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.

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.

El presente trabajo muestra el estudio comparativo del proceso de soldadura GTAW, más conocido como TIG, empleado en la unión de planchas de dos milímetros de espesor, de acero estructural ASTM A36. El objetivo principal de esta tesis es el de comparar las características y propiedades de las uniones soldadas con y sin material de aporte utilizando el proceso GTAW. Para el estudio se hicieron cuatro cupones, dos sin material de aporte con una y dos pasadas, y los otros dos cupones empleando el aporte ER70S6 con una y dos pasadas. El estudio de las características y propiedades de los cupones soldados se realizó a través de ensayos de tracción, ensayos de microdureza Vickers, ensayos de doblado y por último metalografía y caracterización microestructural a las probetas obtenidas de los cupones soldados y del material base utilizado. En los ensayos de tracción los resultados de las probetas soldadas sin material de aporte con una pasada alcanzaron ligeramente mayores valores en esfuerzo máximo, en esfuerzo de fluencia y en elongación. En los ensayos de microdureza Vickers las probetas sin material de aporte alcanzaron durezas en el centro de la soldadura similares las probetas soldadas con material de aporte. En los ensayos de doblado, tanto de cara como de raíz, todas las probetas pasaron las pruebas. Sobre la base de los resultados obtenidos se concluyó que para este caso de unión de planchas de acero ASTM A36 de 2 milímetros de espesor mediante soldadura GTAW, se puede utilizar cualquiera de los dos métodos, con material de aporte o sin material de aporte. El proceso sin material de aporte con una sola pasada resulta más ventajoso, pues cumple con las propiedades mecánicas requeridas alcanzando excelentes valores y es beneficioso porque disminuye costos al no utilizar material de aporte y al aumentar la velocidad de soldeo. / Tesis

La presente investigación tiene como objetivo comprobar la factibilidad de uso de una varilla material de aporte, de geometría tubular, en el proceso de soldadura de un acero inoxidable AISI 316L mediante soldadura GTAW. Se elimina de esta manera la necesidad de uso de gas de protección en algunas de las etapas del proceso generando asi un ahorro considerable en la utilización de gas de protección. Para lograr tal cometido, se ha efectuado ensayos electroquímicos para comparar la resistencia a la corrosión de uniones soldadas con material de aporte convencional y el propuesto en esta investigación. Todas las muestras fueron sometidas a ensayos de obtención de potencial de corrosión en circuito abierto y a ensayos potenciodinámicos. Se hallaron así valores como intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión. En base a los resultados obtenidos se ha podido caracterizar cualitativamente las propiedades de la capa pasiva del material. Además de los ensayos electroquímicos, se ha realizado también ensayos de metalografía para poder caracterizar la microestructura de las muestras. Los resultados indican que no existe una pérdida de propiedades anticorrosivas de la unión soldada empleando el material de aporte tubular, todas las microestructuras observadas son adecuadas y los valores obtenidos de velocidad de corrosión e intensidad de corrosión son aceptables, tomando como referencia el metal base AISI 316L cuyos valores de Intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión son respectivamente 3,985 mg/cm2*y y 5,006 um/y (obtenidos en la presente investigación) comparados contra los valores del cordón de soldadura del aporte TG-X 316L 1,881 mg/cm2*y y 2,363 um/y y los valores del material de aporte convencional ExsaTIG2010Mo 2,075 mg/cm2*y y 2,606 um/y, se observa que los valores del material de aporte tubular son tan buenos como los obtenidos para las soldaduras realizadas con material de aporte convencional. Se concluye que es factible la utilización de este material de aporte, particularmente, su mejor utilidad está enfocada en la soldadura de tuberías y tanques, generando así un ahorro considerable en la utilización de gas de protección. / Tesis

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Con el fin de reducir los tiempos de construcción y aumentar la productividad para ahorrar costos en obras de hormigón armado (H.A), se han desarrollado diversos métodos para prefabricar refuerzo de barras de acero, como por ejemplo aquellos que reemplazan las amarras de alambre por puntos de soldadura. La normativa vigente utilizada en Chile para el diseño de estructuras de H.A. sismo-resistentes no permite la soldadura de barras como medio de fijación a la vez que los ingenieros poseen escasa información sobre el efecto de la soldadura por puntos en la resistencia y ductilidad de las barras de acero de refuerzo, así como en su comportamiento ante solicitaciones cíclicas. Por lo tanto, es necesario recabar y generar información con respecto a la práctica ya mencionada. Las investigaciones presentadas en este trabajo en elementos de H.A. con refuerzo prefabricado con puntos de soldadura, así como en probetas de barras de refuerzo con barras transversales soldadas, concluyen que para ciertas aplicaciones y bajo ciertas condiciones el uso de soldadura como medio de fijación podría practicarse en estructuras sismo resistentes. El trabajo experimental incluido en esta memoria consiste en someter probetas de barras de acero soldable (φ16 y φ22) con barras transversales (φ10 y φ12 respectivamente) fijadas mediante un punto de soldadura a ensayos de tracción, y barras de acero soldable (φ16) con una barra transversal (φ10) fijada mediante un punto de soldadura a ensayos cíclicos de amplitud constante (4%) con relación de aspecto Largo/Diámetro=6 (L/D=6) para restringir el efecto del pandeo. Con este protocolo de ensayo se pretende ver en qué medida la soldadura por puntos afecta la resistencia y ductilidad de las barras de acero de refuerzo, así como en la vida a la fatiga de bajos ciclos y capacidad de disipación de energía. Los resultados de los ensayos de tracción revelan que la soldadura por puntos no afecta en mayor medida las propiedades mecánicas del acero de refuerzo. Los resultados de los ensayos cíclicos evidenciaron en primer lugar que no existen mayores diferencias en la vida a la fatiga de bajos ciclos y en la capacidad de disipación energía entre barras de acero soldable y barras tradicionales. En segundo lugar, se observó que barras sin soldadura y barras con crucetas soldadas no presentan grandes diferencias en cuanto a energía disipada y vida a la fatiga de bajos ciclos.

El presente trabajo muestra el estudio comparativo del proceso de soldadura GTAW, más conocido como TIG, empleado en la unión de planchas de dos milímetros de espesor, de acero estructural ASTM A36. El objetivo principal de esta tesis es el de comparar las características y propiedades de las uniones soldadas con y sin material de aporte utilizando el proceso GTAW. Para el estudio se hicieron cuatro cupones, dos sin material de aporte con una y dos pasadas, y los otros dos cupones empleando el aporte ER70S6 con una y dos pasadas. El estudio de las características y propiedades de los cupones soldados se realizó a través de ensayos de tracción, ensayos de microdureza Vickers, ensayos de doblado y por último metalografía y caracterización microestructural a las probetas obtenidas de los cupones soldados y del material base utilizado. En los ensayos de tracción los resultados de las probetas soldadas sin material de aporte con una pasada alcanzaron ligeramente mayores valores en esfuerzo máximo, en esfuerzo de fluencia y en elongación. En los ensayos de microdureza Vickers las probetas sin material de aporte alcanzaron durezas en el centro de la soldadura similares las probetas soldadas con material de aporte. En los ensayos de doblado, tanto de cara como de raíz, todas las probetas pasaron las pruebas. Sobre la base de los resultados obtenidos se concluyó que para este caso de unión de planchas de acero ASTM A36 de 2 milímetros de espesor mediante soldadura GTAW, se puede utilizar cualquiera de los dos métodos, con material de aporte o sin material de aporte. El proceso sin material de aporte con una sola pasada resulta más ventajoso, pues cumple con las propiedades mecánicas requeridas alcanzando excelentes valores y es beneficioso porque disminuye costos al no utilizar material de aporte y al aumentar la velocidad de soldeo.

La presente investigación tiene como objetivo comprobar la factibilidad de uso de una varilla material de aporte, de geometría tubular, en el proceso de soldadura de un acero inoxidable AISI 316L mediante soldadura GTAW. Se elimina de esta manera la necesidad de uso de gas de protección en algunas de las etapas del proceso generando asi un ahorro considerable en la utilización de gas de protección. Para lograr tal cometido, se ha efectuado ensayos electroquímicos para comparar la resistencia a la corrosión de uniones soldadas con material de aporte convencional y el propuesto en esta investigación. Todas las muestras fueron sometidas a ensayos de obtención de potencial de corrosión en circuito abierto y a ensayos potenciodinámicos. Se hallaron así valores como intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión. En base a los resultados obtenidos se ha podido caracterizar cualitativamente las propiedades de la capa pasiva del material. Además de los ensayos electroquímicos, se ha realizado también ensayos de metalografía para poder caracterizar la microestructura de las muestras. Los resultados indican que no existe una pérdida de propiedades anticorrosivas de la unión soldada empleando el material de aporte tubular, todas las microestructuras observadas son adecuadas y los valores obtenidos de velocidad de corrosión e intensidad de corrosión son aceptables, tomando como referencia el metal base AISI 316L cuyos valores de Intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión son respectivamente 3,985 mg/cm2*y y 5,006 um/y (obtenidos en la presente investigación) comparados contra los valores del cordón de soldadura del aporte TG-X 316L 1,881 mg/cm2*y y 2,363 um/y y los valores del material de aporte convencional ExsaTIG2010Mo 2,075 mg/cm2*y y 2,606 um/y, se observa que los valores del material de aporte tubular son tan buenos como los obtenidos para las soldaduras realizadas con material de aporte convencional. Se concluye que es factible la utilización de este material de aporte, particularmente, su mejor utilidad está enfocada en la soldadura de tuberías y tanques, generando así un ahorro considerable en la utilización de gas de protección.