Ingeniero Civil / El 11 de marzo de 2011 un terremoto de 8,9 grados en la escala de Richter golpeó las costas de Japón. Tras el terremoto, un tsunami azotó las instalaciones de la central nuclear de Fukushima I, las olas del tsunami alcanzaron las casas de bombas de los sistemas de enfriamiento, dejando estas de funcionar, lo que llevo al colapso de los seis reactores, provocando la fusión parcial del núcleo de tres de ellos, emitiendo a la atmosfera partículas radioactivas. Tras esta catástrofe nuclear, las compañías de seguros advirtieron esta falencia en los sistemas de enfriamiento con agua de mar. Chile es un país sísmico, y por ende, también estamos expuestos a la ocurrencia de tsunamis en nuestras costas. Considerando que muchas de las centrales termoeléctricas construidas o actualmente en proyecto en Chile, cuentan con sistemas de enfriamiento con agua de mar, tendrían estos sistemas de enfriamiento riesgos similares de falla a los de la central nuclear de Fukushima I. En el marco de lo anterior, el presente trabajo de título tiene por finalidad proponer una solución anti-tsunami para los sistemas de agua de enfriamiento en centrales termoeléctricas a carbón. La solución propuesta consiste en separar en la casa de bombas, el foso de filtrado del foso de bombas, reubicando el foso de bombas/motores a una cota protegida ante una eventual inundación en caso de tsunami. Para conducir el agua de mar del foso de filtros a la nueva ubicación del foso de bombas, se propone construir un túnel de conducción de agua de mar bajo la cota del nivel mar. El presente estudio analiza la factibilidad técnica y estima los costos de la construcción de este túnel en dos tipos de suelo, el primero de ellos en un limo cementado y el segundo en roca, en ambos casos se considera un túnel de largo 200 metros. En el caso de un suelo del tipo limo cementado, se estudia la metodología constructiva tunnel liner y se concluye que es técnicamente factible utilizar este método y su costo total aproximado es de MMUS$ 11,7. Por otro lado, en el caso de un suelo del tipo roca, se estudia la metodología constructiva de perforación y voladura y se concluye que es técnicamente factible y su costo total aproximado es de MMUS$ 6,6.

Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo es el de presentar una revisión de estado del arte del análisis del comportamiento de tuberías enterradas frente a solicitaciones sísmicas. Para lo anterior, se realizó una revisión bibliográfica con el objeto de establecer las filosofías de diseño de tuberías enterradas e identificar los modelos numéricos más citados en la literatura, para luego clasificarlos y describirlos en términos de los métodos de análisis utilizados, sus hipótesis y tipos de amenazas sísmicas. Además, se realizó una breve descripción de los daños en los sistemas de tuberías a raíz del sismo del 27 de febrero de 2010. Los modelos escogidos han sido clasificados en dos categorías según el tipo de amenaza sísmica presente en el problema. En primer lugar, se han agrupado los modelos asociados a la acción de ondas sísmicas, y en segundo lugar, se han agrupado los modelos asociados a amenazas presentes en el suelo, como lo son las fallas geológicas, deslizamientos y desplazamientos permanentes en el suelo. Además, se presentan algunas comparaciones al final de cada capítulo, y en el caso de los efectos asociados al suelo (fallas geológicas), se compara con resultados numéricos de modelos no considerados por las guías de diseño utilizadas. En base a los resultados obtenidos, la profundidad de entierro, y en general, los parámetros del suelo que proporcionan un aumento en las fuerzas de interacción en la interfase suelo-tubería, inciden negativamente en la respuesta de ésta, pues aumentan las deformaciones unitarias en el elemento. Por último, en la norma NCh2369.Of2003 no contempla el diseño de este tipo de elementos, por lo que es deseable contar en el mediano plazo con alguna norma que incluya este apartado, pues se presenciaron daños en tuberías enterradas luego del sismo del 27 de febrero de 2010.

Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo es estudiar la vulnerabilidad sísmica de edificios habitacionales de hormigón armado dañados en el sismo del 27 de Febrero de 2010 en la Región Metropolitana y de los inmediatamente vecinos a ellos, de modo de correlacionar algunos índices de vulnerabilidad con el daño producido por el sismo. Para el desarrollo del trabajo se seleccionan 13 edificios por sus significativos daños en el sismo del 27 de Febrero. Completándose una muestra final de 53 edificios que considera a los edificios vecinos de los previamente seleccionados. Se reúnen antecedentes de cada edificio en las respectivas municipalidades y oficinas de cálculo. Finalmente se completa una ficha tipo para cada edificio, donde se normaliza toda la información reunida. Se registran los distintos tipos de daño que tuvieron los edificios de la muestra producto del sismo, y se clasifican de acuerdo a su nivel de daño. Los índices calculados son H/T (altura/período), densidades de muro por unidad de piso y peso, índice de vulnerabilidad de Shiga e índice de vulnerabilidad del G.N.D.T. Las conclusiones de este trabajo indican que los edificios mayormente dañados de la muestra son de construcción reciente, entre los años 2006 y 2008 y todos tienen sobre 18 pisos de altura. Los índices densidad de muro por unidad de piso (dn), y densidad de muro por unidad de piso y peso (dnp) son menores comparativamente para los edificios con mayor daño que para el resto. Por su parte, los límites para e determinados por Shiga no aplican a los edificios de esta muestra. Los edificios con daños se agrupan en la zona de e . Por otro lado, el índice de vulnerabilidad del G.N.D.T (Ivn) entrega valores que son posibles de correlacionar con el nivel de daño de los edificios, proponiéndose un límite de 0.64 para evitar daños severos principalmente en edificios sobre 18 pisos de altura.

Ingeniero Civil / El 27 de febrero del 2010 se produjo en Chile un terremoto de gran magnitud, el cual produjo severos daños en algunos edificios habitacionales de hormigón armado. En particular, se observó una falla que se localizó en las plantas bajas y en el borde libre de muros estructurados en forma transversal T. Esta falla se caracterizó por la pérdida del hormigón de recubrimiento, el colapso del núcleo de hormigón, la fractura o abertura de estribos de confinamiento como también el pandeo de la armadura longitudinal. Debido a lo anterior, para estudiar y analizar experimentalmente este tipo de falla, se caracterizó una probeta de hormigón armado emulando el borde libre en compresión del muro T. Además se diseñó una matriz de ensayos con diferentes configuraciones de confinamiento (detallamiento de estribos, espaciamiento de estribos), configuraciones geométricas y de pre-tracción de la armadura longitudinal, esto último para emular la tracción del borde del muro durante un sismo. A partir de los ensayos se analizó y comparó experimentalmente la respuesta global (en relación a la capacidad de carga, el nivel de degradación y la inestabilidad) además de la respuesta interna (en relación a la armadura de confinamiento y de la armadura longitudinal), evidenciándose un comportamiento particular para las probetas con pre-tracción. Éste se caracterizó por una disminución en la capacidad de carga y en algunos casos un corrimiento de la deformación en el máximo de carga, no observándose una reducción o aumento en la degradación comparado con las probetas sin pre-tracción. En las probetas que presentaron confinamiento transversal se evidenció que el nivel de degradación posterior al máximo de carga fue menor comparado con aquellas que no presentaron confinamiento. También se evidenció que la pérdida de carga para deformaciones axiales cercanas a la máxima deformación en compresión para muros, estipulada en la actual normativa, fue menor para las probetas con confinamiento (cerca de un 27% de pérdida en relación a su carga máxima, para detallamiento ACI 318). Se apreció que los ganchos de estribos en 90° no tuvieron un buen comportamiento en cuanto al confinamiento, pues se abrieron, no anclándose al núcleo de hormigón. Se apreció que los estribos de refuerzo transversal en el máximo de capacidad de carga alcanzaron aproximadamente un 25% de la tensión de fluencia, valor por debajo de la suposición de los modelos tradicionales de hormigón confinado. En relación a las probetas con pre-tracción posiblemente la pérdida de capacidad esté relacionada con la velocidad con la que se cierran las grietas y con la pérdida de recubrimiento luego de cerradas las grietas, esto último presentado en el trabajo de Herrera (2013).

Ingeniero Civil / El 27 de Febrero de 2010 la zona centro sur del país se vio afectada por un terremoto de magnitud 8.8 Mw, con epicentro en el mar frente a las costas de la VII Región. Dentro de los edificios que se encontraban instrumentados con acelerómetros para el evento sísmico, existe un edificio de vivienda social de cuatro pisos, con muros de hormigón armado en el primer piso y muros de albañilería confinada en el resto, perteneciente al conjunto habitacional Comunidad Andalucía, ubicado en la comuna de Santiago Centro, Región Metropolitana. Después del terremoto se observó en el edificio una fisura diagonal en uno de los muros de albañilería del segundo piso, y además se registró una aceleración de más de 1 g en el último piso. Por este motivo, el objetivo de esta memoria es estimar la demanda sísmica sobre los muros de albañilería confinada durante el terremoto y compararla con su capacidad resistente, para poder explicar dicha fisura. Para lograr este objetivo se elaboró un modelo de elementos finitos del edificio, con comportamiento lineal y elástico, usando el software SAP2000, y en el cual se ajustaron las propiedades mecánicas de los materiales (albañilería y hormigón armado), para reproducir la frecuencia del edificio, obtenida en la parte del movimiento fuerte de los registros del cuarto piso, durante el terremoto. Los resultados de este trabajo permiten concluir efectivamente que el muro de albañilería fisurado fue unos de los más solicitados durante el sismo, y que además el edificio podría haberte tenido mayores daños de los observados, dejando en evidencia que estas estructuras tienen una sobre resistencia importante. Comparando las frecuencias predominantes obtenidas antes y después del terremoto se observa que estas disminuyeron, alcanzando su valor mínimo durante el terremoto de 2010, lo que indica una evidente degradación de la rigidez del edificio. Además, antes del terremoto, existía una tendencia de disminución de las frecuencias al aumentar las aceleraciones del suelo.

La presente investigaciónconstituye una continuación del documento “Desempeño Sísmico Implícito de Edificios Diseñados con la Norma Sísmica Chilena”, que fue presentado en las VIII Jornadas Chilenas de Sismología e Ingeniería Antisísmica, en Valparaíso (2002). Su objetivo general consiste en complementar los resultados de la aplicación del Perfil Bío-Sísmico con las conclusiones de los estudios de la vulnerabilidad implícita, para lo cual en vez de utilizar una muestra heterogénea –aunque real- de edificios, se utiliza un conjunto de edificios típicos de distinta tipología estructural. Se trabaja sobre dos modelos teóricos: en el primero se aplica la metodología del Perfil Bío-Sísmico a la muestra de edificios seleccionada, y en el segundo, se realiza un estudio sobre la vulnerabilidad sísmica implícita de los mismos edificios de hormigón armado. Los muestra seleccionada para este trabajo está constituida por 24 edificios teóricos estructurados en base a Muros de Rigidez; Marcos Rígidos; y Mixtos (núcleo central de muros y marcos rígidos en sus fachadas), entre 5 y 40 pisos. Las dimensiones de sus elementos estructurales (columnas, vigas y muros) varían cada 5 pisos. Se confeccionaron los diagramas de Capacidad para cada uno de los edificios, mediante el método Pushover, y los diagramas de demanda, en conformidad al nivel de desempeño para daño controlado descrito en VISION 2000. En el estudio sobre la vulnerabilidad sísmica implícita se calculó el punto de desempeño de cada edificio y se obtuvo un Factor de Seguridad mediante el “Método Inverso”. Este Factor de Seguridad se define como el cuociente entre la aceleración máxima que lleva a la estructura a su estado límite de desempeño (menor valor de demanda para producir una ductilidad global de 3 o desplazamiento de 1.5% de la altura total), y la aceleración del espectro elástico de la Norma Sísmica Chilena. Se incluye en este factor de seguridad el valor 1.4, asociado a sobrediseño y el factor de amplificación o reducción, según el caso, por efectos de cortes mínimo o máximo. Se concluye que los edificios extremadamente rígidos son mucho más vulnerables sísmicamente que los flexibles; el factor de amplificación por corte mínimo, es un factor de seguridad implícito en el diseño de los edificios, impuestos por la Norma Chilena Sísmica, el cual es mayor en los edificios más flexibles y también se obtuvo la expresión para el Factor de Seguridad.

Ingeniero Civil / Chile es un país que se caracteriza por su considerable actividad sísmica, lo cual tiene un impacto directo en el ámbito de la construcción y el diseño de estructuras. Ante solicitaciones sísmicas se generan desplazamientos horizontales en las estructuras y esto causa que los muros y pilares sean sometidos a cargas cíclicas de compresión y tracción. Un tipo de daño frecuente asociado a estas solicitaciones, es la desintegración del hormigón que recubre las armaduras en estructuraciones en base a hormigón armado, con lo cual los refuerzos de acero se ven expuestos directamente a cargas cíclicas, pudiendo presentar pandeo y fractura ante deformaciones importantes. En esta memoria se estudian barras de refuerzo de diámetros de 16, 22 y 25 milímetros correspondientes a muros de un edificio dañado durante el terremoto del 2010, ubicadas en zonas donde se observó daño por pandeo y fractura de algunas armaduras. Se realizan ensayos a cargas cíclicas con amplitud de deformaciones constantes en el rango plástico, utilizando una relación Largo/Diámetro = 20 para inducir pandeo. A partir de las curvas tensión-deformación obtenidas se busca conocer los ciclos remanentes a la rotura de estas barras, los cuales se comparan con el comportamiento de barras inalteradas utilizando modelos empíricos existentes que relacionan la deformación con los ciclos a la rotura. Se observa pérdida de capacidad a fatiga en las probetas provenientes de barras de refuerzo que sufrieron daño visible por pandeo y de barras aparentemente rectas, ésta se cuantifica a partir de la diferencia entre el número de ciclos a rotura de las probetas y el número de ciclos de probetas obtenidas de barras inalteradas. Se tiene una pérdida de capacidad máxima de 17 ciclos a la rotura para probetas de diámetro 16 milímetros y una pérdida de capacidad de hasta 14 ciclos a la rotura para probetas de diámetro 22 y 25 milímetros. Las diferencias mencionadas son consistentes con una solicitación sobre el edificio de alrededor de 15 ciclos de gran amplitud de deformaciones, originados por las aceleraciones de suelo mayores causadas por el terremoto en la zona. La magnitud de la pérdida de capacidad en las probetas se relaciona con la cercanía de su ubicación original a la zona con daño dentro de la barra de donde se obtuvieron y a las características geométricas del elemento estructural del que formaban parte.

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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.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / A partir de los años 40 en Chile comenzaron a desarrollarse estructuras industriales de acero, hoy comúnmente relacionadas con las industrias de la minería y la celulosa. Desde sus inicios, la forma de diseñar estas estructuras ha tenido ciertas características influenciadas por la carencia de grandes herramientas de cálculo, como son la sencillez estructural, la prudencia y el pensar mucho, de manera de reducir tanto como se pudiese el uso de herramientas analíticas. Estos diseños fueron validándose con el pasar de los años y de los frecuentes terremotos que ponían a prueba este tipo de estructuras, dando origen a la norma chilena Nch2369. Una forma de caracterizar numéricamente estas estructuras es a través de las esbelteces de sus miembros en compresión. Para esto se observaron las columnas, diagonales en elevación y diagonales en planta de 17 estructuras de 11 proyectos reales a partir de 2008 y hasta 2016, es decir, después de la fecha de oficialización de la norma. Los resultados de las esbelteces tanto globales como locales fueron separados por tipo de miembro en capítulos distintos. Dentro de cada capítulo se muestran gráficos de distribución general, separados por tipo de estructura a la cual pertenecen y por tipo de perfil utilizado; además de valores promedio y porcentajes de participación. La estadística mostró una tendencia en torno al promedio de esbeltez global, el cual para columnas, diagonales y diagonales en planta es de 40, 70 y 76, respectivamente. Mientras que los rangos entre los cuales se mueve dicha esbeltez son de 10-80, 30-120 y 50-100, respectivamente. Por otro lado, para el caso de la esbeltez local de los elementos que forman los perfiles se optó por expresarla en forma del valor de la razón entre la relación ancho-espesor con respecto a su esbeltez límite según la norma, obteniéndose una tendencia al límite 1, llegando a 0.83 para columnas 0.73 para diagonales en elevación y 0.81 para diagonales en planta. En cuanto a las diferencias por tipo de estructura o tipo de perfil, se encontraron diferencias principalmente cuando se cambia el tipo de marco utilizado, reflejado en el caso del tipo de estructura en las diferencias entre naves y estructuras de soporte de silos. Se ha encontrado que, en el diseño de elementos comprimidos, a pesar de hacerse para el miembro más solicitado, hay una clara tendencia a ubicarse intuitivamente cerca del óptimo. Vale la pena mencionar que, dada la simplificación de utilizar perfiles típicos, son pocos los elementos que realmente quedan cerca de los límites establecidos en la norma. De esta forma, dichos límites no están siendo utilizados en la práctica, encontrando rara vez elementos con esbeltez global mayor a 120.