Aplicación de modelo de optimización para el diseño de aisladores basales en edificio de mediana altura

152 p.El presente trabajo desarrolla un proyecto de investigación el cual está enfocado en la implementación de un Modelo de Optimización, cuyo objetivo principal es estudiar y aplicar dicho modelo en el diseño de aisladores basales elastoméricos para edificios de mediana altura en Chile. En primer lugar, se busca crear un algoritmo de optimización en Matlab, luego, realizar un análisis de la respuesta de edificios de mediana altura con sistema de aislación basal en SAP2000, posteriormente vincular los softwares que se utilizan para variar los parámetros que rigen el diseño de aisladores basales elastoméricos y así de forma iterativa encontrar la solución óptima que muestre una disminución en los costos de fabricación

Análisis dinámico incremental para estructuras en 2D y considerando interacción suelo estructura mediante el software Opensees

65 p.El factor del suelo en la ingeniería sísmica es tan importante como los tipos de sismos o aceleraciones que se utilizan para diseñar el sistema estructural, sobre todo en un país sísmico como Chile. Debido a lo anterior, el presente trabajo de investigación se enfoca en la realización de un análisis dinámico incremental mediante el uso del software OpenSEES, con la integración de distintos tipos de suelos en el modelo. El análisis se lleva a cabo con el objetivo de cuantificar el impacto de la integración del suelo en la respuesta de una estructura de acero ubicada en la Universidad de Talca. Se utiliza la normativa internacional FEMA P695 como base para realizar el análisis dinámico incremental, en conjunto con normativa sísmica nacional como la NCh. 433 y 2745 para establecer los tipos de suelos a integrar en el análisis. De esta forma se realiza el modelo estructural en OpenSEES, con ayuda de un interpretador en Python, donde se realizan modelos con y sin la inclusión del suelo en conjunto con el análisis dinámico incremental. Luego se evalúa la respuesta sísmica de la estructura ante los registros sísmicos y la amplificación de cada uno hasta alcanzar desplazamientos relativos de piso de 4%, indicando un colapso del sistema estructural de acero. Además, se obtienen las probabilidades de colapso, ante un sismo máximo probable, de cada modelo con su tipo de suelo. En conclusión, el modelo estructural permitió obtener resultados confiables y que indican un impacto significativo en la respuesta sísmica de la estructura ante la integración de los diferentes tipos de suelos en el modelo. La probabilidad de colapso aumenta alrededor de un 10% entre un modelo con suelo tipo B y el modelo con suelo tipo D, además de presentar un aumento mayor al 20% entre el modelo sin suelo y el modelo con suelo tipo C, el cual fue el tipo de suelo con que se diseñó la estructura. Estos valores ayudan a cuantificar y aseverar que la presencia de un suelo más desfavorable provoca un peor desempeño de la estructura de acero, y que debe ser tomada con seriedad al momento de diseñar estructuras

Análisis de crecimiento de grietas mediante metodología no intrusiva y modelos simplificados

113 p.La simulación computacional es una herramienta de alta confianza que se utiliza para resolver problemas de análisis de estructuras, al punto que es necesario reducir el tiempo de análisis ayudando a la toma de decisiones cuando sufren daño. Una técnica que está siendo utilizada para mejorar la eficiencia es el análisis iterativo global-local no intrusivo, esta discretiza el problema real en un modelo global y un modelo local que representa un problema lineal y no lineal o complejo, respectivamente. Los problemas se solucionan de forma independiente; resolviendo primero el modelo global obteniendo condiciones de contorno apropiadas en las zonas de interfaz (zona de acoplamiento entre los modelos); en segundo lugar se aplican las condiciones obtenidas antes al modelo local y se soluciona calculando una fuerza residual que es aplicada al modelo global; luego se vuelve a resolver el problema global generando un proceso iterativo que se detiene hasta que el error entre ambos modelos es menor a una tolerancia. El análisis global-local no intrusivo ha sido aplicado en distintos modelos (2D y 3D). En el presente trabajo, se realizó la implementación acoplando modelos simplificados (1D) con modelos complejos (3D), utilizando una comunicación primal dual en un pórtico estructural que posee una grieta en la viga. Además, se analizaron distintos casos de estudio para ver cómo influyen las dimensiones del modelo local y la ubicación de la grieta en la convergencia del problema, obteniendo en general un mejor comportamiento cuando sus dimensiones son mayores y la longitud de la grieta es menor

Simulación de propagación de grieta en viga de acero y verificación experimental

87 p.El acero es un material estructural por excelencia debido a la gran ductilidad que ofrece, y su excelente comportamiento bajo cargas de tracción y flexión. Tal es su popularidad, que se utiliza en diferentes tipos de mega construcciones en Chile. Sin embargo, el acero también se puede agrietar después de una cantidad importante de ciclos de cargas estáticas y dinámicas. Estas grietas pueden ser causantes de una falla estructural posterior, y al ser parte de construcciones importantes traen consigo una pérdida económica considerable. Durante los últimos años, la Ingeniería ha estudiado con determinación el concepto de tolerancia al daño. Éste indica que, al aparecer una grieta o alguna imperfección en una estructura determinada, no necesariamente significa que ésta fallará prontamente, sino que propone realizar un estudio para evaluar la propagación de esta en el tiempo según la solicitación de carga que reciba. En este trabajo, se seleccionaron dos tipos de vigas de acero comerciales, donde con pequeñas intervenciones a su geometría e induciendo una grieta en su centro, se logró estudiar la propagación de dicha grieta, a través de una prensa hidráulica ubicada en el laboratorio de Ingeniería de la Universidad de Talca. Al mismo tiempo, las dimensiones geométricas y propiedades constitutivas de las vigas ensayadas fueron ingresadas en el software de elementos finitos Salomé-Meca, buscando comparar los comportamientos experimentales con los de la simulación, y verificar si este es un método válido para ser utilizado y estudiar la tolerancia al daño en estructuras. Finalmente, los ensayos realizados en el laboratorio indicaron una propagación de grieta y una nueva ubicación del frente de grieta, mientras que en la simulación se obtuvo una propagación de grieta precisa y la ubicación del frente de grieta milimétricamente similar. Esto indica que se verifica el ensayo experimental con respecto a la simulación computacional, validando este método para estudiar la tolerancia al daño estructural. // ABSTRACT: Steel is by excellence a structural material, thanks to the great ductility it offers, as well as its outstanding performance under traction and flexure loads. Its popularity is such, that it is used in a wide range of large-scale constructions in Chile. Notwithstanding, steel is known to fissure after a considerable number of static and dynamic load cycles, leading to larger fissures that can ultimately cause structural failure. Taking into account that typically steel is used in projects of large proportions, the economic loss that accompanies this failure is usually substantial. Over recent years, there has been a focus in the field of engineering on damage tolerance in structures. This is a concept that explains that while fissures and imperfections may appear in a certain structure, not necessarily does this mean that there is imminent danger of failure or collapse. Instead, a closer study is required of the fissures and their propagation over the course of time, depending on the load demands the structure is subject to. In this thesis, two types of commercially available steel beams were selected and modified geometrically, by generating a small, fissure-like cut in their centers. These beams were then tested in a hydraulic press located in the laboratory of the University of Talca, in order to study de propagation of the induced fissures. Working in parallel, the beams were modeled with geometric precision in the finite element software program called Salomé-Meca, taking care to conserve their physical characteristics in the program’s design parameters. The objective was to compare the experimental behavior with that of the beams tested in laboratory trials, and thus verify the validity of the simulation results, for future study of damage tolerance. Finally, the tests conducted in the university laboratory resulted in a fissure growth and a new crack front in test beams, while the program simulation obtained a precise fissure and a crack front location that was millimetrically similar. This outcome, shows that the simulation is in keeping with the experimental laboratory results, proving that it is a valuable method for studying tolerance to damage in structures

Estudio de la frecuencia predominante de los suelos de la ciudad de Curicó mediante mediciones in-situ con dispositivos de bajo costo

130 p.Ante la gran actividad sísmica que presenta nuestro país se ha evidenciado la necesidad de contar con estudios del comportamiento dinámico de los suelos, debido a la diversa respuesta sísmica en una misma localidad. La ejecución de estos estudios depende un alto costo económico, por ello se realiza un estudio de la geología superficial del suelo de la ciudad de Curicó mediante un dispositivo de bajo costo económico, conformado por una Raspberry Pi y acelerómetro MPU 6050 que permitan medir las frecuencias asociadas al suelo en estudio. Para minimizar las incertezas de las mediciones, se realiza una extensa campaña de campo donde se estudiaron 100 puntos con 244 mediciones de microvibraciones ambientales de 10 a 15 minutos, dividendo la ciudad en 11 sectores de estudio. Estas señales fueron procesadas utilizando la técnica HVSR o Nakamura, método que se ha utilizado ampliamente en la estimación de la frecuencia predominante de los suelos. La adquisición, procesamiento e interpretación de resultados se realizó en base a la guía de SESAME (Site EffectS using AMbient Excitations). Posteriormente se construyeron mapas de frecuencias fundamentales del suelo mediante la aplicación de técnicas basadas en sistemas de información geográfica. Los resultados obtenidos corresponden a curvas H/V de las cuales se obtiene el periodo y la frecuencia predominante de un depósito de suelo. A través de estos datos es posible estimar el contraste de impedancia entre las capas de suelo, una aproximación de la tipología y la amplificación sísmica del suelo. Los resultados del presente estudio fueron superpuestos en un mapa de geología superficial de la ciudad y comparados con el estudio de Leyton et al. 2013, realizado con un geófono de 3 componentes. Las mediciones del dispositivo arrojaron grandes errores en depósitos blandos, con gran dispersión de frecuencias, distante de los resultados a comparar, lo que se correlaciona a las bajas frecuencias que estos suelos producen y no son captados por el acelerómetro. Sin embargo, su uso en suelos competentes, compuestos por gravas arenosas y/o arcillosas, especialmente los suelos de la zona sur de Curicó, demuestra resultados aproximados, con una dispersión de frecuencias similar al estudio de Leyton et al. 2013. Un análisis de sensibilidad del dispositivo en sus componentes y programación, acompañado de unas pruebas en tipologías de suelos conocidas, beneficiaria a determinar si los datos entregados son robustos para fomentar su utilización. // ABSTRACT: Given the great seismic activity that our country presents, it has been evidenced the need to have studies of the dynamic behavior of the soils, due to the diverse seismic response in the same locality. The execution of these studies depends on a high economic cost, so a study of the surface geology of the soil of the city of Curicó is made using a low-cost device, formed by a Raspberry Pi and accelerometer MPU 6050 to measure the frequencies associated with the soil under study. To minimize the uncertainties of the measurements, an extensive field campaign was carried out where 100 points were studied with 244 environmental microvibration measurements of 10 to 15 minutes, dividend the city in 11 study sectors. These signals were processed using the HVSR or Nakamura technique, a method that has been widely used in estimating the predominant frequency of soils. The acquisition, processing and interpretation of results were carried out based on the SESAME (Site EffectS using AMbient Excitations) guide. Subsequently, fundamental frequency maps of the soil were constructed using techniques based on geographic information systems. The results obtained correspond to H/V curves from which the period and fundamental frequency of a soil deposit is obtained. Through these data it is possible to estimate the impedance contrast between the soil layers, an approximation of the typology and the seismic amplification of the soil. The results of this study were superimposed on a map of the surface geology of the city and compared with the study by Leyton et al. 2013, conducted with a 3-component geophone. The measurements of the device showed large errors in soft deposits, with high frequency dispersion, distant from the results to be compared, which correlates to the low frequencies that these soils produce and are not captured by the accelerometer. However, its use in competent soils, composed of sandy and/or clayey gravels, especially the soils of southern Curicó, shows approximate results, with a frequency dispersion similar to the study by Leyton et al. 2013. A sensitivity analysis of the device in its components and programming, accompanied by tests in known soil typologies, would benefit to determine whether the data delivered are robust to encourage its use

Estudios de infiltración y determinación de la constante de permeabilidad en los suelos de la Facultad de ingeniería de la Universidad de Talca

91 p.Una de las propiedades más relevantes de los suelos es su permeabilidad, definida a través de un coeficiente denominado con la letra k, asociada a la capacidad que tiene un suelo para dar paso a un fluido a través de sus vacíos intersticiales. En relación con esta propiedad, se evalúan 8 puntos diferentes dentro de la Facultad de Ingeniería de Universidad de la Talca, a fin de para aportar a la Facultad con data de caracterización de suelos, a ser utilizada en el futuro desarrollo expansivo de sus instalaciones (drenaje de edificios y canchas deportivas, configuración de una laguna artificial, diseño de intercambiadores de calor geotérmicos, subpresiones actuantes sobre estanques de aguas negras, etc). Se determinó la permeabilidad mediante ensayos de campo usando una prueba de infiltración directa en área circular (PIDAC) y Porchet, y se compararon con los resultados obtenidos mediante expresiones empíricas, utilizando específicamente las ecuaciones de Allen-Hazen, Kozeny, Beyer y Slichter. Los valores medidos de permeabilidad oscilan en un rango de 10−3 a 10−6 ms, resultados típicos para arenas muy finas, limos y arena limosa. No se visualizan dispersiones significativas de acuerdo con los métodos utilizados, evidenciándose que los métodos indirectos exhiben una variabilidad natural cercana a la permeabilidad promedio. En general el drenaje de los suelos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Talca que era lo esperado en base a los antecedentes que se tenían de la zona

Análisis de la deformación sísmica para estribos de puentes en suelos licuables considerando modelamiento numérico en dos dimensiones

181 p.El territorio nacional ha sido foco de grandes eventos sísmicos en el transcurso del tiempo, siendo uno de los más importantes el terremoto del Maule producido el 27 de febrero del año 2010. En éste se observó y documentó el desarrollo del fenómeno de licuación en distintas localidades de la zona de ruptura, fenómeno que hasta ese instante se creía poco probable producto de la densificación previa de los suelos por la gran cantidad de movimientos sísmicos que han ocurrido en el país a través de los años. El presente estudio se basa en el análisis de las deformaciones sísmicas en estribos de puentes apoyados en suelos vulnerables al fenómeno de licuación frente a un sismo de gran intensidad. Para la realización del análisis se consideró una simulación numérica bidimensional mediante el método de elementos finitos en el software MIDAS GTS NX, con el fin de profundizar en el estudio del comportamiento deformacional de la masa de suelo de un depósito frente a la ocurrencia del fenómeno, ya que se pueden producir deformaciones inesperadas que se derivan en posibles colapsos o inhabilitación de infraestructura imprescindible, por ejemplo, de puentes. La metodología de la presente memoria se soporta en seleccionar un caso de estudio, realizando un levantamiento de información geológico, geotécnico y estructural, para luego, llevar a cabo la simulación numérica bidimensional mediante la implementación de tres modelos representativos del puente de seleccionado, los cuales son: sección transversal del estribo suroeste, sección transversal del estribo noreste y sección longitudinal del puente. El análisis y estudio principal se basa en un análisis dinámico tipo Tiempo-Historia no lineal que considera la inclusión del fenómeno de licuación en su modelación. De este modo, permite identificar desplazamientos, aceleraciones y susceptibilidad de los suelos potencialmente licuables. La investigación realizada para el Puente Llaveria identificó un alto grado de vulnerabilidad al fenómeno de licuación en el entorno superior de donde se apoyan los estribos de la estructura, originado principalmente por el efecto sitio que incide en el comportamiento de la onda sísmica produciendo una pequeña amplificación de ésta al llegar a la superficie. A causa de esto, se observaron desplazamientos laterales máximos en los estribos iguales a 3 cm. Así mismo, los pilotes que componen la fundación presentaron una deformación lateral entre el desplazamiento superior e inferior igual a 1,5 cm. Adicionalmente se registra un asentamiento de la estructura en general de 3 a 5 mm

Análisis de la relación entre el nivel de madurez de gestión, las características de las redes organizacionales y el desempeño de proyectos

82 p.La naturaleza variable de los proyectos de construcción requiere de la coordinación continua de las múltiples partes interesadas, para garantizar el cumplimiento del cronograma y la entrega exitosa. El sistema de planificación de Last Planner (LPS) proporciona un marco sistemático para la coordinación de las partes interesadas, basado en ciclos cortos de preparación, compromiso y control de trabajo, donde el monitoreo continuo permite la implementación de acciones correctivas. Anteriormente, investigadores han encontrado correlación positiva entre la adopción de Last Planner, la coordinación del equipo y el rendimiento de los proyectos; sin embargo, la falta de colaboración de LPS en el proceso de preparación y las implementaciones enfocadas a corto plazo, pueden impedir la gestión proactiva y limitar los beneficios de Last Planner. Este estudio tiene como objetivo evaluar cualitativamente los impactos de los niveles de adopción de LPS en el desempeño del proyecto y la coordinación del equipo en dos estudios de caso chilenos. Se utilizó una encuesta de 55 ítems para medir la adopción de LPS, y se utilizó el análisis de redes sociales (SNA) para capturar la interacción general, la planificación, resolución de problemas, retroalimentación, aprendizaje y liderazgo. Además, se utilizaron las causas de no cumplimiento (CNCs), el plan de porcentaje completado (PPC) y el índice de desempeño del programa (SPI) para medir el rendimiento. Los resultados fueron consistentes con la literatura previa y mostraron que el proyecto con mayor adopción de LPS exhibió redes sociales más fuertes, y con un mayor rendimiento del cronograma. // ABSTRACT: The variable nature of construction projects requires the continuous coordination of multiple stakeholders to ensure schedule accomplishment and successful delivery. The Last Planner® System (LPS) provides a systematic framework for stakeholder coordination based on short cycles of work preparation, commitment, and control, where continuous monitoring allows the implementation of corrective actions. Researchers have found positive correlations between LPS adoption, team coordination, and project performance. Nevertheless, lack of Last Planners’ collaboration in the make-ready process and short-term focused implementations can prevent proactive management and limit LPS benefits. This study aims to qualitatively assess the impacts of LPS adoption levels on project performance and team coordination in two Chilean case studies. A 50 items survey was used to measure LPS adoption, and Social Network Analysis was used to capture general interaction, planning, problem-solving, feedback, learning, and leadership. Also, the Reasons for Noncompletion, the Percent Plan Complete (PPC), and Schedule Performance Index (SPI) were used to measure performance. The results were consistent with previous literature and showed that the project with the highest LPS adoption exhibited stronger social networks and higher schedule performance