Ingeniera Civil / Este trabajo de título estudia de forma experimental el comportamiento de uniones viga-columna de marco rígido en acero a escala real, bajo condiciones de carga cíclica. El tipo de conexión utilizada para materializar dicha unión es la llamada DST (Double Split Tee), que corresponde a una conexión apernada parcialmente rígida. Ésta fue propuesta por FEMA en el año 2000 en el marco de la investigación llevada a cabo por el SAC Steel Project sobre conexiones de momento, después de las fallas frágiles que éstas experimentaron durante el terremoto de Northridge de 1994, EEUU. La conexión DST consiste en un par de perfiles T, o T-stubs, que conectan mediante pernos ambas alas de la viga con el ala de la columna. Su proceso de precalificación se llevó a cabo para T-stubs elaborados a partir de secciones laminadas, cuya disponibilidad es aún limitada en varios países, incluyendo Chile, y cuyo rango de relación de espesores entre alma y alas es acotado. Estas razones conllevaron a estudiar el uso de perfiles T soldados como una alternativa en la conexión DST, considerando que brindan una mayor libertad de dimensionamiento y un mayor aprovechamiento de material. Se ensayaron tres uniones viga-columna utilizando T-stubs soldados, cuyo diseño tuvo como énfasis lograr un comportamiento dúctil, estable, y que permitiera determinar su capacidad sísmica. Las fallas inducidas en estos especímenes fueron: (a) plastificación en la conexión y (b) formación de rótulas plásticas en la viga. Durante los ensayos, los especímenes se comportaron según lo pronosticado, presentando la respuesta dúctil esperada y sin daño en las soldaduras de los T-stubs, validando el uso de las recomendaciones de diseño actuales para este tipo de conexión cuando se utilizan perfiles T soldados. Los datos registrados indican que el efecto de apalancamiento experimentado por las alas de los T-stubs y el desarrollo de rótulas plásticas en las vigas son los mecanismos de falla que más contribuyen a la disipación de energía en la conexión. Finalmente, los tres especímenes cumplen con los requerimientos de resistencia para marcos rígidos especiales (SMF), debido a que fueron capaces de sostener una deformación angular entre piso de 0,04 radianes y de alcanzar una resistencia superior a un 80% del momento plástico de la viga para esa deformación. Esta investigación se realizó gracias al financiamiento otorgado por el proyecto FONDECYT N° 1140628.

Ingeniera Civil / El objetivo de este trabajo es diseñar una estructura de soporte de sifón de captación de agua mar, utilizando las disposiciones sísmicas de la norma NCh2369 y paralelamente con ASCE 7, obtener los costos de inversión de cada estructura y comparar los resultados obtenidos entre ambas. La estructura corresponde a un marco arriostrado excéntricamente por pilotes, para soportar la tubería. En la dirección transversal posee marcos excéntricos, y al final se ubican dos torres de succión de agua de mar. La metodología consiste en diseñar la estructura en SAP2000, con las solicitaciones definidas a partir de ambas normas, verificar para obtener los factores de utilización de cada elemento y determinar el costo de inversión que implicaría un proyecto de esta envergadura. Se utiliza un factor de reducción de la respuesta R igual a 3.5 y factor de amortiguamiento 3% para el diseño con NCh2369, obtenidos de la actualización de la norma NCh2369 en desarrollo. Para el diseño de ASCE 7-10 se utiliza factor de reducción de la respuesta R=4 y factor de amortiguamiento igual a 5%. El espectro de aceleraciones utilizado en el diseño se obtiene de un estudio de riesgo sísmico en Mejillones con SDS=1.35 g, SD1=0.5 g y TL=1.8 s. La estructura diseñada con norma ASCE 7-10 resulta de menor resistencia sísmica que el diseño con NCh2369Of2003, por ende se produce una situación de incumplimiento del diseño sísmico con los requisitos mínimos de la normativa legal exigida en el país. Respecto a la diferencia en cuanto a costo de inversión, la estructura diseñada con ASCE 7-10 resulta un 10% más económica que el diseño obtenido con NCh2369Of2003, debido a que esta última requiere mayor cantidad de acero.

Este proyecto aborda un edificio diafragmado. Su análisis y diseño se aborda desde los criterios que señala la practica del diseño norteamericano. Las particularidades del diseño en acero en este tipo de estructuras deja en claro el dicho que un estructural de acero es, en esencia, un detallista y creativo. Este proyecto aborda algunos aspectos de este problema mediante la aplicación práctica de un modelo estructural, donde el material empleado sea el acero. El análisis se ejecutará según lo que señala el Código Uniforme de Edificios 1997(UBC97) y el diseño se hará tomando lo indicado por el AISC-LRFD y las provisiones sísmicas del mismo instituto del año 1999. En el análisis se buscará controlar las deformaciones y establecer la regularidad del sistema estructural. De igual forma, al estar trabajando con un sistema dual, se asegurará que los pórticos se lleven al menos el 25% de la fuerza sísmica. En el diseño se aplican las provisiones sísmicas para el sistema empleado contra cargas laterales. Además, se presenta el diseño de una conexión a momento que emplea el sistema “hueso de perro”.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / En este trabajo de tesis se presenta un estudio de fenómenos cinéticos que tienen lugar durante el proceso de corrosión temprana de acero al carbono AISI 1020 en soluciones (neutras) cloradas y su dependencia con la rugosidad. La cinética de corrosión se determinó mediante el análisis de curvas corriente/potencial obtenidas por barrido lineal de potencial a una velocidad de 1 mV s−1 aplicado a un electrodo rotatorio de acero al carbono en una solución acuosa de NaCl con concentración en el rango de 0,01 a 0,1 M. Los resultados muestran que la presencia de oxígeno aumentó la corriente de corrosión (i_corr) y desplazó el potencial de corrosión (E_corr) a potenciales más positivos, el incremento de la velocidad de rotación del electrodo aumentó la i_corr y la corriente límite para la reducción de oxígeno, y el aumento de la rugosidad desplazó el E_corr a potenciales más negativos y aumentó la i_corr. Un estudio morfológico asociado a los procesos iniciales de la corrosión de acero al carbono AISI 1020 en solución 0,02 M de NaCl y pH neutro (~6,85) consistió en el registro de una serie temporal de microfotografías in-situ durante la aplicación, sobre el electrodo de trabajo, de transientes potenciostáticos de densidad de corriente resultante de un pulso escalón de potencial anódico desde un potencial de reposo hasta 0 V vs. EHE. El análisis de los resultados obtenidos demostró que la densidad de corriente asociada a la disolución anódica del electrodo de acero al carbono AISI 1020 se puede separar en dos componentes: uno correspondiente al proceso de nucleación y crecimiento de corrosión por picaduras (i_p ) y otro relacionado con el proceso de nucleación y crecimiento de un producto de corrosión insoluble (i_ox ), que en este caso correspondería a un hidróxido de hierro hidratado (Fe(OH)2 xH2O). A partir de los resultados experimentales se propuso un modelo matemático, basado en la teoría de electronucleación y crecimiento de metales sobre un sustrato, para caracterizar de forma independiente la densidad de corriente transiente asociada a cada uno de los procesos de corrosión identificados y su dependencia con la rugosidad. Así, la superficie menos rugosa presentó una mayor tendencia a la formación de picaduras mientras que una superficie con mayor rugosidad presentó una corrosión influenciada principalmente por la formación de parches de (Fe(OH)2 xH2O) en la superficie. Finalmente, un modelo mecanístico se propuso para ilustrar la corrosión observada sobre el acero.

La determinación de la dureza en los aceros tratados térmicamente es complicada, porque depende de la composición química, velocidad de enfriamiento, etc. La dureza en revestimientos duros obtenidos por soldadura eléctrica sobre una base de aceros de alta aleación es aún más complicada, porque depende de las variables como: composición química, profundidad del revestimiento, microestructura, temperatura alcanzada durante el proceso de soldadura, profundidad del depósito, calor aportado, velocidad de enfriamiento, tiempo de enfriamiento, etc. A pesar de que diversos autores han realizado muchos estudios, no es posible todavía predecir la dureza para las diferentes capas que, se forman desde el núcleo hacia la superficie en un cordón de soldadura formado sobre un acero de alta aleación considerando la influencia de todos los parámetros. En el presente trabajo de investigación se demuestra que en base al modelo “ULIRAM” es posible predecir nuevas composiciones químicas para materiales de aporte, para ello se han preparado probetas con el material de aporte ASM 1ª con 1.8% de aleación aplicado independientemente sobre los materiales base de ASM 1B con 10.60% y 11.30% de aleación, el efecto del carbono, cromo, profundidad de soldadura se ve reflejado en los modelos matemáticos “ULIRAM-1 y ULIRAM-2 desarrollados con datos experimentales. Estos modelos permiten calcular la dureza del cordón de soldadura en función de la cantidad de carbono, cromo y la profundidad del depósito y hacer predicciones para valores que no se han podido medir. La validez de los modelos serán evaluados teniendo como base el ASM 1B, 10.60% de aleación y ASM, 11.30% de aleación con 3 profundidades y sus correspondientes composiciones químicas. Con la ayuda del modelo ”ULIRAM” será posible iniciar estudios en la fabricación de nuevos materiales de aporte. Los modelos matemáticos de los Nuevos Materiales de Aporte ULIRAM-1 y ULIRAM-2, obtenidos con el software statgraphics plus y simulados con el software Matlab son: Material de Aporte ULIRAM-1: HV igual 129.662 + 920.672%C - 53.5243%Cr + 52.9418X con un coeficiente de correlación de 99.93%. Material de Aporte ULIRAM-2 HV igual 128.815 + 1110.99%C - 76.951%Cr + 43.5185X con un coeficiente de correlación de 96.76%. / The determination of the hardness in the steels tried thermally is complicated, because it depends on the chemical composition, cooling speed, etc. The hardness in hardfacing alloys obtained by electric welding on a base of steels of high alloy is even more complicated, because it depends of the variables as: the chemical composition, depth of the hardfacing, the structure, the temperature reached during the welding process, depth of the hardfacing, contributed heat, cooling speed, time of cooling, etc. Although diverse authors have been carried out many studies, it is not possible to predict the hardness for the different layers that, they are formed from the nucleus toward the surface in a welding formed on a steel of high alloy considering the influence of all the parameters. In the present investigation work is demonstrated that based on the pattern “ULIRAM” it is possible to predict new chemical compositions for welding, for that which was necessary to prepare test with the alloy ASM 1A with 1.8 alloy% applied independently on the materials base of ASM 1B with 10.60% and 11.30 alloy%, the effect of the carbon, chromium, welding depth to obtain the mathematical models for “ULIRAM-1 and ULIRAM-2 developed with experimental data. These models allow to calculate the hardness in function of the quantity of carbon, chromium and the depth of the hardfacing and to make predictions for values that have not been possible to measure them. The validity of the models will be evaluated having like base the ASM 1B, 10.60 alloy% and ASM, 11.30 alloy% with 3 depths and its corresponding chemical compositions. With the help of the pattern “ULIRAM” it will be possible to begin the production of new materials for hardfacing. The mathematical models for New Materials for hardfacing ULIRAM-1 and ULIRAM-2 obtained with the software statgraphics plus and feigned with the software Matlab are: Welding ULIRAM-1: HV igual 129.662 + 920.672%C - 53.5243%Cr + 52.9418X coefficient of correlation igual 99.93%. Welding ULIRAM-2 HV igual 128.815 + 1110.99%C - 76.951%Cr + 43.5185X coefficient of correlation igual 96.76%.

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.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Química / Hidrolatina de Chile SpA / 10/12/2020

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / En este trabajo se realiza una implementación de la metodología IET (Técnica de excitación a un impulso) para una muestra dentro de un horno, con la finalidad de medir sus propiedades elásticas en un rango amplio temperaturas. Determinar las propiedades elásticas de un material, como el módulo Young y el coeficiente de Poisson, es importante por muchos motivos. Es esencial para el diseño estructural, pero también permite establecer el desempeño de nuevos materiales, comprobar la calidad de un proceso de manufactura y puede servir en el monitoreo de salud estructural. En este trabajo se comienza estableciendo los antecedentes necesarios para comprender la teoría detrás de esta propuesta, incluyendo otros métodos utilizados para medir propiedades elásticas. Para la implementación del método se desarrolla una estructura para excitar la muestra mediante un golpe, de esta forma obtener mediante el uso de un micrófono tipo sonda de alta sensibilidad el registro del sonido el cual serán utilizadas para el cálculo del módulo de elasticidad. Para la validación del diseño se realiza la medición de dos materiales con propiedades elásticas ya conocidas con el método IET, estos son cobre y acero inoxidable 316. Finalmente se obtiene el resultado del módulo elástico del acero inoxidable 316 para un rango amplio de temperatura, obteniendo de esta forma la curva del módulo de elasticidad en función de la temperatura, de esta forma validando el sistema excitador.

En el presente trabajo se plantea reducir el consumo de zinc aplicando como herramienta de mejora la metodología Lean Six Sigma. Se desarrollan las fases de definición, medición, análisis y mejora, utilizando herramientas de Lean Manufacturing y Six Sigma. En la fase de definición se identifica el problema principal del área de galvanizado mediante una matriz de enfrentamiento que considera una serie de factores para cada uno de los problemas encontrados, dando como principal problema el alto consumo d zinc. Además, se elabora el Proyect Charter, la voz del cliente, los diagramas de proceso y el cronograma de trabajo. En la fase medición se describe la situación actual del proceso a través del mapa de flujo de valor, se identifican las variables de entrada-salida de cada uno de los procesos del área de galvanizado para seleccionar las variables críticas del proceso que influyen en el problema principal y se evalúa el costo de la no calidad. Se emplea la prueba R&R, gráficos de control y el análisis de la capacidad del proceso para obtener la situación actual del proceso en estudio. La fase analizar se divide en dos grupos: análisis del proceso y análisis de datos. En el primer grupo se identifican los desperdicios en base al mapa de flujo de valor y las oportunidades de mejora a través del uso de las herramientas de lean manufacturing, donde se hace un planteamiento de la situación actual. En el segundo grupo se efectúa el análisis de varianza (ANOVA) para cada una de las variables correspondientes a este grupo, donde se obtienen que la longitud de inmersión en la tina de zinc (m) y la velocidad de recogido (m/min) son variables causa raíz que influyen en el problema principal. La fase mejorar es la última que se desarrolla y se divide en dos grupos: mejoras utilizando herramientas de Lean Manufacturing y Six Sigma. En el primer grupo se desarrolla el planteamiento de la mejora propuesta por cada herramienta analizada en la fase anterior y su beneficio. En el segundo grupo se desarrolla el diseño de experimentos para las dos variables que influyen en el problema principal, analizadas en la fase anterior. De esta manera se obtienen los valores de las variables que optimizan el valor de la capa de zinc a 274.7 g/m2. Finalmente la evaluación económica nos ofrece los beneficios económicos alcanzados luego de ejecutarse la fase de mejora. / Tesis

El tema comprende el análisis y diseño de un edificio multifamiliar en la ciudad de Lima sobre un terreno de 446 m2. El edificio tiene 4 pisos y 1 semisótano. El área construida total del proyecto es de 1730.13 m2. El sistema estructural es en base a pórticos de acero con conexiones viga-columnas simples y arriostres especiales concéntricos para tomar el sismo. Todo el sistema estructural será en acero estructural ASTM-A572 Gr50 ó A992. Los techos son aligerados prefabricados FIRTH. Para la cimentación, se tiene una capacidad del terreno de 4 kg/cm2, se diseña usando zapatas aisladas y combinadas. Se desarrolló primero un predimensionamiento de la estructura, se diseña las vigas y columnas por cargas de gravedad, luego se hace un análisis estático con los perfiles seleccionados y después un análisis estructural para hallar los perfiles usados para los arriostres sísmicos. Luego se desarrolla un modelo tridimensional para hacer el diseño por cargas de gravedad y de sismo. Los pisos fueron asumidos como diafragmas rígidos con 3 grados de libertad. El proceso de análisis y diseño se realizó siguiendo la norma E.090 así como las especificaciones del AISC 360-10 y las consideraciones de las Seismic Provisions del AISC-341-10 para los elementos con responsabilidad sísmica. Se realizó también un presupuesto para poder comparar el costo contra un edificio de concreto armado. / Tesis