Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / En este estudio se obtienen las propiedades dinámicas de tres puentes a través del análisis de datos obtenidos en campañas de mediciones de microvibraciones ambientales realizadas a través de un arreglo de acelerómetros que se disponen en forma transitoria sobre las estructuras. Todos los puentes estudiados tienen un sistema de aislación sísmica y fueron medidos previamente en campañas de microvibraciones en los años 2003 y 2004 conforme a los estudios realizados por Díaz (2004) y Benavides (2004), previos al mega-terremoto del Maule del 2010. Por lo tanto, el objetivo del estudio es verificar si es posible identificar cambios significativos en las propiedades dinámicas de los puentes que pudieran ser atribuidas a daño o cambios en las estructuras luego de ocurrido 15 años desde las últimas campañas, teniendo en cuenta que además estuvieron sujetos al efecto del terremoto del Maule del 2010 (Mw=8.8). Los puentes estudiados corresponden al viaducto El Salto Largo (Región de Valparaíso), el viaducto Marga-Marga (Región de Valparaíso) y el puente Cardenal Raúl Silva Henríquez (Región del Maule). En este contexto, se señala que los viaductos El Salto Largo y Marga-Marga no sufrieron daño aparente durante el tiempo, en cambio el puente Cardenal Raúl Silva Henríquez sufrió daño significativo y posteriores reparaciones debido al terremoto del Maule del 2010. Las propiedades dinámicas previas al terremoto del 2010 del viaducto El Salto Largo se obtienen de registros de microvibraciones medidas en los años 1999 y 2002 a partir de los acelerómetros instalados en forma permanentemente por la RENADIC. Por otro lado, las propiedades dinámicas de las otras dos estructuras se obtienen a partir de una campaña de mediciones de microvibraciones realizada en los años 2003-2004 y que fue repetida en este estudio durante el año 2018. Se concluye que puentes o viaductos con un sistema de aislación sísmica poseen modos longitudinales y transversales que dependen fuertemente del sistema de aislación, por lo que no existen variaciones significativas en las propiedades dinámicas (frecuencias y formas modales) que puedan atribuirse a daño (o reparación) de las estructuras utilizando mediciones de microvibraciones en el tablero (al menos que existan cambios en las propiedades de los aisladores), observándose cambios leves en las propiedades dinámicas incluso para el puente que resultó dañado y posteriormente reparado durante el terremoto del 27F.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Las líneas de tren en buen estado son fundamentales para el desarrollo de un país. Permiten mejorar la conectividad además de ser un método de transporte seguro eficiente para cargas y pasajeros. Hoy en Chile, aproximadamente un 10\% de las cargas que se transportan se hacen a través de este medio de transporte. Los puentes ferroviarios, por sus características estructurales resultan ser el elemento crítico de las líneas. Son los más propensos a fallar y un colapso de un puente resulta catastrófico para la continuidad la línea debido a los largos tiempos y costos de reparación que estos tienen. Por lo mismo requieren de inspecciones sistemáticas y de calidad. Estas inspecciones se realizan hoy en día con poca tecnología y muchas veces no se logra visualizar lugares críticos para la estructura debido a su ubicación de difícil acceso. En este contexto, esta investigación busca desarrollar un nuevo dispositivo robótico de inspección visual de puentes que logre fotografiar lugares de difícil acceso, que sean relevantes para la estructura de los puentes. El objetivo general de esta memoria consiste en diseñar, fabricar y caracterizar un nuevo brazo robótico desplegable capaz de manipular cargas livianas. Para esto, se trabajó en base a una metodología iterativa que se detalla en el capítulo 2. En este trabajo, se exponen primero los antecedentes pertinentes para el diseño y fabricación del brazo, luego se explica en detalle los procesos de diseño y fabricación, y se finaliza presentando los resultados de las pruebas realizadas, tanto en laboratorio como en terreno. A partir de las pruebas realizadas, se concluye que se logra cumplir tanto con el objetivo general como los objetivos específicos planteados. Se desarrolló un brazo robótico desplegable capaz de manipular una cámara con más de un grado de libertad.

Actualmente en nuestro país se vienen realizando obras de infraestructura de gran envergadura, las cuales en las empresas constructoras reflejan principalmente dos grandes problemas, el primero se asocia con el incumplimiento de los plazos, lo cuales son infringidos, generando insatisfacción en el cliente y la población. El segundo problema está asociado con los sobrecostos quienes en la mayoría de los casos superan a los costos previstos iniciales que trascienden en consecuentes perdidas tanto para la empresa constructora como para el estado. Con la incorporación de nuevas herramientas y metodologías de trabajo se busca principalmente reducir el impacto de estos factores en la producción, en donde utilizaremos la metodología Last Planner Sistem, utilizada en la planificación de proyectos y basada en los principios de la filosofía Lean Construction. Esta metodología se utiliza en mayor parte en la construcción de edificaciones dando excelentes resultados. Aun es poco utilizado en la construcción de infraestructura, en nuestro caso puentes. / Currently in our country large infrastructure works will be produced, which in construction companies will be mainly two major problems, first it will be associated with the breach of deadlines, which are infringed, generating dissatisfaction in the customer and the population. The second problem is associated with cost overruns, which in most cases outweigh the initial pre-costs that result in consequent losses for both the construction company and the state. With the update of new tools and work methodologies, it is mainly sought to reduce the impact of these factors on production, where we use the Last Planner Sistem methodology, detect in project planning and based on the principles of the Lean Construction philosophy . This methodology is used mostly in the construction of buildings giving excellent results. It is still little used in infrastructure construction, in our case bridges. / Tesis

Los tableros losa de hormigón pretensado son una tipología habitualmente empleada en España para resolver estructuras de pasos superiores. Su optimización presenta un gran interés para conseguir diseños más económicos, que permitan un mayor aprovechamiento de los recursos que requieren. Las contribuciones a esta materia son escasas y han adolecido de un carácter extemadamente teórico que ha dificultado su aplicación por parte de ingenieros proyectistas. El objetivo de este trabajo ha sido el de aplicar técnicas de optimización estructural a esta tipología. Se han empleado técnicas metaheurísticas, puesto que permiten plantear el problema de un modo más complejo, aprovechando par una definición completa de tablero y de todos sus componentes, al tiempo que ha permitido imponer todas las comprobaciones que la normativa exige para este tipo de estructuras. Para definir las características del problema ha sido necesario distinguir entre los tableros aligerados y los macizos, dado que ha resultado imposible considerar a uno un caso particular del otro. Se ha implementado un programa informático que incluye las siguientes funciones: generación aletatoria de un tablero, comprobación automática de un tablero, evaluación de su coste a partir de las mediciones completas de todos sus componentes y tres algoritmos de optimización heurística implementados basados en tres metaheurísticas, pertenecientes a los denominados algoritmos de mejora local. Para la calibración de los algoritmos se han efectuado pruebas con diferentes parametrizaciones. La comparación de los resultados ha permitido descartar el algoritmo OBA pormostrar una menor eficacia para las parametrizaciones ensayadas. Los algoritmos SA y TA, por el contrario, muestran resultados muy similares, por lo que han efectuado pruebas de inferencia estadística consistentes en diferentes test de hipótesis. Los resultados no han sido capaces de determinar la heurística más eficaz de las dos. / Alcalá González, J. (2010). Optimización heurística económica de tableros de puentes losa pretensados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7441

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Las estadísticas de fuentes mundiales y nacionales indican que la mayoría de puentes fallan por razones hidráulicas, producido principalmente por la socavación hidráulica. Este fenómeno en una avenida se incrementa notablemente y erosiona las cimentaciones de las estructuras de obstrucción como pilares y estribos hasta ocasionar el colapso del puente. Si bien existen y se van desarrollando metodologías apropiadas para el cálculo de las profundidades de socavación, la problemática se mantiene hasta la actualidad y más aún en nuestro país. Realiza el análisis de la socavación hidráulica producida en puentes, mediante el reconocimiento de todos los factores que influyen en el fenómeno, para establecer los procedimientos y las metodologías apropiadas para la estimación correcta de las profundidades de socavación. La investigación se desarrolla utilizando el método científico, planteando el problema de la socavación hidráulica a partir de la problemática de las fallas de puentes, donde se plantearon los objetivos y se desarrollaron todos los estudios preliminares, reconociendo los factores y parámetros que influyen en la socavación para luego describir y calcular las metodologías más representativas para los cálculos de los diversos tipos de socavación a partir de un ejemplo aplicativo real y realizar los análisis respectivos a partir de los resultados obtenidos. Se concluye que con un análisis adecuado de los factores y parámetros que intervienen en el proceso erosivo y el uso correcto de las metodologías existentes, se pueden estimar con mayor exactitud las profundidades de los tipos de socavación, a fin de disminuir las fallas de puentes debido a este fenómeno. / Tesis

Memoria para optar al título de Arquitecto

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.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / El sistema de ferrocarriles nacional es de vital importancia para el transporte de productos mineros, agrícolas e incluso para el manejo de residuos. En la actualidad, todos los países desarrollados y muchos en vía de desarrollo cuentan con redes de vías ferroviarias. Para mantener estas vías en buen estado su regular monitoreo y mantenimiento es clave. Lo que a su vez es muy importante para mantener una buena calidad del servicio, la seguridad y la optimización de costos de operación y reposición de estructura. La prevención es clave y para eso la inspección de los puentes juega un rol vital que permite identificar el grado de deterioro y planificar el mantenimiento para la rehabilitación de puentes de forma eficiente. En Chile, las inspecciones de puentes ferroviarios es realizada en su mayoría de manera manual, utilizando principalmente métodos de inspección visual. Los drones son buenas herramientas para una inspección superficial de la estructura. Sin embargo, si se desea inspeccionar en detalle las estructuras internas como los enrejados y celosías del puente no es posible acceder a esas zonas con estos tipos de dispositivos. De aquí surge la motivación para el desarrollo de un dispositivo robotizado capaz de movilizarse entre las estructuras metálicas presentes en los puentes ferroviarios de manera tal que este se pueda desplegar sobre una viga y navegarla superando ciertos obstáculos comunes, por ejemplo, refuerzos de la estructura metálica. El presente trabajo de título consiste en el diseño y fabricación de un robot para la navegación en estructuras de celosía. Esto es, las geometrías de enrejados de los puentes incluyendo barras metálicas y vigas estructurales. Para esto se crea un montaje experimental que simula una situación de terreno común como son las vigas con atiezadores verticales. Se crean distintos prototipos funcionales por medio de una metodología iterativa que son capaces de navegar una estructura metálica sin obstáculos para luego desarrollarlos agregándoles la capacidad de superar el obstáculo propuesto. También se implementa un sistema de control a distancia utilizando tecnología de transmisión WiFi y se realizan pruebas en terreno en el puente ferroviario Aconcagua para caracterizar el desempeño del robot. Para el diseño se utiliza CAD y para la fabricación de las piezas se utiliza impresión 3D, incorporando una metodología iterativa con retroalimentación entre diseño y fabricación. El sistema de control se lleva al cabo por medio de una estrategia de control de lazo abierto implementada en un microcontrolador comercial. El alcance no incorpora la implementación de un sistema de inspección, sin embargo se realizan pruebas que caracterizan la capacidad de carga en el robot manteniendo su adhesión a la estructura. Tanto las pruebas en laboratorio como las realizadas en terreno otorgan resultados prometedores comprobando el potencial de la implementación de un sistema de inspección robotizado.

El presente trabajo tuvo como objetivo el diseño de un puente de ferrocarril de alta velocidad para salvar el río Aragón Subordán en el distrito de Puente la Reina de Jaca en la provincia de Huesca en una extensión de poco menos de 1000 metros; para cumplir con dicho propósito se realizó, en primer término, un estudio de los distintos condicionantes que presenta el proyecto en dicho emplazamiento, se incluyeron en este los estudios topográficos, geotécnicos, hidrológicos e hidráulicos; así como los condicionantes en cuanto al trazado y en cuanto a las acciones que se aplicarán sobre la estructura, puesto que existirán cargas dinámicas ferroviarias. Una vez ejecutados todos los estudios previamente mencionados se evaluaron tres alternativas de puentes, un puente de sección cajón de hormigón, un puente con tramos extradosados y tramos de sección cajón de hormigón, y un puente de sección cajón mixta. Se realizó un análisis multicrtiterio para definir la solución más conveniente. Se optó por el puente de sección cajón de hormigón por su precio menor comparado al resto de alternativas, y por su facilidad constructiva debido a que el tablero será empujado desde uno de los márgenes del río. Este puente se caracteriza por tener una longitud de vanos de 57.0m y un canto constante de 3.74m simplemente apoyado sobre pilas y estribos. A continuación, se realizó el análisis estructural, en donde, se destaca el análisis dinámico del puente frente a las acciones del tren ferroviario. Más adelante, se realizó el diseño de la armadura activa, la cual se divide en dos fases, una para la construcción y otra para las cargas de servicio; y el diseño de las armaduras pasivas de los distintos elementos que conforman la estructura (pilotes, zapatas, encepados, estribos y pilas), con especial atención en la solución para hacer frente a las acciones horizontales longitudinales de viento y frenado; se decidió, en este sentido, por tener un único punto fijo ubicado en el estribo oeste, el cual se conecta a una viga de anclaje que transmitirá los esfuerzos al terreno del trasdós, esto exigió un análisis de la estabilidad global de dicho elemento. Finalmente se realizaron las comprobaciones de fisuración, deformaciones y vibraciones de la estructura para garantizar la seguridad de esta y el confort de los usuarios. / The aim of this project was the design of a high-speed railway bridge to cross the Aragón Subordán river in the Puente la Reina de Jaca district in the province of Huesca, in a length of almost 1000 meters; in order to fulfill this purpose, a set of studies was previously carried out about the different conditioning factors that the project presents at the emplacement. Topographic, geotechnical, hydrological and hydraulic studies were included; as well as the conditioning factors regarding the layout and the actions that will be applied to the structure, since there will be dynamic railway loads. Once all the aforementioned studies had been carried out, three bridge alternatives were evaluated: a concrete caisson section bridge, a bridge which is extradosed on the river bed and concrete caisson section on the river banks, and a composite caisson section bridge. A multi-criteria analysis was performed to define the most convenient solution. The concrete caisson section bridge was chosen for its lower price compared to the rest of the alternatives, and for its ease of construction due to the fact that the deck will be pushed from one of the river banks. This bridge is characterized by having a span length of 57.0m and a constant depth of 3.74m simply supported on piers and abutments. Later, the structural analysis was carried out, where the dynamic analysis of the bridge stands out, due to the loads of the railway train. Next, the design of the active reinforcement was made, which is divided into two phases, one for construction and the other for service loads; the design of the passive reinforcements of the different elements that make up the structure (piers, footings, pile caps, abutments and piles) was performed as well, with special attention to the solution to cope with the longitudinal horizontal actions of wind and braking; it was decided, in this sense, to have a unique fixed point located in the western abutment, which is connected to an anchor beam that will transmit the efforts to the backfilling, this required an analysis of the global stability of this element. Finally, the cracking, deformation and vibration verifications of the structure were carried out to guarantee its safety and user comfort.

El presente trabajo desarrolla lo que se denomina un Proyecto Constructivo de un viaducto ferroviario de Alta Velocidad en España. Dentro de este documento, como énfasis del trabajo, se realiza el diseño, análisis y cumplimiento de las comprobaciones necesarias para la construcción de este tipo de infraestructuras considerando en el diseño y análisis su comportamiento tanto estático como dinámico, necesario en un puente para este tipo de operaciones. Estudios de carácter singular de comportamientos específicos como la interacción de vía – tablero y fatiga en elementos transversales de una tipología bijácena de tablero según el paso de un tren no se observan, pero se proponen formas de cómo solucionarlo con la bibliografía y el proceso respectivo por la amplitud del tema. A lo largo del proyecto también se observan obstáculos de carácter estructural y no estructural los cuales se observan y solucionan en los anexos correspondientes de cada estudio específico. El presente proyecto nace de la necesidad de conectar dos puntos pertenecientes al trazado de la Línea de Alta Velocidad Burgos – Vitoria. Específicamente, el tramo Pancorbo - Vitoria entre los puntos kilométricos 30 + 537,97 – 30 + 767,97. Este tramo, en su conjunto, forma parte del Proyecto Prioritario Nº3 del Eje Atlántico Ferroviario Europeo. De esta forma, dentro del territorio español, se permite la conexión con la frontera francesa con el conjunto de las líneas Madrid – Valladolid – Vitoria – Frontera Francesa. Como emplazamiento, el tramo se ubica en el territorio de Burgos cerca al núcleo urbano de La Puebla de Arganzón sobre la línea ferroviaria Madrid – Hendaya (Madrid – Irún, como otro nombre), la carretera N-I y el río Zadorra. Estas condiciones del medio físico en conjunto con el carácter singular del tipo de viaducto representan las problemáticas por resolver en el desarrollo del proyecto. Finalmente, con lo expuesto anteriormente, el objetivo de este trabajo es la realización y redacción del proyecto constructivo del viaducto con la solución que representa los resultados óptimos según la necesidad presentada en cada ámbito de análisis con la normativa de aplicación europea y española. De esta manera, la metodología empieza por un estudio general de la zona en estudio para, luego de un estudio de posibles soluciones, seleccionar la alternativa óptima por un análisis multicriterio. Luego, se procede al análisis y diseño del viaducto para, finalmente, resolver las restantes definiciones del proyecto (replanteo, expropiaciones, etc.).