Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Ingeniería Civil / La presente investigación corresponde a un estudio analítico y experimental de perfiles T soldados sometidos a cargas cíclicas, con el objetivo principal, de precalificar su utilización en conexiones de momento del tipo doble T soldadas, para estructuras sismorresistentes. Se generan tambi´en, recomendaciones de dise no para la conexión, a partir del uso de las actuales normas para conexiones del tipo doble T compuestas de perfiles laminados (DST). La primera parte corresponde a una revisión bibliogr´afica. Con esta se ha construido un marco teórico que permite entender el comportamiento de la conexión completa a partir del estudio del perfil T en forma aislada. Una vez determinados los posibles modos de falla que controlan el comportamiento de los perfiles T soldados, se ha dise nado una serie de 20 probetas con 5 posibles modos de falla teóricos. Esta serie, denominada TSM ser´a estudiada en esta investigación de forma analítica mediante la construcción de un modelo de elementos finitos y luego experimentalmente a trav´es de ensayos. La segunda parte es la construcción de un modelo computacional de elementos finitos con el software ANSYS en su versión 12.1. Corresponde a un modelo 3D, este considera las no linealidades de los materiales y discontinuidades geom´etricas. La primera calibración del modelo se realizó con los resultados de una serie de ensayos monotónicos realizados, previos a esta tesis. La tercera parte es el dise no, construcción y calibración del marco experimental. En este, se han desarrollado los ensayos de perfiles T soldados de la serie TSM bajo un protocolo est´andar de carga cíclica. Los detalles de este esquema y sus componentes principales se presentan en datalle en el cuerpo de esta tesis. La cuarta parte es el estudio de la respuesta cíclica de los perfiles mediante el modelo de elementos finitos. Reproduciendo la mayoría de las condiciones de los ensayos experimentales realizados, se ha podido comparar posteriormente ambos resultados, y ´estos a su vez, respecto de lo determinado seg´un las normas consideradas para el dise no inicial de las probetas. Se determinó que el desempe no de los perfiles T soldados es homologable a su par de confección laminado. La soldadura, correctamente materializada no presenta problemas bajo ciclos de carga. El ala del perfil T soldado es la que m´as contribuye a la deformación y resistencia ´ultima. Se recomienda, para el dise no, la utilización de relaciones de espesor ala - alma cercanas a 1.25 pues permite la deformación del ala sin alcanzar la fluencia de los pernos a tracción y paralelamente, pemite desarrollar la fluencia del alma. Esta combinación es la m´as recomendada considerando rigidez, deformación y capacidad del perfil; de acuerdo a la filosofía sismorresistente y sus criterios de ductilidad. Finalmente, se presentan recomendaciones de futuras investigaciones a escala real a partir de los aportes y limiticaciones del presente trabajo.

Este trabajo consiste en el estudio de un edificio real, estructurado en base a marcos de acero, que resistió el terremoto de 1985, y de tres edificios ficticios de diferentes alturas con el mismo tipo de estructuración. Primero, se revisan antecedentes generales del edificio real relativos a estructuración y evaluación de daños posteriores al terremoto de 1985. Luego, se analizan aspectos teóricos referentes a los factores de modificación de la respuesta estructural y de la metodología involucrada en su determinación. Posteriormente, se procede a realizar la modelación computacional del edificio real, revisando el cumplimiento de las normas vigentes, tales como la NCh 433 Of. 96, AISC/2005 “Specification for Structural Steel Buildings” y AISC/2005 “Seismic Provisions”. Luego, se analiza el comportamiento del modelo frente al registro de aceleraciones del sismo del 3 de marzo de 1985. Después, se procede a determinar el factor de modificación de la respuesta estructural para este edificio. Esto involucra la determinación de la capacidad y la demanda sísmica de la estructura. Para el caso de la capacidad, se tendrán dos alternativas de evaluación: Análisis no lineal estático (Pushover) y análisis no lineal dinámico, mediante el uso de registros escalados. Para evaluar la demanda sísmica se compararán los valores del análisis lineal con registros escalados y los que resultan del análisis con el espectro de aceleraciones de la norma NCh 2745 Of. 2003 “Análisis y diseño de edificios con aislación sísmica”. Con estos valores establecidos, se procede a determinar el factor de modificación de la respuesta para el edificio real y se compara con el valor expuesto en la NCh 433 “Diseño sísmico de edificios”. Finalmente, se realiza el diseño de edificios ficticios de distintas alturas, según la normativa vigente, para posteriormente determinar sus factores de modificación de la respuesta, utilizando la metodología del capítulo anterior. Luego, al igual que para el edificio real, se comparan estos valores con los de la NCh 433, considerando todos los aspectos referentes a los códigos de diseño. Los resultados obtenidos en este trabajo indican que los factores de modificación de la respuesta de la NCh 433 Of. 96 resultan ser conservadores en relación a los valores obtenidos con la metodología aplicada, para el rango de períodos entre 0.89 y 1.25 segundos. Queda en evidencia que el criterio que controla el diseño en edificios de marcos de acero es el de desplazamientos, lo que se traduce en un sobredimensionamiento de los elementos estructurales. Estos resultados pueden utilizarse como precedente para futuros estudios de edificios de marcos de acero que puedan realizarse, a medida que existan mayores antecedentes del comportamiento real de este tipo de estructuras ante eventos sísmicos, pudiendo complementarse con estudios realizados para otros tipos de estructuraciones, de tal manera de tener un conocimiento acabado del diseño sísmico en acero.

En el presente trabajo de investigación Tratamiento Termoquímico de Nitruración con Gases se utilizaron los aceros SAE 4140, SAE 4340, SAE 1045, SAE O1, seleccionados para el estudio de acuerdo a una evaluación en cuanto a frecuencia de uso, costo, calidad, con la finalidad de investigar su comportamiento en un proceso de nitruración con parámetros definidos como temperatura de 560 °C, tiempo de 6 horas y en un horno de lecho Fluidizado. La motivación de este estudio esta basado en el aporte que el tratamiento termoquímico pueda dar a estos aceros seleccionados mejorando sus propiedades mecánicas como buena resistencia al desgaste, a la abrasión, estabilidad dimensional, entre otras propiedades que adquieren en este proceso. La evaluación se toma desde la marcha del proceso, teniendo como parámetros la composición del acero, temperatura, flujo de amoníaco(NH3), tiempo de tratamiento. Los resultados obtenidos muestran mayores durezas alcanzadas en los aceros que tienen mayores elementos aleantes formadores de nitruros Se ha tenido una idea más clara del proceso usando Diagramas de equilibrio Fe-N, Micro estructuras de una superficie nitrurada y Curvas de Microdureza, Tablas de coeficiente de difusión (aplicando la segunda ley de Fick).

La industria de la construcción en el Perú se ha convertido a partir del siglo XX en uno de los sectores más dinámicos de su economía, cuya tasa de crecimiento crece anualmente a tasas superiores al 10%, la razón de este gran crecimiento es el gran número de proyectos habitacionales destinados principalmente a la clase media y baja que se está incrementando de manera muy importante y a la actuación de programas de vivienda populares como Mi Vivienda, Techo Propio, entre otros. Ante este panorama surge la idea de la aplicación de sistemas constructivos innovadores usados por empresas constructoras líderes en el mercado de construcción peruano para reemplazar a los métodos constructivos tradicionales con el fin de disminuir costos, aumentar la productividad y la rapidez en la construcción de edificaciones; sin embargo, aún existen barreras que impiden su uso en la mayoría de zonas del Perú, una de las más relevantes es la elevada inversión inicial para emplear este tipo de sistemas constructivos, lo que implica que el cliente prefiera una construcción convencional no controlada, la cual genere desperdicios y costos innecesarios, por lo tanto esta tesis tiene como propósito fundamental demostrar la factibilidad del uso a mayor escala de sistemas altamente industrializados constructivos innovadores, enfocándonos en la propuesta del empleo de sistemas constructivos de módulos tridimensionales como viviendas estables, de esta manera se busca disminuir la informalidad en la construcción y que la mayoría de empresas constructoras peruanas consideren el uso de sistemas constructivos innovadores como su principal opción. En el capítulo 1, se presenta una reseña histórica de la industria de la construcción en Perú, además de estadísticas, características actuales y barreras que evitan la industrialización de la construcción en este país; en el capítulo 2 se reseña la historia de la construcción industrializada a nivel internacional y además se detalla sobre los sistemas constructivos industrializados actuales más usados en Perú; en el capítulo 3 se describe el sistema ampliamente industrializado de módulos tridimensionales, los materiales más usados en este tipo de sistema y el proceso constructivo desde su fabricación en industria hasta su colocación y ensamblaje en obra; en el capítulo 4 se desarrolla las etapas y requisitos que forman parte de un proyecto de industrialización de un sistema constructivo modular, en el capítulo 5 se describe tres obras de construcción de un solo nivel en el Perú y se realiza un análisis comparativo comercial, económico y técnico entre los sistemas constructivos usados en cada uno de estos proyectos; en el capítulo 6 se muestran cuadros comparativos sobre los resultados del capítulo anterior; finalmente en el capítulo 7 se presentan las conclusiones finales de la tesis con posibles 3 oportunidades futuras y recomendaciones finales sobre la aplicación de sistemas constructivos innovadores en el mercado peruano / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / El proceso denominado compactación isostática en caliente (o por su nombre en inglés, Hot Isostatic pressing, HIP) es un proceso de manufactura que ha tomado gran relevancia en las últimas décadas para la consolidación de polvos, dado que la aplicación simultánea de temperatura y presión ocasiona que los mecanismos de densificación (obtenidos tradicionalmente por sinterización) se vean optimizados; en efecto, la presión aplicada mejora los mecanismos de difusión y activa los mecanismos de densificación por deformación de las partículas, lo que permite obtener densidades de hasta 100% de su densidad teórica. Por otro lado, el molibdeno (Mo) es un metal de transición cuyas propiedades y características como aleante hacen de este un material de gran importancia en los mercados mundiales, en la producción de aceros de construcción, aceros inoxidables y superaleaciones. El Mo en su estado puro es usado en la industria en aplicaciones donde se requieren altos puntos de fusión, alta resistencia mecánica a altas temperaturas, alta conductividad térmica y/o alta resistencia a la corrosión. Sin embargo, el molibdeno es un material complejo de procesar, por lo que su aplicación a gran escala en la industria solo puede ser concebida cuando el proceso producción es eficiente. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo es plantear y desarrollar la base de aplicación del proceso de manufactura HIP en Mo, al desarrollar un modelamiento fenomenológico que permita obtener los mapas de compactación por HIP y contrastar, experimentalmente, los mapas y modelos empleados, al fabricar muestras a diferentes valores de presión, temperatura y tiempos de sostenimiento. Los resultados obtenidos permiten predecir la densidad relativa del Mo durante el HIP, en función de los parámetros de temperatura, presión y tiempo de sostenimiento, al igual que permiten determinar el mecanismo de densificación predominante.

Ingeniero Civil / Este trabajo de título estudia de forma numérica el comportamiento de viga y columna de una conexión para marcos a momento en acero. El tipo de conexión utilizada para materializar dicha unión es la llamada \textit{Conexión Árbol} o en inglés \textit{Column-Tree}, que a pesar de no estar precalificada en la normativa vigente es de amplia utilización en el país, como por ejemplo en Metro de Santiago o el Aeropuerto Arturo Merino Benitez. La conexión \textit{Column-tree} consiste en un segmento de viga ( Stub Beam ) soldado en maestranza a la cara de la columna, a la cual se conecta el resto de la viga mediante placas de empalme en las alas y alma, las cuales pueden estar soldadas o apernadas, lo que genera ventajas constructivas respecto a otros tipos de conexión. El estudio numérico consiste en la aplicación de desplazamientos controlados, mediante un protocolo de carga a un sub-ensamblaje del marco a momento. Para ello se definió una estructura tipo, modelada en el software de diseño sísmico ETABS, obteniendo dimensiones de los perfiles viga y columna luego de la completa verificación según la norma de diseño sísmico NCh 433. Simultáneamente, se elaboró una guía de diseño para la conexión, cumpliendo con todas las especificaciones de las normas vigentes (AISC 2016) verificando los modos de falla pertinentes y utilizando una filosofía de diseño por capacidad mediante la cual se establece la formación de rótula plástica en la viga Stub Beam , con el objetivo de evitar fallas frágiles. Posteriormente se modela el sub-ensamblaje del marco a momento en el software de elementos finitos ANSYS, donde finalmente se realiza el estudio numérico. Finalizado el análisis se obtiene una curva histerética momento-rotación que tiene un cambio de pendiente al inicio del protocolo de carga, lo que refleja una disminución en la rigidez de la conexión pero no así de su resistencia, lo cual es producto de deformaciones plásticas tempranas en la zona de la viga que está en contacto con el borde de los extremos de empalmes de ala. Este efecto se debe a la restricción geométrica que imponen los empalmes al ser de un espesor y largo considerables. La conexión es analizada hasta 0.04 [rad] de rotación, donde se alcanzan las principales deformaciones plásticas en las alas de la viga \textit{Stub-Beam}. Los resultados permiten concluir que para la estructura diseñada se obtienen perfiles y empalmes de grandes dimensiones los que restringen en exceso a la viga, fenómeno que no se pudo prever en el cálculo, lo cual lleva a dejar propuesto el análisis del comportamiento de la conexión en diversas estructuras.

Ingeniero Civil / Uno de los desafíos de la ingeniería estructural es buscar constantemente nuevas y mejores soluciones a utilizar en los diferentes sistemas estructurales que son requeridos para el adecuado desempeño estructural durante la vida útil de los proyectos, tanto desde su diseño como durante su construcción. Uno de los parámetros que interesa abordar es facilitar y/o optimizar la construcción o instalación con el fin de disminuir el tiempo de construcción o instalación, lo cual se traduce en disminución de costos totales y podría adelantar el inicio de la puesta en marcha del proyecto. Por lo tanto, resulta relevante y beneficioso para las empresas y clientes buscar nuevos métodos y soluciones para optimizar los parámetros mencionados anteriormente. El objetivo de este trabajo es analizar y discutir sobre la factibilidad técnica y económica respecto del diseño de túneles de recuperación utilizando tubos de acero corrugado, comparando esta alternativa con el diseño de túneles de hormigón armado que se implementa tradicionalmente, con el fin de incorporar una alternativa más eficiente para el diseño de este tipo de estructuras para ser utilizada como referencia en futuros proyectos mineros. Para lograr esto se realiza el análisis estructural del túnel de recuperación, mediante el programa de análisis de interacción suelo-estructura FLAC3D, considerando todas las cargas que afectan al túnel durante su vida útil. Se presentan los resultados del modelo entregados por el programa, tales como los esfuerzos y las deformaciones que se generan en el túnel de acero corrugado. Además, se presenta el diseño estructural del túnel, el análisis de costos y la comparación con el diseño de túnel de hormigón armado. Los resultados del análisis realizado no permiten confirmar la factibilidad técnica de manera confiable, se requiere un análisis más detallado y específico debido a que una sección del túnel de recuperación no cumple con los requerimientos de resistencia. En cuanto a la factibilidad económica, el diseño con tubos de acero corrugado es mucho más rentable que el diseño con hormigón armado, por lo que se recomienda evaluar, técnica y económicamente, la implementación de un refuerzo en aquellas zonas donde no se cumplan los requerimientos de resistencia. Por lo tanto, el diseño de túnel de recuperación con tubo de acero corrugado sí podría representar una mejor alternativa para este tipo de estructuras, dependiendo de las características del proyecto.

En el presente trabajo de investigación Tratamiento Termoquímico de Nitruración con Gases se utilizaron los aceros SAE 4140, SAE 4340, SAE 1045, SAE O1, seleccionados para el estudio de acuerdo a una evaluación en cuanto a frecuencia de uso, costo, calidad, con la finalidad de investigar su comportamiento en un proceso de nitruración con parámetros definidos como temperatura de 560 °C, tiempo de 6 horas y en un horno de lecho Fluidizado. La motivación de este estudio esta basado en el aporte que el tratamiento termoquímico pueda dar a estos aceros seleccionados mejorando sus propiedades mecánicas como buena resistencia al desgaste, a la abrasión, estabilidad dimensional, entre otras propiedades que adquieren en este proceso. La evaluación se toma desde la marcha del proceso, teniendo como parámetros la composición del acero, temperatura, flujo de amoníaco(NH3), tiempo de tratamiento. Los resultados obtenidos muestran mayores durezas alcanzadas en los aceros que tienen mayores elementos aleantes formadores de nitruros Se ha tenido una idea más clara del proceso usando Diagramas de equilibrio Fe-N, Micro estructuras de una superficie nitrurada y Curvas de Microdureza, Tablas de coeficiente de difusión (aplicando la segunda ley de Fick).

Thesis (Ph. D.)--Stanford University, 1988. / Includes bibliographical references (leaves 346-367).

Ingeniero Civil / El objetivo del presente trabajo fue buscar una herramienta computacional eficaz y rápida, para estudiar el comportamiento frente a la acción del fuego de los elementos estructurales de acero protegidos con pintura intumescente. En la búsqueda de esta herramienta de trabajo se desarrollaron tres modelaciones numéricas y/o computacionales que simulan el desarrollo de transferencia de calor dinámica que se genera en el ensayo normalizado de resistencia al fuego definido en la norma NCh 935/1 Of 1997. Para su desarrollo se utilizó como base de calibración una serie de ensayos de resistencia al fuego de pilares de acero protegidos con pintura intumescente, los cuales que se realizaron en el Laboratorio de Incendios del IDIEM de la Universidad de Chile, según lo indicado en la norma NCh 935/1. Para efecto del estudio se consideró la relación tiempo-temperatura de cada elemento ensayado. El primer modelo se desarrolló a partir de una serie de regresiones numéricas sobre la información obtenida de los ensayos realizados y permite predecir la temperatura promedio de un perfil de acero expuesto al fuego como una función del tiempo de exposición al fuego, de su masividad y espesor inicial de la pintura intumescente. El segundo modelo tiene como base la fórmula 4.22 del Eurocódigo 3 Parte 1.2, del año 2001, que permite determinar el aumento de la temperatura de la sección transversal de un perfil de acero protegido del fuego con diversos materiales tales como: placas de yeso-cartón, madera, morteros livianos y otros. Esta fórmula no considera la pintura intumescente dentro de las soluciones de protección, por lo que para esta modelación se estudió la forma de incluirla y validar el método. El tercer modelo utiliza un software de elementos finitos llamado COMSOL Multiphysics versión 4.0, Módulo de Transferencia de Calor. Este software simula el comportamiento térmico dinámico considerando la transmisión térmica por conducción, convección y radiación, para determinar las variaciones de temperatura de un perfil de acero protegido con pintura intumescente expuesto a las condiciones de un incendio. Como resultado de este estudio, puede afirmarse que las tres modelaciones numéricas cumplen el objetivo propuesto, dado que permiten reproducir analíticamente y en corto tiempo el comportamiento al fuego por conducción térmica dinámica de los elementos de acero cuando se protegen con pintura intumescente. Los resultados son similares a los obtenidos en ensayos de resistencia al fuego realizados de acuerdo con la norma NCh 935/1 Of 1997.