Ingeniero Civil / En este trabajo se ha realizado un estudio de Peligro Sísmico para Chile considerando como parámetros de intensidad sísmica la aceleración máxima del suelo y, por primera vez a nivel nacional, utilizando parámetros de aceleración espectral. Esto último tiene como ventaja que permite generar espectros de aceleraciones de peligro uniforme. Como primera etapa se recopilaron datos sismológicos necesarios para la caracterización de las zonas sismogénicas. Para ello se consideró una base de datos de sismos de contacto entre placas o interplaca y sismos intraplaca de profundidad intermedia. Luego se definieron y caracterizaron nuevas zonas sismogénicas a lo largo del territorio nacional diferenciando por sismos interplaca e intraplaca profundidad intermedia. Posteriormente se definieron las leyes de Gutenberg-Richter que caracterizan a cada una de las zonas y se establecieron los parámetros a y b asociados a este tipo de curvas con dos metodologías distintas: mínimos cuadrados y máxima verosimilitud. También, se modeló la geometría de cada fuente sismogénica estimando la geometría de la zona de contacto entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana, y se comparó con el modelo de Tassara et al. (2006). Se generaron 3 modelos distintos tomando la geometría superior como base. Se utilizaron curvas de atenuación espectrales modernas aplicables a zonas de subducción, incluyendo curvas generadas con datos globales y también el modelo de atenuación local desarrollado por Contreras y Boroschek (2009, 2012). Aplicando la metodología probabilística de Cornell (1968) y Esteva (1970), se determinaron las probabilidades de excedencia de las aceleraciones en roca, generando mapas de isoaceleraciones espectrales para distintos períodos de retorno y también espectros de peligro uniforme. La incertidumbre propia del proceso se consideró mediante el uso de árboles lógicos de decisión. Los resultados se presentan en mapas de aceleración con distinta probabilidad de ser excedidas en un período de tiempo dado (2% y 10% en 50 años de vida útil) y para distintos períodos estructurales (T= 0, 0.2 y 1 segundo). Finalmente, se efectúa una comparación entre los espectros obtenidos y el nivel de amenaza sísmica establecido en la normativa sísmica nacional. Se observa que en la gran mayoría de las ciudades el espectro del DS61 predice aceleraciones mayores para períodos entre 0.1 y 0.4s aproximadamente, siendo superado por los espectros obtenidos en este estudio para períodos mayores que 0.4 s.

Ingeniero Civil / La alta sismicidad en el país ha permitido el desarrollo de nuevas tecnologías de protección sísmicas con el fin de disminuir los riegos en la vida de las personas y los daños estructurales y no estructurales en los edificios. Dentro de estos elementos se ha popularizado paulatinamente el uso de Amortiguadores de Masa Sintonizada, debido a su bajo nivel de intervención estructural y arquitectónico, versus otras alternativas como los aisladores basales. Desafortunadamente el reciente uso de este dispositivo no ha logrado tener un consenso respecto a su eficacia, principalmente debido la falta de uniformidad en la metodología para evaluarla. El presente trabajo se enfoca en edificios sometidos a registros sísmicos en Chile, para esto se usó una base de dato de 132 registros de aceleración y la evaluación de su eficacia se hizo en función de la reducción porcentual entre la estructura sin y con AMS. La determinación de los parámetros óptimos de diseño del dispositivo fue determinada previamente por autores suponiendo diferentes modelos matemáticos para caracterizar la aceleración basal. Estos parámetros se variaron en una vecindad para efectuar un análisis de sensibilidad y determinar cuáles corresponderían a los casos más favorables de reducción para posteriormente, al considerar variaciones en los parámetros, identificar el nuevo comportamiento de la estructura (lineal y no lineal). La gran cantidad de variables en el problema llevo a la elaboración de una Interfaz Grafica (IG), desarrollada por medio del software Matlab con la herramienta GUIDE, que permitiría obtener resultados de forma más rápida. Se complementó el trabajo de diseño con el software de elementos finitos SAP2000. El trabajo complementario permitió corroborar el correcto funcionamiento de la IG y determinar los casos desfavorables que generan amplificación en la estructura. Los resultados en este trabajo permiten determinar la relación entre las variables que contribuyen a un mejor comportamiento del sistema. Finalmente, para valores de razón de masa menores a 4% y amortiguamientos entre 2% y 5% la reducción porcentual promedio, considerando una desviación estándar menos, es prácticamente nula, por lo que el dispositivo no se considera eficaz para la práctica chilena. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT.

Este trabajo presenta una aplicación del método geofísico SASW (“Spectral Analysis of Surface Waves”), queutiliza ondas Rayleigh para determinar las curvas de dispersión de un sitio. Además, mediante un análisis inverso se puede estimar el perfil de velocidades de ondas de corte en profundidad Vs. Existen ensayos como el downhole y crosshole para obtener el perfil de velocidades, pero tienen un costo mayor al del ensayo SASW, el cual se realiza hace bastantes años en otros países mostrando buenos resultados. Desde hace algunos años se ha observado la necesidad de obtener perfiles de velocidad en forma económica y sistemática en el estudio del comportamiento dinámico del suelo. Sin embargo la Norma Sísmica de Emergencia NCH 433 (modificada), en respuesta al terremoto del Maule del 27 de febrero del 2010, exige la estimación del perfil de velocidades de onda de corte de los primero 30 metros de profundidad. La aplicación del método SASW se realizó en dos sitios, uno en la comuna de Maipú y otro en la localidad de Llolleo, donde se contaba con información de donwholes para la posterior validación del trabajo. El equipo utilizado para los ensayos consistió en 2 geófonos de 4,5 Hz, un sistema de adquisición de datos y 3 fuentes de impacto. En las etapas de interpretación y análisis de datos se utilizó un software para obtener la curva de dispersión y perfiles de velocidad, respectivamente. Toda la metodología realizada se presenta en detalle en este trabajo. Los perfiles de velocidad obtenidos alcanzaron solamente 15 metros de profundidad. Se compararon las curvas de dispersión experimental y los perfiles de velocidad obtenidos con el método SASW y con el ensayo downhole de cada sitio. Las curvas de dispersión resultaron ser bastante parecidas al igual que los perfiles, pero estos últimos presentaron una mayor dispersión entre las inversiones realizadas. Debido a esto se comparó la velocidad Vs15 (velocidad promedio de los primeros 15 metros de profundidad) de cada perfil con el Vs15 obtenido a través del ensayo downhole. En general el error fue cercano al 10%, lo que estaría entregando una buena confiabilidad al parámetro Vs15 obtenido a través del método SASW. En conclusión el SASW es un método de rápida aplicación, económico y que entrega buenas estimaciones de la velocidad de onda de corte; sin embargo se recomienda que este ensayo se complemente con exploración adicional que entregue información estratigráfica.

Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Nélson José Peruzzi / Resumo: Os desastres naturais são de grande interesse para engenharia, pois são fenômenos de caráter dinâmico. O desastre natural estudado neste trabalho é a ocorrência de ações sísmicas sobre estruturas, mais precisamente a ação das vibrações de terremoto em estruturas civis. Para realizar este estudo, o modelo matemático proposto é um pórtico plano simples sob a ação de excitação sísmica Tajimi-Kanai, causando instabilidade na estrutura com um comportamento caótico. A alternativa proposta para minimizar estas vibrações sísmicas e reduzir o movimento oscilatório do sistema para uma órbita estável é o controle híbrido. O controle hibrido é uma combinação de estratégias de controle ativo e semi-ativo, com a função de ajudar a prevenir este desastre natural. O controle ativo utilizado foi o controle linear ótimo e o controle semi-ativo utilizado foi o amortecedor magneto reológico acoplado na estrutura. Com a aplicação desse controle híbrido foi possível minimizar as vibrações sísmicas reduzindo o movimento oscilatório para um comportamento estável / Abstract: Natural disasters are a major importance for engineering because they are phenomena of nature dynamic. The natural disaster studied in this work is the occurrence of seismic actions on structures, specifically the action of earthquake vibrations in civil structures. To conduct this study, the mathematical model of a simple portico plane under the action of Tajimi-Kanai seismic excitation, causing instability in the structure with a chaotic behavior. The alternative proposed to minimize these seismic vibrations and reducing the oscillatory movement of the system to a stable point is the hybrid control. The hybrid control is a combination of strategies for active and semi-active control, with the function to help prevent this natural disaster. The active control was used as optimal linear control and semi-active control the magneto rheological damper coupled structure. With the application of this hybrid control was possible to minimize seismic vibrations reducing the oscillatory movement to a stable behavior / Mestre

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Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor António Viana da Fonseca

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese doutoramento. Engenharia Civil (Estruturas). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011