Diplomado en Diseño sísmico de estructuras basado en desempeño

Seismic Hazard Analysis

Sigla VRA: IEG3540

Docente: Jorge Crempien

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: no tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción de curso:

A través de este curso, se espera que los y las estudiantes puedan llegar a explicar los conceptos fundamentales, metodologías y aplicaciones del análisis probabilístico de amenaza sísmica (PSHA por sus siglas en inglés), como así también cuantificar amenazas sísmicas y sus incertidumbres, desarrollar curvas de amenaza y espectros de amenaza uniforme (EAU), y aplicar conceptos de PSHA al diseño de ingeniería y evaluación de riesgos. La metodología de aprendizaje incorporara cátedras, ejercicios prácticos semanales, elaboración de un proyecto y la realización de informes y presentaciones de los casos de estudio.

Resultados de aprendizaje:

• Aplicar el marco teórico del análisis probabilístico de amenaza sísmica (PSHA) en la evaluación de riesgos sísmicos regionales.
• Analizar las características de fuentes sísmicas y seleccionar modelos de movimiento del suelo apropiados para diferentes contextos geológicos.
• Evaluar cuantitativamente las incertidumbres aleatorias y epistémicas inherentes a los estudios de amenaza sísmica.
• Implementar metodologías PSHA para resolver problemas complejos de ingeniería sísmica en situaciones del mundo real.
• Interpretar resultados de desagregación sísmica para identificar escenarios de diseño relevantes en proyectos de infraestructura.

Contenidos:

• Fundamentos del análisis de amenaza sísmica
• Caracterización de fuentes sísmicas
• Ecuaciones de predicción de movimiento del suelo (GMMs)
• Incertidumbres en PSHA
• Espectros de amenaza uniforme y espectros de diseño
• Estudios de caso PSHA

Estrategias metodológicas:

• Catedra.
• Ejercicios prácticos semanales.
• Proyecto de análisis PSH.
• Proyecto de estudio PSHA.
• Realizar informes y presentaciones de los casos de estudio.

Estrategias evaluativas:

• Taller práctico semanal (30%)
• Presentación de proyecto de medio término (30%)
• Presentación e informe de proyecto final (40%)

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Curso: Diseño sísmico basado en el desempeño

Performance Based Seismic Design

Sigla VRA: IEG3550

Docente(s): Matías Hube

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: no tiene

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción de curso:

En este curso los y las estudiantes aplicarán los principios del Diseño Sísmico Basado en el Desempeño (PBSD), adquiriendo herramientas para modelar, analizar y evaluar estructuras frente a distintos niveles de demanda sísmica. Los y las estudiantes comprenderán los métodos existentes para evaluar el desempeño de estructuras y los criterios de aceptación. Adicionalmente, aplicarán el PBSD para evaluar el desempeño sísmico de un edificio mediante un análisis estático no lineal y un análisis dinámico no lineal. La metodología de aprendizaje considera clases lectivas con actividades de participación activa y estudios de casos prácticos. La evaluación considera un examen final.

Resultados de aprendizaje:

• Explicar los conceptos de amenaza, vulnerabilidad y Diseño Sísmico Basado en el Desempeño.
• Detectar los métodos de análisis y las normativas existentes de PBSD.
• Explicar los modelos no lineales y los criterios de aceptación para realizar PBSD.
• Evaluar el desempeño sísmico de un edificio mediante un análisis estático no lineal.
• Evaluar el desempeño sísmico de un edificio mediante un análisis dinámico no lineal.

Contenidos:

• Fundamentos del Diseño por Desempeño
  • Amenaza, vulnerabilidad y riesgo sísmico
  • Evolución del diseño sísmico
  • Niveles de desempeño
  • Normativas (FEMA 356, PEER, ASCE 41, ACI 369, NCh3792)
• Métodos de análisis
  • Análisis estático y dinámico lineal
  • Análisis estático y dinámico no lineal
• Modelamiento y criterios de aceptación
  • Modelos no lineales de materiales
  • Modelos no lineales de elementos estructurales
  • Criterios de aceptación elementos de controlados por resistencia y deformación
• Evaluación del desempeño mediante análisis estático no lineal
  • Modelo estructural
  • Desplazamiento objetivo
  • Verificación del desempeño
• Evaluación del desempeño mediante análisis dinámico no lineal
  • Modelo estructural
  • Selección de registros sísmicos
  • Verificación del desempeño

Estrategias metodológicas:

• Cátedra
• Estudio de casos

Estrategias evaluativas:

• Actividades de participación activa durante las clases: (20%)
• Aplicaciones a casos reales: (50%)
• Examen: (30%)

Análisis Estructural No-Lineal

Sigla VRA: IEG3120

Docente(s): Matías Hube

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: IEG3100 y IEG3700

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción de curso:

Se presenta, como extensión del Análisis Estructural Lineal, el comportamiento estructural no lineal, derivado de la modelación elastoplástica de las secciones, y de plantear el equilibrio en la geometría deformada de cinemática lineal. Se presenta también una introducción a casos de cinemática no lineal. La formulación se realiza dentro de un contexto de soluciones computacionales de aplicación práctica, y se exploran implicancias en diseño óptimo del Análisis Plástico.

Resultados de aprendizaje:

• Aplicar el cálculo matricial de estructuras con no-linealidad geométrica y de material.
• Evaluar cargas críticas de estructuras mediante métodos iterativos.
• Determinar la respuesta a un pushover para estructuras con elementos inelásticos.
• Aplicar los métodos de solución de las ecuaciones no-lineales del equilibrio.
• Aplicar la teoría Lagrangiana y corrotacional para resolver problemas con grandes desplazamientos.
• Aplicar los aspectos numéricos del análisis estructural no-lineal moderno.

Contenidos:

• Análisis plástico clásico
  • Presentación intuitiva
  • Los teoremas fundamentales
  • Cargas distribuidas
  • El método paso a paso
• Análisis plástico por programación Lineal
  • La formulación en base al Teorema del Límite Inferior
  • El método Simplex; análisis de Sensibilidad
  • Determinación del mecanismo de colapso
  • Diseño de Peso mínimo
  • Incorporación de Rotulas de interacción
  • Diseño optimo considerando rotulas de interacción
• Análisis plástico por el método de las Dislocaciones
  • Determinación del límite de comportamiento elástico
  • Incorporación de la primera rotula plástica mediante un grado de libertad de dislocación
  • Determinación del límite de comportamiento en el paso con p rotulas
  • Incorporación de la rótula plástica número p+1 mediante un grado de libertad de dislocación
  • Incorporación de Rotulas de interacción
  • Introducción de Endurecimiento por deformación
  • La alternativa de Rigidez
• Análisis plástico Bajo Cargas No monotónicas
  • Definición del problema
  • El Teorema del Shakedown
  • Obtención del Factor de Shakedown mediante programación Lineal
• No Linealidad Geométrica
  • El efecto P-delta en el método de las Dislocaciones
  • Pandeo Global
  • Implicancias en soluciones por programación Lineal
  • El Efecto Viga-Columna
  • Estrategia de solución paso a paso
  • Extensión a deformaciones finitas 

Estrategias metodológicas:

• Clases expositivas.
• Ejercitación personal utilizando el software de cálculo numérico MATLAB.
• Trabajos de estudios de casos.

Estrategias evaluativas:

• Tareas individuales (70%
• Examen (30%)

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Curso: Elementos finitos no lineales

Nonlinear Finite Elements

Sigla VRA: IEG3130

Docente(s): Diego López-García

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: IEG3110 y IEG3120

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción de curso:

Se introduce a la modelación del comportamiento no lineal de elementos estructurales, considerando no-linealidad geométrica y de material, realizando ejercicios con el programa computacional de análisis estructural SAP2000.

Resultados de aprendizaje:

• Modelar correctamente el comportamiento no-lineal (geométrico y material) de elementos estructurales.
• Resolver problemas estructurales no lineales usando programas comerciales de elementos finitos no lineales.
• Evaluar la validez de resultados obtenidos con programas comerciales de análisis no lineal de elementos finitos.

Contenidos:

• Comportamiento no-lineal de sistemas estructurales
  • No-linealidad geométrica y no-linealidad del material.
  • Comportamiento no-lineal elástico y comportamiento inelástico.
  • Análisis estático no-lineal.
  • Análisis dinámico no-lineal.
• Modelación del comportamiento no-lineal en elementos barra
  • Comportamiento elástico no-lineal. Aplicación al análisis de cables.
  • Comportamiento inelástico.
  • Plasticidad concentrada.
  • Plasticidad distribuida.
  • Modelación basada en fibras.
  • Aplicaciones a rotulas plásticas en elementos de acero y hormigón armado.
• Modelación del comportamiento no-lineal en elementos uniaxiales (resortes)
  • Comportamiento elástico no-lineal. Aplicación al análisis de cables.
  • Comportamiento inelástico.
  • Curva esqueleto y leyes histereticas.
  • Resortes acoplados y desacoplados.
  • Aplicaciones: arriostramientos metálicos, disipadores viscosos, disipadores histereticos, disipadores de fricción, aisladores sísmicos de goma y aisladores sísmicos de fricción.

Estrategias metodológicas:

• Clases expositivas
• Ejercitación personal utilizando el software de cálculo numérico MATLAB.
• Trabajos de estudio de casos

Estrategias evaluativas:

• Tareas individuales – 100%

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Curso: Taller de Elementos finitos no lineales 

Applied Nonlinear Finite Elements 

Sigla VRA: IEG 3140 

Docente(s): Diego López-García 

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería  

Requisitos: sin prerrequisito

Créditos: 5 

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso:  

Taller de desarrollo práctico de modelos estructurales avanzados para la determinación de la respuesta sísmica tiempo-historia no-lineal de distintos tipos de estructuras convencionales y de estructuras equipadas con sistemas de protección sísmica utilizando programas computacionales de análisis estructural de uso general. 

Resultados de aprendizaje: 

• Modelar y realizar análisis sísmico de sistemas estructurales completos mediante el uso de programas computacionales de análisis estructural de uso general. 

Contenidos:  

• Comportamiento no-lineal de estructuras de barras 
  • Comportamiento de estructuras sujetas a terremotos. Plasticidad en estructuras de barras de hormigón, acero y madera.
  • Modelación del comportamiento no-lineal de elementos barra. Plasticidad concentrada. Elementos fibra. Plasticidad en vigas (flexión) y columnas (flexo-compresión).
  • Comportamiento elástico no-lineal de cables. Comportamiento no-lineal de elementos especiales: aisladores de base metálicos y de goma, y disipadores pasivos viscosos (lineales y no-lineales), visco-elásticos, metálicos y de fricción. 
• Análisis estático no-lineal 
  • Definición. Ventajas y limitaciones. Implementación computacional. Estimación de la curva de capacidad. Estimación de la respuesta.
  • Modelación con elementos barra de plasticidad concentrada. Modelación de rótulas plásticas sin y con degradación de resistencia y/o rigidez. Modelación de elementos especiales (cables, aisladores de base y disipadores de energía).
  • Aplicaciones a estructuras de edificios convencionales de hormigón y de acero y edificios equipados con disipadores de energía. 
• Análisis dinámico no-lineal 
  • Definición. Ventajas y limitaciones. Implementación computacional. Estimación de la respuesta.
  • Modelación de rótulas plásticas sin y con degradación de resistencia y/o rigidez. Modelación de cables.
  • Aplicaciones a estructuras de edificios convencionales de hormigón y de acero, edificios con aislamiento de base y edificios equipados con disipadores de energía. Aplicaciones a estructuras de puentes. 

Estrategias metodológicas:  

• Clases expositivas
• Uso de programas computacionales de análisis estructural
• Análisis de casos.

Estrategias evaluativas: 

• Informe escrito – 75% 
• Presentación oral – 25% 

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Curso: Análisis sísmico

Seismic Analysis

Sigla VRA: IEG3500

Docente(s): Jorge Crempien

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: IEG3300

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso:

Se presentan y discuten las características de los movimientos sísmicos y de los registros del movimiento del suelo. En base al análisis de acelerogramas se desarrolla la metodología para especificar la solicitación sísmica por medio de espectros de diseño. Se realizan aplicaciones al análisis dinámico de estructuras.

Resultados de Aprendizaje:

• Manipular registros sísmicos para utilizar en análisis sísmico de estructuras.
• Evaluar las solicitaciones sísmicas para diseño.
• Calcular espectros elásticos e inelásticos de diseño sísmico.
• Calcular registros sísmicos sintéticos.
• Aplicar análisis sísmico a un sistema estructural y evaluar los alcances y limitaciones de los resultados.

Contenidos:

• Sismotectónica
  • Teoría de placas tectónicas
  • Sismología básica
• Análisis probabilístico de amenaza sísmica
  • Sismicidad
  • Leyes de atenuación
  • Descripción probabilística de amenaza
  • Concepto de desagregación de amenaza
• Manejo de registros sísmicos
  • Ajuste de línea base
  • Condiciones iniciales
  • Preparación para análisis dinámico
• Intensidad del movimiento del suelo
  • Métricas de intensidad sísmica producto de movimiento de suelo.
  • Correlación de métricas de intensidad sísmica con variables de respuesta estructural
• Derivación de espectros de diseño sísmico
  • Espectros de respuesta elástica
  • Calculo y propiedades
  • Amplitud y contenido de frecuencias
  • Influencias del tipo de suelo
  • Análisis estadístico
  • Construcción de espectro de diseño elástico
• Espectro de respuesta inelástica
  • Relaciones fuerza-deformación
  • Calculo y propiedades
  • Factor de diseño inelástico
• Simulación de acelerogramas sintéticos
  • Generación
  • Movimiento consistente con espectro de diseño
  • Metodologías consistentes con observaciones sismológicas de fuente, propagación y efectos de sitio.
• Respuesta sísmica de sistemas estructurales
  • Sistemas de varios grados de libertad
  • Análisis de edificios. Análisis no- lineal simplificado
  • Modelación

Estrategias metodológicas:

• Clases expositivas.
• Ejercitación personal utilizando el software de cálculo numérico MATLAB.
• Trabajos de estudios de casos.

Estrategias evaluativas:

• Tareas individuales: 60%
• Participación en clases: 10%
• Examen: 30%

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Curso: Diseño sismorresistente avanzado

Advanced Seismic Design

Sigla VRA: IEG3510

Docente(s): Matías Hube

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: Sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso:

En este curso se describen los métodos avanzados de análisis sísmico que se utilizan para el diseño sismorresistente de estructuras, como análisis de pushover, el pushover modal y análisis tiempo-historia no lineal. Los métodos no lineales se utilizan para estimar el desempeño sísmico de estructuras.

Resultados de aprendizaje:

• Calcular la respuesta sísmica de estructuras usando análisis modal espectral.
• Calcular la respuesta sísmica de estructuras usando análisis de pushover y pushover modal.
• Calcular la respuesta sísmica de estructuras usando análisis tiempo-historia no lineal.

Contenidos:

• Métodos de análisis sísmico
  • Ecuación de movimiento.
  • Aspectos de Modelación Estructural.
  • Análisis tiempo-historia modal.
  • Análisis modal espectral.
• Respuesta sísmica elástica de edificios
  • Contribución modal a la respuesta sísmica.
• Solución numérica de un pushover
• Análisis inelástico estático (pushover)
• Análisis inelástico dinámico (tiempo-historia no lineal)
• Matriz de amortiguamiento
  • Solución numérica de un tiempo-historia no lineal.
• Análisis tiempo historia con desacoplamiento modal
  • Análisis pushover modal.
• Motivación del diseño sísmico basado en el desempeño (ISBD)
  • Historia de la ISBD.
  • Metodología del PEER para la estimación del desempeño.
  • Futuro del análisis y diseño sísmico basado en el desempeño.

Estrategias metodológicas:

• Clases expositivas.
• Ejercitación personal utilizando el software de cálculo numérico MATLAB, Excel y el software de análisis estructural SAP2000.
• Trabajos de estudios de casos.

Estrategias evaluativas:

• Tareas individuales: 60%
• Examen: 40%

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Curso: Ingeniería geotécnica sísmica

Geotechnical Earthquake Engineering

Sigla VRA: IEG3660

Docente(s): Esteban Sáez

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: Sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción del curso:

El curso presenta los fundamentos del comportamiento dinámico del suelo. Se abordan los problemas más frecuentes en ingeniería geotécnica sísmica, con énfasis en criterios simplificados de análisis y diseño de obras geotécnicas. Se realizará un trabajo práctico en terreno para el análisis de los métodos geofísicos sísmicos.

Resultados de aprendizaje:

• Comprender los principios fundamentales de la propagación de ondas en suelos, así como de su comportamiento ante cargas alternadas.
• Caracterizar las propiedades dinámicas de suelos (velocidad de propagación de onda de corte) mediante ensayos geofísicos in situ no invasivos.
• Evaluar el potencial de licuefacción de un suelo.
• Cuantificar la amplificación sísmica de un sitio.
• Evaluar la estabilidad pseudo-dinámica de taludes y de estructuras de contención rígidas.
• Diseñar fundaciones superficiales rígidas ante solicitaciones sísmicas.

Contenidos:

• Propagación de ondas en suelos
  • Introducción a la propagación de ondas en medios continuos elásticos.
  • Propagación de ondas en medios unidimensionales estratificados
  • Clasificación de suelos y espectros de respuesta
• Comportamiento del suelo ante cargas alternadas
  • Conceptos generales
  • Medición en laboratorio y en terreno
  • Modelos de comportamiento cíclico simplificados
• Licuefacción
  • Conceptos y evidencia experimental
  • Evaluación del potencial de licuefacción de un terreno
  • Medidas de mitigación
• Comportamiento sísmico de taludes
  • Tipos de fallas
  • Métodos de análisis
• Empujes sísmicos sobre estructuras de contención
  • Teoría de Mononobe y Okabe
  • Aspectos de diseño
• Fundaciones superficiales
  • Comportamiento sísmico de fundaciones superficiales
  • Introducción al diseño por desempeño de fundaciones superficiales

Estrategias metodológicas:

• Clases expositivas.
• Trabajo de aplicación práctica en terreno.
• Trabajos de estudios de casos.

Estrategias evaluativas:

• Tareas individuales: - 70%
• Examen: - 30%

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Curso: Modelación computacional en geotecnia

Computational Geotechnics

Sigla VRA: IEG3680

Docente(s): Esteban Sáez

Unidad académica responsable: Escuela de Ingeniería

Requisitos: Sin prerrequisitos

Créditos: 5

Horas totales: 90 | Horas directas: 24 | Horas indirectas: 66

Descripción de curso:

Los ingenieros geotécnicos se ven enfrentados regularmente a programas de cálculo numérico al momento de resolver problemas complejos. En este curso se presenta una introducción a la modelación numérica de problemas geotécnicos mediante la técnica de Elementos Finitos. Se estudia la modelación de problemas hidro-mecánicos tanto en estática como en dinámica y se describen los principales modelos constitutivos usados en suelos.

Resultados de aprendizaje:

• Comprender los aspectos fundamentales del modelamiento de problemas hidro-mecánicos (HM), tanto en condición estática como dinámica.
• Analizar las ventajas y limitaciones de las hipótesis y estrategias de modelación empleadas en los softwares actuales.
• Proponer y aplicar estrategias de modelación adecuadas para un problema en particular.

Contenidos:

• Métodos de Elementos Finitos en problemas mecánicos lineales y elásticos
• Aplicación de la mecánica del continuo a suelos
  • Representación gráfica de tensiones e invariantes
  • Trayectorias elementales de ensayos usuales en mecánica de suelos: efecto de pre-consolidación, condiciones de drenaje y cambios de volumen
• Modelos constitutivos
  • Elasto-plasticidad incremental
  • Modelos basados en la teoría del estado crítico
  • Modelos usuales en softwares comerciales
  • Interfaces mecánicas suelo-estructura
• Resolución de problemas hidro-mecánicos mediante elementos finitos
  • Modelación a largo plazo (drenada)
  • Modelación a corto plazo (no drenada)
  • Modelación hidro-mecánica acoplada simplificada (u-p)
• Elementos finitos especiales para geotecnia
• Aplicaciones estáticas y pseudo-estáticas
  • Secuencias constructivas
  • Método de reducción de resistencia para análisis de estabilidad
  • Problemas de flujo transitorio y permanente
  • Problemas acoplados
• Aplicaciones dinámicas
  • Condiciones de borde absorbente
  • Aplicaciones sísmicas

Estrategias metodológicas:

• Clases lectivas
• Talleres de aplicación práctica
• Uso de software de Elementos Finitos comercial (Plaxis®).
• Diseño de proyecto individual

Estrategias evaluativas:

• Ejercicios prácticos: 30%
• Proyecto individual: 30%
• Examen: 40%