables obtenidas. En el caso de las frecuencias modales identificadas, se observa que sus valores decaen con la amplitud del movimiento de la estructura, llegando a rangos de variabilidad entre 4 y 8%, esto para valores de amplitud modal (según es definida en esta memoria) que oscilan entre 0 y 25 cm/s2 que, en cuanto a los registros estudiados, equivale a un rango de aceleración máxima basal entre 0 y 65 cm/s2. En lo que respecta a los amortiguamientos identificados, sus valores se incrementan con la amplitud de la vibración, llegando, en el mismo rango de amplitudes detallado para las frecuencias, a órdenes de variación del 60%, en el caso de los dos primeros modos traslacionales de la estructura. Para el resto de los modos, la variabilidad observada en su amortiguamiento, según sea el caso, supera el 180%.

En Chile, durante los últimos años han surgido edificios cuya tipología estructural está basada en una combinación de aportes tanto de muros como de marcos. Motivado por lo anterior, se ha procedido a estudiar el efecto que tienen los marcos perimetrales en un edificio de tales características. La estructura a analizar es un edificio de 22 pisos, el cual está estructurado en base a marcos perimetrales y a un núcleo de muros interiores. Este, forma parte del proyecto “Torres del Parque Titanium”. Para caracterizar tal efecto, se modificó la configuración de los marcos, dando origen a tres casos de estudio. En los primeros dos se modelaron las uniones viga-columna de los marcos como rígidas y rotuladas, llamando a tales casos Edificio 1 y Edificio 2, respectivamente. En el tercer caso, se asignó rigidez nula a los marcos, denominándolo Edificio 3. A partir del análisis modal espectral de la norma NCh433.Of96 y del perfil Bío-Sísmico, fue posible concluir que los marcos perimetrales minimizan las deformaciones, particularmente las referidas a las de los pisos superiores y a las de los giros de las plantas. También tienen una gran participación en los esfuerzos sísmicos presentes en los pisos superiores, siendo mayor ese efecto en el Edificio 1. A través de un análisis del tipo “Pushover”, se generaron curvas de capacidad en los dos primeros casos de estudio, y adicionalmente se obtuvieron éstas suponiendo que sólo el núcleo de muros interiores forma parte del sistema sismorresistente. Lo anterior reveló que ambos tipos de curvas presentan escasas diferencias, tanto en valores como en forma. De igual forma, los patrones de rotulación de tales curvas son prácticamente iguales. Con lo anterior, se estudió el desempeño de los edificios 1 y 2, usando los espectros de las normas NCh433.Of96 y NCh2745.Of2003 como demandas sísmicas. Con ello, se encontró que los desempeños de ambos edificios son prácticamente iguales, con niveles de ductilidad máximos iguales a 3 y desplazamientos objetivos máximos iguales a un 3.5 por mil de la altura total de los edificios, lo cual está asociado a la norma NCh2745.Of2003. De manera similar, se estudiaron los desempeños de los mismos edificios, pero usando las curvas de capacidad asociadas a los núcleo de muros interiores. De esto, se encontró que los niveles de desempeño son prácticamente iguales a los asociados a las curvas de capacidad de los edificios como un todo.