Este trabajo valida un modelo de interacción flexión-corte en vigas de hormigón autocompactante liviano, con acero longitudinal de refuerzo y cables pretensados, para tres relaciones de aspecto de corte. Adicionalmente, se ha estudiado la capacidad predicha por diferentes implementaciones del modelo de interacción sobre vigas de hormigón armado tradicional, utilizando distintas relaciones de aspecto de corte. La interacción entre esfuerzos de flexión y corte se realiza mediante elementos con comportamiento de panel (biaxial), mientras que las cargas de pretensado se incluyen como solicitaciones externas. Para caracterizar los materiales modelados, se definen las leyes constitutivas de estos en base a recomendaciones y expresiones de la literatura disponible al respecto. Las leyes definidas se incorporan al modelo de interacción, obteniéndose respuestas analíticas que se comparan con resultados experimentales realizados en la Universidad de Oklahoma, en el caso de las vigas de hormigón autocompactante liviano, y ensayos realizados por Kani (1979) en el caso de vigas de hormigón armado tradicional. Las implementaciones del modelo de interacción: (i) resultante de tensiones nulas en la sección transversal y (ii) deformaciones transversales basadas en un perfil calibrado para muros cortos, son incluidas en la modelación. Se presenta una hipótesis adicional al calcular el perfil de deformaciones transversales: (ii.1) se descuentan las deformaciones por flexión y (ii.2) estas deformaciones no son descontadas. Al analizar vigas de hormigón armado tradicional para un amplio rango de relaciones de aspecto de corte, el modelo de tensiones nulas posee buenas predicciones de capacidad para relaciones altas; mientras que, en general, el modelo con un perfil de deformaciones calibrado posee mejores predicciones para relaciones bajas. Se presentan adicionalmente un modelo de flexión, que no presenta grandes diferencias con los modelos de interacción en capacidad, pero no permite reflejar la fragilidad de las vigas estudiadas (todas de falla por corte). En el caso de las vigas de hormigón autocompactante liviano, el modelo con deformaciones calibradas que descuenta las deformaciones por flexión posee mejores predicciones de capacidad y deformación de las vigas estudiadas, entregando los demás modelos capacidades similares, pero deformaciones que sobre estiman la obtenida experimentalmente.

La formación de etringita retardada (DEF) es un fenómeno expansivo que se origina en estructuras de hormigón sometidas a altos niveles de temperatura (>70°C) durante su etapa inicial de curado, esto puede ocurrir en las estructuras de hormigón masivo que desarrollan altas temperaturas producto del calor generado por la reacciones de hidratación del cemento. Es por esta razón, que en estructuras de este tipo se toman costosas medidas con el objetivo de no sobrepasar ciertos niveles de temperatura y así evitar el potencial desarrollo del fenómeno DEF. Este trabajo tiene por objetivo comprobar la hipótesis respecto del efecto inhibidor sobre el fenómeno de formación de etringita retardada (DEF) de las adiciones puzolánicas que se incorporan para la fabricación de la mayoría de los cementos chilenos y de esta forma determinar la posibilidad de flexibilizar las restricciones de temperatura máxima establecidas para los hormigones masivos. El procedimiento experimental desarrollado se basa la metodología implementada por Ross Duggan, denominada Ensayo Duggan, el cual consistió en la fabricación de probetas de mortero confeccionadas con cementos con distintas proporciones de adición, las cuales luego ser sometidas a un curado térmico a una temperatura máxima de 85°C ± 2°C se les aplicó una series de ciclos de humedecimiento y secado, con el objetivo de acelerar el fenómeno expansivo. Luego se tomaron mediciones de longitud periódicas con el fin de determinar el comportamiento expansivo de cada cemento estudiado frente a las condiciones de curado impuestas que favorecen el fenómeno. Paralelamente, se realizaron ensayo de resistencia para determinar la influencia de las altas temperatura de curado sobre la resistencia a la compresión de probetas cubicas de hormigón. Se verificó que el contenido de trióxido de azufre (SO3) es el componente del cemento con mayor influencia en el desarrollo del fenómeno DEF. Se determinó que el cemento con mayor efecto expansivo corresponde al cemento clasificado como Portland Puzolánico el cual coincide con el de mayor proporción de trióxido de azufre (SO3) mientras que el cemento clasificado como Portland puro desarrolla una expansión moderada luego de finalizadas las mediciones. El cemento clasificado como Puzolánico no desarrolla presenta un comportamiento expansivo durante la etapa de estudio, este cemento corresponde al de menor proporción de trióxido de azufre (SO3) al mismo tiempo que corresponde al con mayor contenido de puzolana (≈39%). Respecto a los ensayos de resistencia, se determinó que los cementos con adiciones puzolánicas presentan un aumento moderado de la resistencia a los 28 días producto del curado a alta temperatura, mientras que el cemento Portland sin adición presenta una leve disminución de su resistencia a los 28 días. Estos comportamientos indicarían una disminución de la tasa de desarrollo de la resistencia a más largo plazo.

El objetivo del presente trabajo es estudiar la relación entre la resistividad eléctrica del hormigón y su resistencia a la penetración de iones cloruro. La importancia del tema tratado se enmarca dentro de la necesidad de encontrar un procedimiento rápido y no destructivo de inspección, que permita evaluar in situ la vulnerabilidad de una estructura de hormigón armado a la penetración de iones cloruro, para poder adoptar oportunamente las medidas preventivas que se requieran para resistir los ataques de los agentes que la deterioran. La metodología empleada se basa en medir la migración de iones bajo un campo eléctrico, con los métodos que especifican las normas ASTM G5795a y ASTM C1202, correspondientes a: 1) La resistividad mediante el Método de Wenner que mide la conductividad eléctrica de la solución de poros a partir de los iones que están disueltos naturalmente en el hormigón. 2) La penetración de iones cloruro introducidos externamente en la solución de poros. Para abordar la investigación, se compararon 12 series de hormigón con distinta permeabilidad (A/C 0.45 y 0.55) y distintos tipos de cemento (Portland puro, Portland Puzolánico y Portland Siderúrgico). También se consideró como variable la temperatura de colocación del hormigón (15 y 30 °C) para verificar la posible alteración en la permeabilidad del hormigón. Los resultados obtenidos permitieron verificar el buen comportamiento de los hormigones con materiales puzolánicos. A su vez, los resultados muestran que la reducción en permeabilidad debido al uso de adiciones minerales es muy superior al efecto observado en resistencia mecánica. Es por esto que las principales variables que se deben manejar para obtener un hormigón durable serían las correspondientes a la microestructura de los productos de hidratación (porosidad e interconectividad de poros). Finalmente, el estudio muestra que la resistividad eléctrica del hormigón se puede relacionar de buena manera con la resistencia a la penetración de iones cloruro con una función exponencial del tipo Res=K·Pen, que corresponde en parte a la solución de los procesos de migración.

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Ingeniero Civil / El fenómeno expansivo por formación de etringita tardía en etapa de hormigón endurecido, es un factor a considerar cuando se diseña el hormigón de un elemento estructural de grandes dimensiones, o que por su alta dosificación de material cementicio es necesario considerar los efectos de la generación de calor de hidratación asociada. La aparición de este fenómeno provoca agrietamiento y pérdida de resistencia del hormigón años más tarde del vaciado (2 a 20 años), y se relaciona directamente con altas temperaturas en la etapa inicial de endurecimiento al interior del elemento (núcleo), debido al calor generado por las reacciones de hidratación del material cementicio. Para controlar la temperatura a edades tempranas (que cuando superan los 70 °C, se sabe, puede dar origen a un proceso de transformación del sulfoaluminato de calcio hidratado (etringita) en un monosulfoaluminato de calcio hidratado disperso en la matriz cementicia del hormigón) se toman diversas consideraciones, las cuales están enfocadas en mantener la etringita en un rango de temperatura en el que ésta se mantenga estable. Es deseable desde el punto de vista del proceso constructivo, poder liberarse de estas restricciones, estudiando posibles variaciones a la composición del material cementicio o la incorporación de adiciones, que actúen como inhibidoras de la transformación de la etringita primaria bajo condiciones de curado a altas temperaturas. En el presente trabajo se estudia el efecto de la incorporación de puzolana en reemplazo de cemento portland, como parte del material cementicio, a través de ensayos experimentales, en los que se intenta simular de forma acelerada, el comportamiento durante la etapa de servicio, de un hormigón sometido a altas temperaturas a edades tempranas. A partir de los resultados obtenidos en un periodo de ensayo de 120 días se observa que, al utilizar un material cementicio compuesto con 70% de cemento portland y 30% de puzolana con finura similar a la del cemento portland base, manteniendo el contenido de SO3 dentro del rango típico entre 2,8% a 3,5%, es posible controlar el fenómeno expansivo por formación de etringita tardía. Las probetas que utilizaron este material cementicio, se mantuvieron por debajo de las expansiones sugeridas como indicadoras de potenciales problemas por formación de etringita tardía durante la etapa de servicio.

Ingeniero Civil / Las uniones viga-columna se utilizan en estructuras tipo marco y cumplen la función de entregar continuidad a la estructura, además de transferir esfuerzos de corte y momento de un elemento estructural a otro. Para estimar la capacidad al corte de una unión, se implementa un modelo analítico que se basa en una formulación simple, que considera un estado de tensiones y deformaciones promedio de un panel de hormigón armado que representa a la unión. Supone que la dirección principal de tensiones del elemento panel coincide con la dirección principal de deformaciones, lo que permite considerar la degradación de la resistencia a compresión del hormigón debido a los esfuerzos y deformación de tracción producidos en la dirección perpendicular. El acero de refuerzo presenta un comportamiento uniaxial elasto-plástico perfecto. Además se fija el ángulo de la direcciones principales cuando el hormigón alcanza su máxima resistencia a la tracción (α[σ_r=f_ct]) ]), originando el modelo ángulo fijo por Ulloa (2013). Por último, el modelo satisface el equilibrio en la dirección longitudinal mediante la relación σ_L=N/A. Con el objetivo de analizar el comportamiento del modelo, se compara los resultados entregados con una base de datos, integrada por 92 ensayos a uniones viga-columna de tipo exterior e interior. Notando que el modelo no considera el efecto de confinamiento producto de los elementos adyacentes a la conexión, este efecto se introduce a través de unos factores (λ_L y λ_t) que reducen los valores de las expansiones longitudinales y transversales utilizadas para calibrar el ángulo de falla, generando así una nueva expresión para calcular dicho ángulo. Implementándolos y considerando la contribución de la armadura de borde desarrollada por Álvarez (2015), se obtiene una buena estimación para uniones exteriores (promedio de la relación Vmodelo/Vensayo 0.97 y dispersión 0.19) e interiores, presentando un promedio de 0.91 y dispersión 0.18. Además, el modelo logra captar correctamente la variación de los parámetros de la unión, salvo la relación de aspecto y el nivel de confinamiento de las vigas para las uniones interiores. Al comparar con otros modelos de la literatura, se observa que el modelo creado por Wang et al. (2012), presenta mejores resultados, observándose que la diferencia radica en que el modelo desarrollado en este trabajo no estima correctamente los casos sin carga axial. Finalmente, se presenta una síntesis del modelo para ser aplicado a muros cortos, vigas altas, ménsulas y uniones viga-columna de hormigón armado, presentando correctas predicciones para cada uno de estos elementos, con promedios de la relación Vmodelo/Vensayo cercanos a la unidad y bajas dispersiones para ménsulas y uniones (0.16 y 0.19) y medianamente altas, pero consideradas aceptables, para muros cortos y vigas (0.25 para cada uno).

Ingeniero Civil / Un problema que afecta al mejoramiento de la productividad en la construcción con hormigón armado convencional es la necesidad de contar con mano de obra especializada para la colocación de la armadura (enfierradores). Por este motivo el uso de fibras como reemplazo de armadura convencional se presenta como una muy buena alternativa en viviendas de baja altura. La construcción basada en muros de hormigón armado es actualmente una de las más usadas en viviendas. Estas estructuras se caracterizan por tener demandas relativamente bajas en cuanto a esfuerzos y desplazamientos, por lo que el refuerzo de los muros y losas queda controlado por las cuantías mínimas. Dadas las bajas solicitaciones a las que son sometidas estas estructuras, el material presenta una sobre resistencia. El objetivo de este trabajo es entregar recomendaciones para el reemplazo de refuerzo convencional (mallas y/o barras) por fibras de acero, vidrio o polipropileno en viviendas de hormigón armado. Este reemplazo se considera tanto para muros como para losas. Para ello, se realiza una revisión de la literatura (normativas, códigos de diseño e investigaciones del hormigón reforzado con fibras) para establecer las capacidades teóricas al corte y flexión del hormigón con fibras. Posteriormente, se realiza el diseño de los elementos de una vivienda prototipo y se dan recomendaciones constructivas para la solución de hormigón reforzado con fibras. Finalmente se realiza una comparación técnico-económica entre la vivienda reforzada con fibras y una vivienda con refuerzo convencional para concluir analizando los beneficios de esta solución.

En el presente informe se busca dar a conocer cuáles son los estudios en la actualidad que se tiene sobre los factores que influyen en la determinación del módulo de elasticidad del concreto simple, por ende, este objetivo se convierte en el principal. Actualmente se ha podido ver en todos los diseños que se emplea la fórmula convencional de las normas de cada país sin percatarse en algún factor de variación para obtener valores cercanos a la realidad, esto afecta tanto el sector científico, económico y estructural de las zonas geográficas. Se concluye de acuerdo a estos estudios que el país con más investigación respecto a este tema es Estados Unidos, a nivel nacional el departamento de La Libertad y a nivel local no se encontraron estudios.

Ingeniero Civil / Los Cementos Geopoliméricos representan una nueva clase de polímeros inorgánicos, que constituye una potencial alternativa al uso de cementos hidráulicos en la construcción. En particular, el Hormigón Geopolimérico, permite la incorporación de subproductos industriales y el reemplazo total de cemento portland, componente principal de los hormigones convencionales. De acuerdo a lo anterior, el principal atractivo de estos hormigones radica en la potencial reducción de gases de efecto invernadero generados (Huella de Carbono) al ser utilizados como alternativa a los hormigones convencionales en la construcción. En el presente trabajo de título, se efectúa un análisis comparativo del desempeño ambiental, medido a través de la huella de carbono del hormigón geopolimérico, con relación al correspondiente del hormigón convencional, ambos evaluados para las condiciones imperantes en Chile. El objetivo del presente estudio es estimar la reducción de gases de efecto invernadero resultante del reemplazo de hormigón convencional por hormigón geopolimérico, en el medio nacional. Dentro de los objetivos específicos está la evaluación, a nivel nacional, de las fuentes de aluminosilicatos disponibles, materia prima base para la producción de geopolímeros, y la elaboración de herramienta para el cálculo de huella de carbono, aplicable al caso de los hormigones en estudio. Se realiza además, una comparación de la implicancia económica de esta nueva tecnología. Los resultados obtenidos dan cuenta de una significativa reducción de las emisiones de CO2e, medida universal utilizada para indicar el potencial de calentamiento global asociado a los gases con efecto invernadero, al usar hormigón geopolimérico como alternativa al uso de hormigón convencional. Esta disminución sería no menor al 30% a favor del hormigón geopolimérico. Finalmente, se pudo establecer que existiría disponibilidad suficiente de ceniza volante en el país para hacer factible el desarrollo de esta tecnología. En efecto, si se utilizara ceniza volante como fuente de aluminosilicato base para la producción de hormigón geopolimérico, los volúmenes disponibles permitirían satisfacer alrededor del 30% de la demanda anual de hormigón en el país.

Ingeniero Civil / En la presente Memoria se presenta el desarrollo y resultados de un estudio experimental de técnicas de reparación y refuerzo estructural de muros de albañilería de ladrillos confinada, dañados por efecto de sismo. La fase experimental del estudio se desarrolló en Idiem en los años 1989-90, dando origen a varias publicaciones y sirviendo sus resultados como soporte para la actualización de la Norma Chilena Oficial para albañilería confinada, NCh2123.Of1997 modificada en 2003, vigente en la actualidad. Dentro de las tipologías de muros de albañilería, el estudio se enfoca en la albañilería de ladrillos confinada, que representa al tipo más usado en Chile. Se construyeron dos series, de 6 muros cada una, de albañilería confinada de 2.4 m x 2.4 m; una serie con ladrillos hechos a máquina del tipo rejilla con huecos y la otra, con ladrillos hechos a mano, del tipo chonchón. Los muros se someten a un primer ensayo de resistencia en condición sana, siendo luego reparados y sometidos a un segundo ensayo. El ensayo de los muros tanto en condición sana como reparada, se realiza aplicando una carga vertical constante y, simultáneamente, una carga horizontal alternada a la altura de la cadena, que simula las solicitaciones de tipo sísmico en un edificio de varios pisos. La carga horizontal se incrementa gradualmente hasta sobrepasar los niveles típicos de falla estructural y en el caso de los muros sanos, el ensayo se detiene cuando se ha alcanzado un nivel de daño preestablecido en el programa de reparaciones. Las soluciones que se han adoptado para la reparación de los muros, incluyen a aquellas que han presentado los mejores índices de recuperación de rigidez y resistencia en probetas a escala reducida. Estas consisten en la proyección de mortero de cemento contra la superficie de albañilería, realizada por medios neumáticos (shotcrete, mezcla seca) y en forma manual (estuco), incorporando una malla de acero de refuerzo electrosoldada, anclada a la albañilería. Este enchape se aplica por una o por ambas caras. Además, se analiza el reemplazo del paño de albañilería como técnica de reparación de uno de los muros construidos con ladrillo hecho a mano, solución que se complementa con la colocación de un refuerzo mínimo de acero entre hiladas del paño reparado. Las 3 técnicas usadas como reparación muestran un desempeño eficiente, con índices de recuperación significativos de los parámetros de resistencia y rigidez. En el caso de la reparación con enchape, tanto por una como por ambas caras, el aumento de resistencia es tal que la falla del muro ya no se asocia a corte en el paño, como en el ensayo de muro sano, sino que al sobre-esfuerzo axial de los pilares por efecto de rotación global. Por su parte, el reemplazo del paño de albañilería, con la colaboración del refuerzo horizontal, otorga al muro reparado una significativa capacidad de respuesta posterior al agrietamiento, que anula el efecto de falla frágil de la albañilería.