Tesis Ingeniería en Construcción

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Análisis comparativo de mallas de acero soldadas y armaduras de acero en hormigón armado
(Universidad de Valparaíso, 1998-10) Carrillo Albornoz, Manuel; Moya Arredondo, Albert
Uno de los materiales más utilizados en la construcción de edtficios es el hormigón armado, el cual a su ve.:: está compuesto de otros dos materiales; el Acero y el Hormigón. Ambos materiales por separado trabajan de manera muy diferente, el acero trabaja particularmente a la tracción mientras que el hormigón trabaja principalmente a la compresión. La unión de ambos materiales forma un material de gran resistencia a los esfuerzoss, capaz de resistir grandes cargas. El hormigón, es un material compuesto básicamente de áridos gruesos (grava), árido~ finos (arena), conglomerante y aglomerante (cemento), agua y eventualmente aditivos. El acero, es un material de origen mineral cuyas características de su composición serán tratadas con mayor profundidad en el desarrollo del capitulo l. El planteamiento del tema de este trabajo nace durante la práctica profesional, cuando por decisión del ingeniero calculista, se modifican los elementos estructurales y sus materiales de composición. En la etapa de cubicación del edificio y por razones principalmente de costos, infraestructura que originalmente se componía de muros de bloques de hormigón armados, pilares de perfiles metálicos y losas de hormigón armado con armaduras de acero, fué modificada en dos oportunidades, en que finalmente el ingeniero constructor (dueño de la empresa), optó por la estructuración del edificio en base a muros de hormigón armado con mallas electrosoldadas, sin pilares ni vigas y con losas de hormigón armado con armaduras de acero pero con mayor cuantía de fierros y de un espesor de losas mayor. Estas innovaciones descritas, hacen cuestionar los fáctores que influyen en este cambio, el comportamiento estructural de las mallas y las características que pueden presentar las nwllas de acero electrosoldadas que hacen factible el reemplazo. De acuerdo a lo anterior, se observan varias interrogantes que hacen interesante el estudio, y, a su vez, plantean objetivos claros, que son: • OBJETIVO GENERAL: -Establecer hasta que punto podrían ser reemplazadas las armaduras de acero por mallas de acero electrosoldadas. • OBJETJVOS PARTICULARES: -Establecer el comportamiento de los factores económicos, de transporte, de almacenamiento, de rendimiento de mano de obra y de material (colocación). -Establecer los fundamentos estructurales de las mallas y su comportamiento estructural respecto de sus limites resistentes. -Establecer las características más relevantes de las mallas electrosoldadas y que a su vez justifiquen el reemplazo. Estos objetivos planteados, sugieren además un planteamiento previo de lo que se cree que es la respuesta a todos ellos: • HIPÓTESJS: -Se postula a que las mallas de acero electroso/dadas son utilizables en todo tipo de estructuras y de cualquier envergadura, además de ser la mejor alternativa ante la opción de utifr::ar armaduras de acero desde cualquier punto de vista. Para poder responder a los objetivos planteados y n.o expandir de manera innecesaria el estudio, este será limitado de la siguiente manera : • LIMITACJONES: -los aceros a utilizar en este estudio son de origen nacional (Chile). Los aceros en barras son de fábrica C.A.P. y los aceros en mallas elecírosofdadas son de fábrica A.C.MA. -los valores de las características fisicas de los aceros, son aquellos que dicten los fabricantes de acuerdo a los ensayos pertinentes, y son considerados como confiables solo si son certificados por algún laboratorio reconoódo. En caso contrario serán aquellos que resulten de ensayos que deberán ser realizados a través de este estudio. -Los elementos es_tructurales a considerar como parámetro de comparación son los muros y las fosas de hormigón armado.
Diseño y evaluación de propiedades de un panel compuesto a base de micelio de hongos y residuos lignocelulósicos
(Universidad de Valparaíso, 2025-06) Montiel Muñoz, Daniela Alexandra; Ortiz Mansilla, Rodrigo
Hoy en día, las sociedades enfrentan desafíos ambientales cada vez más urgentes debido al impacto de sus actividades productivas. Uno de los principales problemas es la extracción intensiva de combustibles fósiles y materias primas, lo que ha generado consecuencias graves para el planeta, como el cambio climático y el aumento de la contaminación ambiental. Dentro de este panorama, la industria de la construcción destaca como uno de los sectores más contaminantes, ya que depende en gran medida de materiales que consumen mucha energía y son difíciles de reciclar o biodegradar (Chen et al., 2022; Yang et al., 2023; Farghali et al., 2023).En el 2019, las edificaciones generaron 12 gigatoneladas de CO2, con un 57% asociado al uso de energía para calefacción y electricidad, un 24% a emisiones directas en los lugares de obra, y un 18% vinculado a las emisiones embebidas en materiales como el concreto y el acero (IPCC., 2021). Este sector, además de dar forma a las ciudades y a los espacios donde vivimos, genera una gran cantidad de residuos industriales: más de 1,1 millones de toneladas al año en Chile, según datos del SINADER (RETC, 2018). Gran parte de estos desechos provienen de materiales tradicionales como el cemento, el hormigón, los metales y los plásticos derivados del petróleo, cuya producción tiene un alto costo energético y un gran impacto ambiental (Chang et al., 2018; Osman et al., 2022; Lima et al., 2021). Esto no solo acelera el agotamiento de recursos no renovables, sino que también dificulta la implementación de un modelo de economía circular, que busca reutilizar y reciclar los materiales para reducir el impacto ambiental (K. Kanayo et al., 2023). Este enfoque, impulsado por regulaciones como la Ley 21455 de Cambio Climático y certificaciones como CES, promueve procesos productivos que cierran el ciclo al reutilizar sus propios residuos. Así, no solo se minimizan los desechos, sino que se extiende la vida útil de los productos y se disminuye el uso de recursos naturales mediante el reciclaje y la reutilización. Ante este escenario, cada vez se buscan más alternativas sostenibles que ayuden a disminuir los efectos negativos de la construcción. En este contexto, los compuestos a base de micelio de hongos (MBC), han empezado a destacar como una opción viable y prometedora. El micelio es la parte filamentosa de los hongos, y puede crecer sobre residuos orgánicos como paja, aserrín, virutas de madera o cáscaras agrícolas. Al hacerlo, forma un material biodegradable y con bajo requerimiento energético en su producción (Meyer et al., 2020; Nasr et al., 2023). Además, 12 su estructura se asemeja a la de la celulosa, lo que lo convierte en un buen sustituto para ciertos plásticos y materiales sintéticos derivados del petróleo (Nasr et al., 2023). Por otro lado, las investigaciones anteriores se han enfocado en hongos de podredumbre blanca, específicamente en especies Pleurotus ostreatus, aún existen numerosas especies menos exploradas que podrían ofrecer ventajas competitivas en la fabricación de aislantes térmicos. Se estima que el 93% de las especies son actualmente desconocidas para la ciencia. El número total de especies de la Tierra puede llegar a ser entre 2.2 y 2.8 millones (eDNA., 2021). Sin embargo, se estima que puede haber 5 millones de especies de hongos en todo el planeta. La falta de estudios profundos sobre estas variedades limita la comprensión de sus posibles aplicaciones en la construcción, abriendo un camino para la exploración de nuevos materiales sostenibles en el sector. A pesar de ser materiales innovadores y presentan numerosas ventajas, también enfrentan algunas desventajas, tales como: Carencia de estudios de especies individuales y análisis de combinaciones tanto de hongos como sustratos, la poca variabilidad de hongos para producir biomateriales (Pese a que existen en chile más de 3000 especies de hongos) y aun no se ha establecido pautas para identificar nuevas especies que puedan ser utilizadas (Sydor et al, 2022). La generación de residuos orgánicos provenientes de la agroindustria alcanza cifras preocupantes. Se estima que este sector produce aproximadamente 4,6 millones de toneladas de residuos orgánicos al año, de los cuales solo un 1% se reutiliza, mientras que el resto se destina a compostaje, generación de energía, incorporación al suelo o, en el peor de los casos, termina en rellenos sanitarios e incluso es incinerado generando la contaminación del aire, pérdida de suelo por erosión y disminución de materia orgánica, lo que afecta la productividad del suelo y contribuye a su empobrecimiento(Ministerio del Medio Ambiente, 2020). Esta realidad refleja una baja eficiencia en el aprovechamiento de estos subproductos y deja en evidencia la necesidad de avanzar hacia una economía circular que permita valorizar estos residuos, reducir su impacto ambiental y crear nuevas oportunidades productivas sostenibles. Chile, como país con una importante actividad agroindustrial y forestal, posee un gran potencial para transformar estos desechos en recursos útiles. Por ejemplo, el sector hortofrutícola tiene una gran relevancia económica, con el trigo como principal cultivo agrícola, ocupando alrededor de 226 mil hectáreas en las regiones centro-sur y sur del país (INE, 2021). Además, cultivos como la nuez han mostrado un crecimiento constante en la última década, alcanzando una producción de 135.619 toneladas en 2020, y con una proyección de 200 mil toneladas para el año 2025 (Chilenut, 2020; Velasco, 2018). Este tipo de producción genera grandes cantidades de residuos en todas sus etapas: desde la cosecha hasta el procesamiento industrial. Por otro lado, la industria forestal también aporta una cantidad considerable de residuos. Solo en 2023, la industria del aserrío generó aproximadamente 4,33 millones de metros cúbicos de subproductos madereros, muchos de los cuales son subutilizados o simplemente descartados como desechos sin un tratamiento o reutilización eficiente. La acumulación y el mal manejo de estos residuos agroindustriales y forestales no solo representan una carga ambiental creciente, sino también una oportunidad desaprovechada para generar valor a través de procesos innovadores que fomenten la sostenibilidad. En este escenario, surge la necesidad urgente de implementar estrategias de valorización, que permitan aprovechar estos recursos orgánicos en la fabricación de nuevos materiales, especialmente en áreas de alta demanda como la construcción, donde se buscan alternativas más ecológicas y biodegradables a los materiales convencionales.
Evaluación de una factibilidad de prototipos de paneles en base a mezclas poliméricas con extrusión continua
(Universidad de Valparaíso, 2025-06-27) Loyola Leiva, Cristóbal Martin; Martínez Ramírez, Patricia
En la actualidad el ciclo de producción, uso y desecho de los plásticos supone un problema importante a nivel mundial desde el punto de vista la contaminación, citando a la OCDE en su reporte de Global Plastics Outlook 2022, “El ciclo de vida actual de los plásticos está lejos de ser circular. A nivel mundial, la producción anual de plásticos se ha duplicado, pasando de 234 millones de toneladas (Mt) en 2000 a 460 Mt en 2019. Los residuos plásticos se han más que duplicado, pasando de 156 Mt en 2000 a 353 Mt en 2019. Si se tienen en cuenta las pérdidas durante el reciclaje, solo el 9% de los residuos plásticos se reciclaron finalmente, mientras que el 19% se incineró y casi el 50% fue a desechado a vertederos sanitarios. El 22% restante se eliminó en vertederos incontrolados, se quemó en fosas abiertas o se filtró al medio ambiente” (OECD, 2022). En conjunto con lo anteriormente mencionado, el reporte señalado también apunta a que el consumo y producción de los plásticos es directamente proporcional al aumento de la población. El crecimiento de la población y el aumento de los ingresos per cápita han hecho que el uso mundial de plásticos, incluidos los aditivos y las fibras, alcance los 460 Mt en 2019 (ver figura 1.1). Los volúmenes utilizados de estos polímeros sintéticos han aumentado constantemente. y aumentó más rápidamente que cualquier otro producto básico, incluido el acero, el aluminio y el cemento. En lo referente al aporte a la huella de carbono, según señala la OCDE (2022), estos contribuyen con 3,4% de las emisiones gases de efectos invernaderos a lo largo de su ciclo de vida. Estos generaron 1.800 millones de toneladas en emisiones de gases de efecto invernadero, los cuales solo el 90% provino de su fabricación a partir de combustibles fósiles, señalando que cerrar los ciclos de materiales plásticos podrían aportar a la reducción de la huella de carbono significativamente. Por último, en lo referente a los plásticos, según señala la ASIPLA en su informe de estadísticas de industria del plástico, en el contexto nacional para el año 2023 se utilizaron 1,245 mton de plástico en el sector económico, conformado por sectores de los envases, la construcción, el retail, la agricultura y pesca, la minería, entre otros, siendo la industria de la construcción la que se posiciona en segundo lugar, con una demanda del 21%, encontrándose solo detrás de la producción de envases con un 48% (ver figura 1.2). Esto ha supuesto un aumento de alrededor de 25% respecto al año 2018. En lo referente al rubro de la construcción según el Ministerio de Medio Ambiente en el Informe del estado del medio ambiente (2021), menciona “Un manejo inadecuado de los Residuos de la Construcción y la Demolición (RCD) puede producir efectos negativos para el medio ambiente y la salud de las personas. Ello ocurre cuando se crean vertederos ilegales, basurales y microbasurales, lo mismo cuando se afecta sitios como humedales, orillas de ríos, quebradas, piscinas aluvionales y zonas con patrimonio arqueológico, dañando lugares que tienen valor ambiental”. “La construcción y la producción de insumos de construcción son las actividades que presentan las más altas tasas de consumo de materiales a nivel mundial (Eurostat, 2015). Los principales insumos que se utilizan y extraen de la naturaleza para la construcción de edificación e infraestructura son: áridos, cemento, hierro, aluminio, cobre, madera, asfalto, yeso, ladrillos y plásticos, de los cuales un alto porcentaje se desecha durante la construcción” (MMA, 2021). Hoy en día se han dado diversos estudios de mezclas plásticas, las cuales se centran en los plásticos termoestables, dado que estos tienen la propiedad de volver a moldearse al calentarse sin degradarse. De estos estudios se destacan las mezclas de PS/HDPE y PP/HDPE, por su compatibilidad al mezclarse en ciertas proporciones. Por lo mismo, se utilizarán las mezclas antes mencionadas para la confección y evaluación de ciertas características mecánicas de las mismas en formato de panel y su posible aplicación como material en el rubro de la construcción. Para la posible aplicación de las mezclas plásticas en formato panel en el rubro de la construccion se señalan a los cierros provisorios, los cuales se definen como “estructuras de carácter temporal que deben de separar el interior de una obra del exterior de esta” (Rojas et.al, 2018). Entendiendo que esta es una partida temporal dentro del rubro de la construccion, se realizaron distintas encuestas en obras activas en la comuna de Valparaíso en el mes de septiembre de 2024, donde a los encargados de obra señalaron que los cierros provisorios podían ser reutilizados desde 2 a 4 obras en ejecución. Una de las materialidades predominantes en las obras encuestadas era la madera, cuya capacidad de ser reutilizado dependía de las condiciones de esta al momento de ser retiradas.
Factibilidad técnica para la fabricación de ladrillos en base a HDPE con virutas metálicas reutilizadas
(Universidad de Valparaíso, 2020-09) Aedo Bustamante, Paulina Francisca; Valdés Moya, Nelson Ricardo
La reutilización de materiales como el plástico se presenta, en la actualidad, como una necesidad medioambiental. Por este motivo se propone fabricar ladrillos, reutilizando plástico como materia prima. Si bien, existen estudios donde se combinan principalmente materiales como politereftalato de etileno (PET) con otros materiales como polietileno de alta densidad (HDPE), cemento o virutas metálicas, se destaca la inexistencia de ensayos referentes a otros tipos de plásticos. Los dos materiales que se utilizarán en esta investigación son el HDPE que presenta tiempos de degradación mayores a 150 años y las virutas metálicas reutilizadas, las que son un residuo inerte generado al perforar placas de acero, las que no siempre son recicladas y muchas veces solo son desechadas al medio ambiente. Los materiales metálicos finos como los envases de las latas, botes, aerosoles, botellas pueden tardar alrededor de 30 años en desintegrarse, pero cuando hablamos de metales gruesos como los usados en construcción o en maestranzas, se puede considerar un tiempo de degradación de entre 200 y 500 años, por lo que darles un uso a estos materiales es de suma importancia. Esta situación genera la siguiente interrogante: ¿Se pueden realizar ladrillos macizos para la construcción con los materiales de HDPE con virutas metálicas reutilizadas? El objetivo de este trabajo es evaluar la factibilidad técnica en la fabricación de ladrillos a base de HDPE y virutas metálicas reutilizadas, que cumplan con la normativa chilena en cuanto a propiedades mecánicas de ladrillos cerámicos. Esto debido a que actualmente no existe la normativa para ladrillos plásticos de ningún tipo, por lo que será necesario adecuar la norma para esta propuesta. En el capítulo Desarrollo de la experiencia, se trabajó en la producción y materialización de los ladrillos, donde las unidades de ladrillos tipo fiscal se sometieron a ensayos de resistencia a la compresión, absorción de agua, determinación de la succión, determinación de la corrosión y ensayos del comportamientos de plásticos a la acción de una llama, con el objetivo de medir las propiedades de este elemento. Se concluye entonces, que el ladrillo de tipo fiscal cumple con requisitos de la Nch 169 Of 2001 para ladrillos cerámicos. Sin embargo, demuestra no ser un material a prueba de fuego, lo que puede limitarlo en algunos ámbitos de la construcción. Se sugiere seguir ensayando con este material, que puede visualizarse como una buena oportunidad de negocio porque logra reutilizar tanto el HDPE como las virutas metálicas.
Incorporación de Arenas de cuarzo como recubrimiento en barras de fibra de vidrio polimerizada para mejorar su adherencia en hormigones armados
(Universidad de Valparaíso, 2020-04) Vargas Márquez, Cristian Esteban; González Moya, Mauricio
Desde mediados del siglo XIX se comenzaron a realizar elementos parciales de hormigón armado, al principio eran terrazas y macetas, pero cerca del 1900 Hennebique edificó el primer edificio construido completamente con hormigón armado. A partir de entonces se suceden los proyectos de puentes, chimeneas, depósitos y edificios. (Asuncion López peral, 2010). A pesar de que en el siglo XX se masificaron las obras que se construían con hormigón armado se identificaron uno de los mayores problemas en este (corrosión), en diferentes tipos de estructuras, esto principalmente al utilizar sales para el derretimiento de la nieve de las carreteras, se detectó que el uso de éstas acelera la aparición de este fenómeno (Mailen Sagarna Aramburu, 1976). La corrosión de las armaduras de acero representa un problema de gran importancia para las estructuras de hormigón armado porque la misma va asociada con una pérdida considerable de su sección transversal y la generación de tensiones de tracción en el hormigón, provocando fisuración o desprendimiento además de la perdida de la unión estructural entre el refuerzo y el hormigón. Además, la alta conductividad eléctrica, térmica y magnética del acero complementa su debilidad (Miguel Bermúdez Odrizola,2007). A fines de 1986, distintas empresas se dedicaron a investigar y desarrollar un método que supliera el deterioro acelerado de las barras de acero llegando a su remplazo donde comienzan las primeras investigaciones sobre compuestos a base de polímeros y fibras (Enrique Rocha Rangel,2011), llegando a 1997 donde se inauguró la primera obra civil que utiliza un compuesto de polímero reforzado con fibra de vidrio (PRFV) en Alemania, siendo pionera en esta nueva tecnología la que más tarde se sumaría en Europa junto con América del norte y Japón. Recientes avances en el campo de los materiales compuestos como los polímeros reforzados con fibras (PRF) dieron como resultado a materiales con excelentes potenciales para el refuerzo de elementos de hormigón armado en áreas donde el acero tiende a fallar como son los ambientes salinos y corrosivos. Estos remplazos vienen dados por polímeros reforzados con fibras de carbono (PRFC), Aramida (PRFA) y Fibra de vidrio (PRFV) (Ombres, Alkhrdaji, 2000). En este ámbito las PRFV vienen siendo las con mejores resultados para el remplazo de la armadura de acero en estructuras de hormigón armado siendo esta un área con potencial crecimiento en donde se ha desarrollado diferentes estudios para conocer el comportamiento de elementos de hormigón armado con PRFV. Estos estudios determinan que las barras de PRFV tienen un peso específico de 1,9 Kg/dm3 y resultan por tanto cuatro veces más livianas que el acero que tiene un peso específico de 7,9 kg/dm Esta propiedad es una de las mayores ventajas que posee este tipo de barras, ya que, disminuye de manera significativa el peso de la estructura además de, disminuir los costos de transporte, almacenamiento e instalación de las barras. (Tavarez y Giongo, 2009) estudiaron las armaduras de PRFV centrándose en su comportamiento cuando son sometidas a tensiones normales determinando los diagramas carga-deformación y de la capacidad resistente. En el análisis de los resultados consideraron que el factor limitante de las barras PRFV es el reducido módulo de elasticidad, por lo cual se obtienen mayores desplazamientos con ello concluyen que el diseño de estos elementos se debe utilizar la totalidad de la capacidad resistente del hormigón y el máximo de la capacidad resistente de las barras PRFV. Una de las propiedades más importantes a estudiar es la adherencia entre el hormigón y el PRFV para el empleo de este material ya que el comportamiento resistente de estructuras de hormigón armado se fundamenta en una adecuada transferencia de tensiones entre el hormigón y el acero. Algunos aspectos del comportamiento de anclaje del PRFV se encuentran comprobados pero la investigación experimental ha demostrado que, en comparación del acero convencional de refuerzo, el PRFV no puede desarrollar el mismo nivel de tenciones de adherencia, esta reducción en la fuerza se ha observado entre un 33% y 50% (Katz et al. 2011) Es por lo anteriormente expuesto es que este estudio pretende evaluar y contrastar el uso de arenas de cuarzo como recubrimiento de barras de PRFV con el fin de mejorar la adherencia entre la barra y el hormigón y así posicionar a este elemento como un competidor directo del acero de refuerzo en hormigones armados.
Parámetros para la selección entre moldajes de aluminio y moldajes de acero en edificación en altura de viviendas sociales
(Universidad de Valparaíso, 2020-07) Sánchez Guerrero, Alejandra; Rivera Jara, Jorge
La naturaleza visco plástica del hormigón fresco requiere que éste sea moldeado lo más fielmente posible a la forma geométrica del elemento en construcción, por lo que los moldajes surgen como una necesidad imprescindible desde que se emplea el uso masivo del hormigón. En el camino acelerado hacia la industrialización en la construcción de viviendas que ha estado viviendo el mundo de la construcción en el último tiempo, los proyectos constructivos han ido presentando requerimientos cada vez más exigentes en función de promover la eficiencia, productividad y mejor calidad, buscando además una obra más sustentable y segura para los trabajadores que intervienen en ella. Este escenario ha hecho necesario que la industria de moldajes se adecúe innovando permanentemente frente a estas exigencias, desarrollando nuevas tecnologías que respondan a las particularidades de los proyectos actuales, ofreciendo mayores beneficios frente a los sistemas tradicionales. (Hormigón al día, edición N°54) Si se considera la partida correspondiente a moldajes, esta representa una parte importante durante la ejecución del proyecto, por los servicios que proporciona por su costo y tiempo. Dentro del marcado nacional se encuentran presentes una serie de alternativas de moldajes. Entre ellos presentan diferencias dependiendo de la materialidad que los compone, de la composición de la cubierta de contacto con el hormigón y en sistemas con transporte manual o pesados dependiendo de la forma de transporte para la cual estén diseñados. Esta variedad hace que la decisión final por el sistema a ocupar sea más compleja. La importancia de la correcta selección del tipo de moldaje genera la necesidad de establecer parámetros de selección, de acuerdo a los requerimientos de la obra en particular. Con el análisis comparativo entre dos sistemas de encofrado, evaluando aspectos técnicos y económicos, es posible ayudar a las empresas constructoras en el planteamiento de selección de estos sistemas, proporcionando una idea de costos, tiempo y calidad para optimizar los recursos en obra.

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Examinando Tesis Ingeniería en Construcción por Materia "ACERO"

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