Ingeniero Civil / Cada vez hay una cantidad mayor de personas que viene a vivir a las ciudades, lo que ha hecho que la población urbana haya aumentado en más de un 10% estos últimos 10 años. Cuando las ciudades están limitadas geográficamente al crecimiento, como es el caso de Santiago, se hace necesario aumentar la construcción en altura. El objetivo de este trabajo es desarrollar un manual de planificación para obras de construcción de edificios, entregando procedimientos para resolver los objetivos específicos y los procesos administrativos de un contrato de construcción desde el punto de vista de la empresa contratista principal de construcción. Para lograr lo anterior, se proponen procedimientos, acciones y buenas prácticas utilizados en proyectos industriales, para la planificación de un contrato de construcción de edificio. El material utilizado se ha obtenido de la literatura técnica correspondiente y entrevistas a profesionales de determinadas obras de construcción de edificios en Santiago. En un contrato de construcción de edificios, se identifican seis objetivos a cumplir (alcance, plazo, costo, calidad y gestión de la calidad, seguridad y medio ambiente) y seis procesos administrativos (organización en obra, recursos, equipos y maquinaria, subcontratos, comunidad y comunicaciones) de que preocuparse para lograr dichos objetivos. En el este trabajo, se entregan procedimientos para abordar cada uno de estos. El manual de procedimientos para la planificación de obras de construcción de edificios se encuentra dentro del desarrollo de este trabajo, y corresponde al capítulo 4.

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D.L. A 131-2008

El objetivo principal de la presente Tesis es profundizar en el conocimiento de la degradación de los sulfuros de hierro y su efecto en los materiales cementicios cuando forman parte de los áridos que componen morteros y hormigones. El ataque por los sulfatos producidos tras la degradación de dichos sulfuros afecta a la Durabilidad de los morteros y hormigones. La degradación se produce principalmente al crear nuevos compuestos con componentes del cemento hidratado que provocan la aparición de tensiones internas y fisuración (yeso y ettringita secundarios), pero también la capacidad cohesiva se puede ver afectada debido a la desintegración del gel C-S-H cuando se forma thaumasita. La Tesis aborda también la formación de este último compuesto y la relación que tiene con la ettringita. Dicha relación no está muy clara debido a que no se sabe ciertamente el papel que juega la ettringita en la formación de la thaumasita. Estos objetivos se abordan grac1as a la información obtenida tanto en trabajos experimentales en laboratorio como tras el estudio de muestras reales de hormigones y morteros degradados por el ataque por sulfatos, en algunos casos debido a sulfuros de hierro, y en los que se forma thaumasita. Para el estudio de las diferencias en la degradación de los sulfuros de hierro se ha diseñado un montaje experimental específico que permite evaluar la disolución acuosa de los sulfuros puros y el efecto de la roca encajante donde se encuentren. Para ello se utilizaron muestras puras de pirita y pirrotina y tres áridos diferentes (caliza, esquisto y marga). En las experiencias se evalúan los cambios de pH y Eh así como las concentraciones de hierro y sulfatos en las disoluciones. Se realizan también síntesis de thaumasita con y sin presencia de ettringita en el medio de reacción. Dado que la formación de thaumasita es un proceso muy lento y en el que influyen temperaturas bajas, las mezclas se guardaron en nevera a 5 ºC y se analizaron en distintos periodos, el último de ellos a los dos años. Los datos experimentales de las síntesis de thaumasita se complementan a su vez con los resultados analíticos de muestras de campo. Entre estas muestras se encuentran: un mortero de reparación de fisuras de presa, un suelo-cemento, un jet-grouting y un mortero de agarre. Los dos últimos capítulos corresponden a los estudios de la microestructura de los hormigones de las presas de Paso Nuevo y de Mequinenza. En dichas estructuras se formó también thaumasita tras un ataque por sulfatos pero dado a su gran interés componen dos capítulos específicos.

Ingeniero Civil / La impresión 3D es una tecnología que está revolucionando la fabricación de muchos productos, procesos y servicios, mostrando su potencial en una amplia gama de disciplinas, incluso en el mundo de la ingeniería Civil y Construcción. El proceso de impresión 3D se basa considerando el material, la forma o geometría del elemento, las fuerzas que son aplicadas y la técnica o estrategia de impresión. Estos principales componentes están estrechamente relacionados y conectados, pero las relaciones son generalmente desconocidas. Este trabajo de título contempla sólo el estudio del material de impresión, en particular, el hormigón. Este material tiene una serie de características particulares que debe cumplir para que pueda usarse en una máquina de impresión 3D. El hormigón de impresión tiene que tener la capacidad de ser transportado y extruido en una máquina, para luego, ser capaz de construirse en capas con una calidad, unión y resistencia aceptable. Por tal razón, se estableció que las propiedades críticas en estado fresco de una mezcla de impresión son: la extrudabilidad, calidad de extrusión, trabajabilidad, tiempo abierto y edificabilidad. Con el propósito de encontrar una mezcla óptima para imprimir, se proponen una serie de ensayos experimentales de cada una de las propiedades en estado fresco, que se realizarán en una máquina de pruebas construida en paralelo a este trabajo. Además, se entregan una serie de antecedentes de una mezcla de impresión, en cuanto a sus componentes, características, influencia en las propiedades críticas, entre otros. Finalmente, se propone un protocolo de ensayos para encontrar la mezcla óptima.

Ingeniera Civil / Los elementos masivos de hormigón se caracterizan por su particular comportamiento térmico en el cual la masividad del elemento y la baja conductividad térmica del material inducen una baja tasa de disipación del calor generado durante la hidratación del cemento, lo que provoca un excesivo aumento de temperatura en su interior. Lo anterior, da origen a diferenciales de temperatura entre la superficie expuesta a las condiciones ambientales y el centro del elemento, los cuales pueden alcanzar una magnitud tal que induzcan estados tensionales a temprana edad del hormigón, que pueden resultar en agrietamientos que perjudiquen la funcionalidad y serviciabilidad del elemento. Bajo el mismo contexto, el centro del elemento es el punto que alcanza la mayor temperatura en la etapa de hidratación del cemento, ya que en ese lugar las reacciones se desarrollan bajo un estado semi-adiabático. Dicha temperatura puede alcanzar una magnitud tal que promueva la formación de etringita tardía, un compuesto potencialmente expansivo que puede provocar fisuras al interior del elemento. En la actualidad, existen métodos que permiten estimar el desarrollo de temperatura al interior de un elemento masivo de hormigón. Sin embargo, muchos de estos métodos se basan en resultados empíricos obtenidos de mezclas confeccionadas con cementos que difieren en su composición y propiedades con los que hoy en día se emplean en Chile. El objetivo de este trabajo es proponer un modelo característico que permita estimar la respuesta térmica del hormigón masivo confeccionado con cementos de origen nacional, particularmente aquellos con adiciones de puzolanas. La metodología de trabajo consiste en evaluar las estimaciones del comportamiento térmico dadas por 4 métodos predictivos existentes, y contrastarlas con resultados empíricos obtenidos de bloques de 0,6 m de arista confeccionados en laboratorio, a los cuales se les monitoreó su temperatura interna durante 7 días. Al analizar los resultados obtenidos, se identifica la incidencia del tipo y contenido de cemento en el comportamiento térmico de hormigones confeccionados con cementos puzolánicos. Además, se evalúa el nivel de ajuste de los métodos evaluados, proponiendo aquel que presenta estimaciones dentro de un rango aceptable para ser usado como un método característico de estimación del desarrollo térmico de hormigones masivos confeccionados con cementos puzolánicos chilenos. A modo de síntesis, como resultado de este trabajo se propone el método denominado CTK para la estimación de desarrollo de temperatura en hormigones masivos confeccionados con cementos nacionales. El modelo propuesto presentó, en la mayoría de los casos estudiados, desviaciones menores a 15% respecto a los valores experimentales, rango considerado aceptable para este trabajo.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Ingeniero Civil / En este trabajo, se presenta la implementación del programa SafePy en Python , plata- forma para el modelamiento, simulación y análisis de la respuesta de estructuras ante cargas estáticas y dinámicas. El programa se desarrolla siguiendo la filosofía de programación en base a objetos bajo Python , lo cual permite reducir el tiempo de cálculo e implementación de nuevos componentes (elementos, materiales, métodos de análisis). En este trabajo de tesis, se pretende validar la plataforma para análisis no-lineal en muros de hormigón armado, utilizando elementos tipo membrana compuesto por capas. Para el desarrollo de esta plataforma, resulta necesario definir y argumentar la correcta aplicación de algoritmos y parámetros relevantes en el análisis no-lineal dinámico, tanto para los procesos de cálculo como para la definición de la respuesta de la estructura. Adicionalmente, se presenta un complemento para los métodos de integración y algoritmos de solución utilizados en análisis no-lineal, el cual busca reducir los problemas de convergencia de manera flexible. Este complemento puede ser aplicado tanto en métodos de integración estáticos (Control de carga o desplazamiento) como dinámicos (Cargas dinámicas o aceleraciones basales). Para conseguir esto, se introduce un parámetro que modifica el enfoque de solución para problemas no-lineales, imponiendo la necesidad de iterar en cada paso del análisis, incluso en el rango lineal, donde se obtienen los mismos resultados, pero con un costo computacional mayor. Lo anterior ocurre ya que este parámetro apunta a reducir complicaciones en el rango no-lineal. El nuevo enfoque permite entregar información de la estructura a la carga externa, logrando reducir la cantidad de iteraciones en que la fuerza resistente supera el valor de esta carga. Además, específicamente para el caso dinámico, este planteamiento permite independizar el comportamiento del material del incremento de tiempo, logrando controlar de forma separada la convergencia en no-linealidades y la estabilidad del método de integración.

El número de túneles construidos con tuneladora tipo TBM ha aumentado considerablemente en las últimas décadas en consecuencia de los avances tecnológicos observados en estas máquinas y en el propio proceso constructivo. Debido a ello, actualmente es posible realizar la excavación y el montaje del túnel con elevada productividad, atendiendo a los estándares de seguridad incluso bajo las condiciones de trabajo más desfavorables y a elevada profundidad. A pesar del escenario aparentemente positivo, la rápida incorporación de los avances tecnológicos a la práctica también tiene su precio, especialmente cuando la base teórico-científica que describe el proceso constructivo no se desarrolla con la misma velocidad. Frente a la falta de conceptos suficientemente sólidos, las empresas encargadas de la construcción fundamentan buena parte de sus decisiones en los resultados de experiencias previas. Como las condiciones de contorno varían de una obra a otra, es difícil prever con antelación los tipos y la intensidad de los problemas que serán encontrados en el transcurso de la misma. En definitiva, ello conduce a la reducción de la velocidad de avance de la tuneladora y al aumento de los tiempos de parada de modo que se compromete la eficiencia del proceso constructivo. El elevado interés por parte de los técnicos en comprender mejor el comportamiento del túnel ha planteado la posibilidad de realizar experimentos in situ o con testigos y materiales extraídos de obras reales. Teniendo en cuenta que estas oportunidades de caracterización son una valiosa fuente de información que no debe ser desaprovechada, se propone una tesis doctoral más bien generalista que abarca una serie de temas dentro del ámbito de la construcción de túneles con dovelas prefabricados de hormigón. Estos temas son: optimización en el proceso de fabricación de las dovelas, comportamiento del mortero de relleno, comportamiento de las juntas entre dovelas y la relación entre las tolerancias y los daños estructurales apreciados durante la fase de construcción. En el primer tema se propone la sustitución del hormigones convencionales generalmente usados en la fabricación de las dovelas por hormigones autocompactantes (HAC). Las posibles consecuencias de esta sustitución se evalúan a través de pruebas realizadas en una industria de prefabricados donde se producen dovelas con HAC con y sin fibras de acuerdo con la misma secuencia usada para un hormigón convencional. Las observaciones realizadas durante las pruebas permiten valorar los principales beneficios y la compatibilidad entre los HAC dosificados, los equipos y los procedimientos empleados. Finalmente se presentan las conclusiones sobre el uso de dichos hormigones para la fabricación de dovelas y se proponen pequeñas alteraciones al proceso productivo para potenciar su uso. En el segundo tema se propone una guía de diseño además de algunas recomendaciones para la dosificación de los morteros de relleno. Esta propuesta se basa en los resultados de la caracterización de dosificaciones empleadas en 4 túneles. Dado que el presente estudio enfoca principalmente el comportamiento a tempranas edades, se realizan algunos ensayos convencionales en estado fresco además del ensayo con el reómetro. Este último permite medir las propiedades reológicas, con lo que se evalúan de manera simplificada la bombeabilidad y la capacidad de rellenar el hueco anular. Asimismo se estudian algunas relaciones sencillas para estimar indirectamente la reología del mortero. El tercer tema se centra en el estudio sobre el comportamiento de los packers. En base al estado de conocimiento, se proponen dos nuevos ensayos para la caracterización de este material frente a las solicitaciones encontradas en la práctica. Ambos ensayos son empleados en campañas experimentales con packers usados en 6 obras reales. Los resultados obtenidos permiten, por un lado, comparar el desempeño de los diferentes tipos de packers y, por otro lado, sirven de partida para el desarrollo de modelos teóricos que explican su comportamiento y el de la junta. El cuarto y último tema trata de la relación entre las tolerancias, las deficiencias de contacto y los daños estructurales. En este ámbito, se propone un método para evaluar los diferentes tipos de tolerancia en función del nivel y frecuencia del daño estructural bajo las cargas de construcción y servicio. Aparte, se derivan recomendaciones para la máxima tolerancia admisible en vías de mantener la incidencia y la intensidad de los daños estructurales dentro de un rango aceptable.

En el presente trabajo se valida un modelo de interacción flexión-corte, el cual es una modificación del modelo tradicional de fibras uniaxiales, agregándole un resorte de corte a cada fibra del elemento, de manera que considera elementos de hormigón tipo panel, con comportamiento biaxial, para obtener la interacción flexión--corte deseada. El modelo se aplica a muros cortos de hormigón armado, con relación de aspecto alto/ancho menor igual a uno, en voladizo, sujetos a cargas laterales en su plano, y con carga axial nula. El objetivo principal de este trabajo consistió en validar la respuesta global, carga versus desplazamiento lateral superior, entregada por el modelo. Con este fin, se analizaron datos de la Universidad de Bogazici, Turquía, de siete ensayos realizados en muros cortos en voladizo y luego se procedió a la modelación de los mismos. Para ello, primero se caracterizaron los materiales usados en cada muro, y una vez definidas las leyes constitutivas fueron incorporadas a los modelos. En general, los resultados obtenidos son coherentes con lo observado en los ensayos, mostrando cambios en la respuesta dependiendo de las propiedades de los materiales y las cuantías de armadura de los muros. En comparación a los resultados de los ensayos, la capacidad máxima obtenida con el modelo de interacción flexión-corte muestra un error promedio de 8.9%, e igual a 20% en el caso más desfavorable, y una desviación estándar de un 7.5% con respecto al total de casos.

Los muros de hormigón armado (H.A.) son habitualmente usados como elementos estructurales resistentes para abordar demandas de rigidez y resistencia. Aquellos con baja relación de aspecto (menor a 2), denominados muros cortos, se caracterizan por un comportamiento controlado por corte, y por tanto presentan modos de falla frágiles y respuestas poco dúctiles. Para mejorar la representación y análisis de los muros de H.A., Massone et al. (2006) han propuesto una alternativa de análisis que consiste en un modelo de interacción corte-flexión que agrega ambas componentes de deformación en el comportamiento de paneles de H.A. incorporados en la formulación tradicional de elementos de fibra uniaxial apilados. El modelo de interacción propuesto ha sido previamente estudiado, mostrando una respuesta razonablemente buena en la predicción del comportamiento experimental de muros doblemente empotrados. Para extender su aplicabilidad a muros en voladizo, se toman en consideración los resultados de un programa experimental (once muros en voladizo) conducido por Terzioğlu (2011) en la Universidad de Bogaziçi, Turquía, y el cual forma parte del proyecto FONDECYT No.11080010. Este trabajo valida experimentalmente la capacidad de predicción del modelo en términos de la respuesta global (curva carga-deformación), las componentes de deformación interna y el uso de una expresión de expansión lateral de muros, calibrada por un modelo bidimensional de elementos finitos, que mejora la predicción del modelo de interacción. Por otro lado, se estudia el efecto de la carga axial en la respuesta de los muros según la predicción de los modelos de fibra en flexión y de interacción corte-flexión. Para el análisis del efecto de la carga axial se toman en consideración además, los resultados de un programa experimental realizado por Massone (2006) en UCLA. En general, la respuesta global del modelo de interacción muestra una buena correlación con los resultados experimentales tanto en rigidez como en la capacidad resistente y su degradación. Los resultados muestran una razón promedio entre la predicción y el registro experimental en capacidad (Vmod/Vexp) de 0.93 y en deformación al 10% de degradación de la capacidad (dmod/dexp) de 1.20, con coeficientes de variación de 0.07 y 0.38, respectivamente. Estos indicadores revelan que entrega una mejor predicción del comportamiento que la obtenida por el modelo de fibra en flexión pura o la aplicación del mismo modelo de interacción, pero sin la expresión calibrada de expansión lateral. El modelo predice, comúnmente, una adecuada distribución de las componentes de deformación interna del muro, con una participación alrededor del 75% de la componente de corte en el desplazamiento lateral de techo. Por otro lado, la expresión calibrada de expansión lateral es capaz de reproducir relativamente bien la forma del perfil de expansión y la magnitud de las deformaciones. Otra de las observaciones es que la predicción del modelo de interacción captura el aumento de capacidad y rigidez por efecto de la carga axial, como también lo hace el modelo de flexión. Evitando la sofisticación del modelo de interacción, se propone un análisis simplificado en flexión para la estimación de la sobrecapacidad. La comparación de esta metodología con la aplicación de las expresiones de diseño del código ACI318-08 revela que es capaz de reducir los errores en la estimación de la capacidad de carga lateral.