En la presente investigación se estudia el comportamiento a la fractura de componentes mecánicos bidimensionales sometidos a cargas cíclicas. El trabajo tiene como objetivo general implementar un procedimiento flexible, basado en simulación numérica, capaz de analizar el crecimiento de fisuras por fatiga en modo mixto I+II y se centra en el estudio de un acero de alta resistencia denominado comercialmente Chronit T1-500 (DIN W N°: 1.8721). La investigación tiene una componente experimental muy importante, a través de la cual se realiza una caracterización completa del material estudiado. Para obtener datos experimentales relevantes para la posterior implementación del modelo numérico, se diseñaron probetas especiales tipo TDCB, capaces de capturar trayectorias suficientemente largas y curvadas, representativas del modo mixto. En el trabajo se detalla todo el proceso de diseño, fabricación y ensayo de las probetas utilizadas, así como las técnicas y equipos empleados para medir la trayectoria de la fisura y sus parámetros de crecimiento, dentro de ellos, un equipo pulsador de alta frecuencia y la técnica DIC, en combinación con software CAD. La metodología experimental desarrollada constituye uno de los principales aportes del trabajo. La componente numérica de la investigación se basa en el método XFEM, existente en la plataforma utilizada ANSYS Mechanical APDL. Para implementar el procedimiento se desarrollaron algoritmos y escribieron códigos en el lenguaje propio de la mencionada plataforma. En este proceso, se estudiaron los parámetros más influyentes en la precisión de los resultados y se establecieron los criterios para el cálculo de los factores de intensidad de tensiones. Asimismo, fue necesario resolver dos problemas críticos del método XFEM: la tendencia de la fisura a propagar dos veces por el mismo elemento y la tendencia de la fisura a pasar por un nodo, situaciones no admitidas en el software utilizado. El procedimiento implementado permite utilizar tres criterios diferentes para determinar la dirección de propagación de la fisura, un modelo de crecimiento y dos criterios diferentes para determinar el rango del factor de intensidad de tensiones equivalente. Adicionalmente, existe la posibilidad de añadir fácilmente otros criterios y modelos nuevos, lo que constituye otro importante aporte para esta y futuras investigaciones. La ecuación de NASGRO es el modelo de crecimiento implementado que ofrece mejores resultados. Sin embargo, la obtención de los cuatro parámetros que lo definen es una tarea compleja. En este sentido, se desarrolló e implementó un novedoso algoritmo para la calibración de dicho modelo, basado en datos experimentales y resultados numéricos. El procedimiento numérico se validó con los resultados experimentales de cinco probetas tipo TDCB, obteniéndose una excelente correspondencia. Finalmente, se aplicó con éxito en el análisis de dos probetas tipo TDCB con diferentes espesores y en una palanca acodada usando dos materiales diferentes.

Los aceros inoxidables dúplex están siendo utilizados en diversas aplicaciones tales como plantas de generación de energía, instalaciones para desalinización y construcciones marinas, debido a sus excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión; los aceros inoxidables híper dúplex, han sido desarrollados para aplicaciones extremas como en intercambiadores de calor donde las generaciones anteriores no alcanzan a cubrir los requerimientos solicitados, sin embargo, no han sido estudiados aún con detenimiento respecto a la variación de estas propiedades frente al ciclo térmico generado por la soldadura y la influencia de los gases de protección. El objetivo de la presente investigación es evaluar la influencia de las mezclas de gases Ar+2%N2, Ar+5%N2 y N2+10%H2, sobre las propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión del acero inoxidable híper dúplex UNS S32707, a través de la ejecución de líneas de fusión longitudinales en tuberías de 25,4 mm. de diámetro. Según la metodología experimental, inicialmente se llevó a cabo la caracterización del material base a través de ensayos mecánicos, análisis químico y evaluación metalográfica; luego se procedió con la caracterización de la zona fundida, mediante inspección visual y registro fotográfico, propiedades mecánicas a tracción, ensayo metalográfico, ensayo de dureza, análisis de la fractura por microscopía electrónica de barrido y microanálisis químico por espectrometría de energía dispersiva de rayos X (EDS). Por otro lado, se llevó a cabo la predicción y cuantificación de las fases presentes en las zonas de fusión basada en modelos empíricos de predicción mediante los diagramas de Espy, Outokumpu (Schaeffler-De Long modificado), WRC-92, McCowan y Olson; y la medición a través de ferritometría, método estereológico (de acuerdo a ASTM E562-11) y difracción de rayos x (DRX). Finalmente, se evaluaron las uniones soldadas mediante ensayos de corrosión de acuerdo a la norma ASTM G48-11 (Método C), y se caracterizaron las muestras corroídas por macrografía y metalografía. Como resultado del presente trabajo se ha concluido que la mezcla Ar+2%N2, fue la que presentó mejor comportamiento en referencia a propiedades mecánicas (más cercanas a las del material base), balance de fases ferrita-austenita, composición química (mayor número PREN), y menor pérdida de peso en los ensayos de corrosión; los modelos empíricos propuestos por Espy y Outokumpu demostraron ser los más apropiados para ser utilizados con aceros inoxidables híper dúplex, debido a que muestran la mejor correlación comparados con los valores de ferrita medidos mediante ferritometría y el método estereológico. / Tesis

En el presente trabajo se estudió la soldabilidad de una unión disimilar formada por el acero estructural ASTM A36 y la aleación de aluminio AA5052-H34. Las uniones disimilares obtenidas no lograron alcanzar la resistencia mecánica mínima indicada en el código AWS B 2.1 que establece que este tipo de uniones como mínimo deben alcanzar 170 MPa de resistencia a la tracción. En esta investigación los mejores resultados obtenidos alcanzaron los 86 MPa de resistencia a la tracción, representando el 50,6% de lo requerido por el código. De los resultados se determinó que no es posible obtener uniones, entre el acero estructural ASTM A36 y la aleación de aluminio AA5052-H34, empleando un solo metal de aporte, pues se presentan problemas de soldabilidad básicamente entre el aporte y el acero. Se hace necesario realizar el proceso de enmantequillado o buttering en el lado del acero mediante el electrodo Cu-8Al. Luego de realizado el buttering, para la elaboración de los cupones de soldadura disimilares se emplearon diversos materiales de aporte y procesos de soldadura en la búsqueda de un procedimiento de soldadura que cumpla con lo estipulado en el código AWS B2.1. Para el desarrollo de este trabajo, se emplearon los procesos de soldadura más comunes en el medio como SMAW, GMAW y GTAW. El procedimiento de soldadura con el que se obtuvieron las mejores propiedades mecánicas fue el realizado mediante el buttering a cinco pasadas mediante el proceso SMAW (62 A, 25 V) y realizando la unión con el proceso GMAW usando un aporte de Al-5Si (15.4 V, 105 A). Estas uniones no cumplieron lo requerido por el código en resistencia mecánica, ni en el ensayo de doblado, pues durante ambos ensayos se produce desprendimiento del buttering y el metal de aporte. En el barrido de durezas realizado a la sección transversal del cordón, en las uniones mencionadas, se apreció que no existe mayor variación en los valores de dureza encontrados en las ZAC de ambos metales, lo que demuestra que se evitó la formación de zonas duras.

El hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) es un material que recientemente ha venido desempeñando un papel de importancia en la industria de la construcción; es el resultado de adicionar fibras cortas distribuidas aleatoriamente al hormigón convencional. Presenta ventajas estructurales que se manifiestan principalmente en estado fisurado, aportando mayor resistencia residual y una rotura más dúctil. Diferentes autores y normativas europeas han estudiado el comportamiento del HRFA, determinando las propiedades mecánicas y proponiendo diferentes modelos de comportamiento. Sin embargo, son pocas las investigaciones cuyo enfoque principal es la simulación o reproducción del comportamiento de este material a través de programas computacionales; atribuido probablemente a la geometría poco convencional de las estructuras fabricadas con HRFA. El principal objetivo de la presente teis doctoral es definir un modelo numérico que permita simular el comportamiento pre y post fisuración de elementos de HRFA empeleando un programa comercial. Para lo cual, se ha realizado una revisión de la literatura científica referente a los modelos de comportamiento del HRFA, y su simulación, se ha planteado un estudio experimental y numérico, y se han extrapolado los resultados a otras calidades de hormigón. En el estudio experimental se analiza el comportamiento de elementos que presentan diferentes estados tensionales, como lo son probetas prismáticas, paneles circualres y placas delgadas. Los dos primeros elementos son propuestos por normativas europeas y americanas; mientras que, los ensayos de las placas delgadas no son normalizados. Para el desarrollo del estudio numérico, se utiliza el programa comercial de elementos finitos ANSYS V11, en el que se simulan los elementos ensayados experimentalmente usando un elemento finito específico para materiales frágiles y, modificando los parámetros que tiene el programa por defecto para considerar el efecto de las fibras. / Núñez López, AM. (2011). Análisis numérico-experimental de elementos de hormigón reforzado con fibras de acero [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10360 / Palancia

En los últimos años, el uso de estructuras metálicas con perfiles tubulares ha experimentado un notable aumento debido a su comportamiento estructural y su aspecto estético en las construcciones. Como resultado, se han desarrollado normativas para regular el dimensionamiento y comportamiento de las uniones de este tipo de perfiles estructurales. Los programas de análisis por elementos finitos se han convertido en herramientas poderosas para simular y optimizar el comportamiento de las estructuras. En este trabajo, se presenta un estudio numérico de uniones soldadas tipo K con espaciamiento, utilizando perfiles tubulares de acero de sección cuadrada en las diagonales y el cordón. Se desarrollaron modelos numéricos con un estudio de refinamiento de malla y condiciones de borde para determinar la configuración más eficiente. Los modelos se calibraron utilizando ensayos experimentales de autores citados en la bibliografía, y se llevó a cabo un estudio paramétrico variando el espaciamiento entre las diagonales y el material de los perfiles disponibles en el mercado nacional. Se compararon las tensiones máximas antes de la falla según los criterios establecidos por la normativa. En general, los modelos calibrados mostraron una excelente correlación con los ensayos experimentales, validando el estudio paramétrico de las uniones que permiten identificar configuraciones seguras de uniones tubulares, optimizando el proceso de diseño y evitando costosos ensayos experimentales. Los resultados obtenidos demostraron que las uniones con menor espaciamiento son más resistentes.

Chile es uno de los países con más alta tasa de actividad sísmica en el mundo, por esta razón, se necesitan estrategias para mejorar el comportamiento de las estructuras frente a un sismo. El presente trabajo, trata sobre el análisis del comportamiento de una estructura de acero de 10 pisos, provista de un tipo de disipador friccional de energía sísmica llamado Sloted Bolted Connection (SBC). Estos estudios se realizaron en base a un proyecto de norma para el análisis de estructuras provistas de disipadores pasivos de energía, que en estos momentos está siendo desarrollada. El objetivo principal de este trabajo es determinar las reducciones en aceleraciones, velocidades y desplazamientos de la estructura debido a la incorporación de los dispositivos SBC. Además, se realizó una comparación de éstos resultados, con aquellos obtenidos tras la incorporación a la estructura de otros tipos de disipadores (ADAS, viscoelásticos y de marcos con arriostramiento excéntrico). Todo el análisis del desempeño de los disipadores SBC, y el estudio de los sistemas estructural y disipador, fue realizado mediante un modelo computacional en el programa de análisis no lineal SAP2000. Al analizar los resultados obtenidos, se concluye que los dispositivos SBC reducen efectivamente los índices de aceleraciones, velocidades y desplazamientos en la estructura. Al realizar la comparación entre los resultados obtenidos mediante los distintos tipos de dispositivos, se puede notar que son bastante similares, pero si se toma en cuenta la facilidad de construcción, la disponibilidad de materiales componentes, su fácil montaje, simplicidad de diseño, durabilidad y facilidad de monitoreo, hacen que la aplicación de los SBC sea la mejor alternativa para la realidad nacional.

Ingeniero Civil / Esta memoria de título presenta un método de control sobre los procesos del acero de refuerzo del hormigón armado, desde su diseño hasta su instalación en obra, utilizando la plataforma tecnológica BIM. El trabajo defiende el uso de esta plataforma como medio para reducir las pérdidas de material, los errores en la instalación y las demoras asociadas a la falta de comunicación entre las entidades involucradas en el manejo del acero de refuerzo. En primer lugar, se identifican los sujetos que participan de los diferentes procesos del ciclo del acero, y luego, se presenta una investigación dividida en dos etapas. La primera etapa visualiza cómo se controla en la actualidad el proceso del acero de refuerzo, para lo cual se estudia el funcionamiento de algunas empresas y las complicaciones que éstas experimentan en el trabajo con los demás actores involucrados. La segunda parte de la investigación busca conocer la visión de las diferentes entidades al presentarles las ventajas de la implementación de la tecnología BIM y conocer sus aspiraciones acerca de esta herramienta. Con la ayuda de un modelo asociado a la plataforma tecnológica BIM, se conoce el funcionamiento de los flujos de entrada y salida de la información y, de esta forma, se ingresan los datos que permitan extraer reportes útiles para las partes. Como la plataforma BIM es una herramienta que promueve la participación en conjunto, se destacan aspectos básicos como redes de comunicación, participación activa, la detección temprana de errores e interferencias. También se instruye a las diferentes entidades para que generen sus propios reportes a partir del modelo presentado. Luego de la investigación, y partir de la información proporcionada por las empresas, se diseña el sistema de control del acero de refuerzo. Para ello, en primer lugar, se identifican las actividades críticas, los eventos de riesgo asociados y los respectivos criterios de decisión; además, se incluyen creaciones de Checklist (hojas de chequeo de actividades) para hacer un seguimiento del material. Por último, se añade un Diagrama de Flujo para visualizar y entender mejor los procesos planteados. Posteriormente, y como una manera de optimizar el mecanismo de control planteado, se sugieren algunas mejoras locales en cada una de las áreas y se invita a la investigación de nuevas metodologías, asociadas a la plataforma tecnológica BIM, para implementar mejoras globales al método de control aquí presentado. Al ser esta investigación general y comprender al conjunto de participantes de los procesos del acero de refuerzo del hormigón armado, no profundiza en ninguno de ellos en particular. No obstante, este trabajo de título deja abierta la posibilidad de mejorar la metodología propuesta a través de la interiorización en alguna de las entidades abarcadas en este estudio.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 27/5/2019. / Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / Sorena, es una empresa con 74 años en el mercado, que fabrica Repuestos Industriales de Bronce (RI) y Reacondicionamiento (Reacond.) de Equipo Minero, con ventas anuales de US$20 millones. Durante los últimos años, la productividad ha disminuido, se han perdido contratos y los costos han aumentado, como consecuencia, las utilidades son cada vez menores y con un ROI cercano a cero. El presente trabajo, expone una estrategia de crecimiento sustentable para los próximos 5 años, para poder duplicar la facturación actual sin disminuir los márgenes de los negocios. La metodología propuesta, se enfoca en cubrir todas las dimensiones del negocio, para analizar tanto del entorno industrial como de la gestión interna, desde el liderazgo hasta la ejecución, utilizando herramientas como Porter, FODA , Cadena de Valor, AS IS , TO BE , finalizando con el desarrollo de un plan estratégico y un Balance Scorecard (BSC) con sus respectivos proyectos estratégicos. De acuerdo a los resultados obtenidos, se pudo determinar que los RI poseen un 60% de Market Share (las importaciones son un 27%) contra un 25% del Reacond. Las ineficiencias del proceso productivo (con un 50.4% de cumplimiento al cliente), la antigüedad de la maquinaria y una oferta de valor poco conocida, permite que otros actores ingresen al mercado. La alta tasa de rechazo (25%) e ineficiencia, sumado a un alto costo fijo, puede ser reducida al utilizar tecnologías que estén presentes en el mercado. Por lo tanto, existe un crecimiento potencial que se debe enfocar en 3 estrategias con un costo estimado de MM$2.800.- Comercial: se define el target objetivo, la oferta de valor, los canales de venta, un programa de fidelización, marketing y promoción, para alcanzar los objetivos propuestos. Operacional: Reducción de personal por el cambio tecnológico, adquisición de maquinaria, automatización y estandarización de procesos, permiten alcanzar cuotas de producción superiores con una disminución de rechazos (4%) y una respuesta de un 90%. Personal: Alineamiento de las gerencias y jefaturas, con un programa de incentivo asociado a los indicadores estratégicos del BSC. El proyecto posee un VAN de MM$2.543, con una tasa exigida de un 10% y una TIR de un 30%. El EBITDA crece desde los MM$1700 a MM$4546 anuales durante este período. Por último, este trabajo servirá como base, para determinar las acciones a seguir, tomando en consideración las estrategias mencionadas, en pro de conseguir los resultados buscados. Como toda industria, se deben cuestionar los procesos y adecuarlos a la realidad del mercado, para contar con otros 74 años de historia.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Realiza el cálculo de un sistema de mitigación para evitar la flotabilidad de la tubería de acero al carbono en la instalación de redes de gas natural, en un terreno que presenta alto nivel freático. Se desarrolla en el contexto de la masificación de redes de acero para el trasporte de gas natural para el uso industrial en la región de Lima. El nivel freático se encuentra a una profundidad relativamente pequeña en relación al nivel del piso terminado, esto se da porque el suelo se encuentra cercano al mar, ríos, lagunas o cerca de suelos donde la tierra se encuentre expuesto al agua permanentemente. El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. Al realizar los cálculos se determina que la fuerza de empuje es mayor al peso de la tubería de acero al carbono. En consecuencia, existe flotabilidad de la tubería, bajo estas condiciones se propone realizar un sistema de mitigación para evitar la flotabilidad de la tubería. El sistema consiste la instalación de lastres de concreto, que serán ubicados sobre la tubería a lo largo de la red instalada. Estos lastres de concreto sirven como contrapeso para evitar la flotación de la tuberia. Dentro de la monografía se considera el cálculo de la tubería de acero a utilizar (diámetro y espesor), pues solo se cuenta con el dato del consumo o caudal solicitado por el cliente. Calculado el diámetro y espesor, se puede seleccionar la tubería en el catálogo del fabricante. También se considera el suministro e instalación de revestimiento de tuberías, ya que es conveniente mencionarla en vista que es importante la protección de la tubería ante la corrosión, por contacto con el agua, adicional se menciona la selección de la protección catódica, que consiste en la instalación de un electrodo de sacrificio para evitar la corrosión de la tubería. / Trabajo de suficiencia profesional

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / En este trabajo de título se presenta el estudio numérico en base a elementos finitos de una conexión a momento tipo End-Plate , la cual consiste en una placa de acero soldada a la sección transversal de la viga, donde la unión se produce al apernar la placa a la columna solo que en este caso la placa se conectará a una plancha unida a placas de continuidad instaladas en el alma de la columna, a diferencia de una unión por eje fuerte en que la placa End-Plate es apernada a las alas y no por la zona del alma. Para llevar a cabo el diseño de dicha conexión, en el programa de análisis estructural ETABS 2016 se modeló un edificio de oficinas de 4 pisos de altura compuesto por marcos a momento ubicado en Santiago, Chile, y su diseño fue hecho de acuerdo a lo establecido por la norma NCh433 Diseño sísmico de edificios y por las especificaciones AISC 341 y AISC 360. Con los perfiles vigas y columnas obtenidos, se diseña la conexión de acuerdo a la norma AISC 358-16 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications debido a que la conexión End-Plate está precalificada para su uso y la unión propuesta pretende ser análoga a una unión por eje fuerte. Finalizado el diseño, en el programa de elementos finitos ANSYS v17.2 se lleva a cabo el estudio numérico y consiste en el análisis de 4 configuraciones de la conexión, bajo diferentes niveles de carga axial, sometidos a desplazamientos controlados cuya aplicación se hace de acuerdo al protocolo de carga establecido en AISC 341-16 con el objetivo de identificar zonas de falla y de verificar que se cumpla la filosofía de diseño empleada en el diseño de la conexión. Al analizar los resultados obtenidos es posible observar que la conexión propuesta para uniones por eje débil presenta un comportamiento semi-rígido según lo definido en la norma AISC 341-16 y además provoca una disminución en la rigidez de aquellas vigas que llegan a la columna por el eje fuerte debido a plastificaciones locales observadas en las alas y alma de la columna a medida que se incrementa el número de vigas que llega al nodo de conexión y el nivel de carga axial. Sin embargo, a pesar de que se cumple con el requisito de resistencia mínima para que la conexión pueda ser utilizada en marcos especiales a momento, se observan plastificaciones locales en los alrededores de la zona panel de la columna cuando se conecta más de una viga en la zona de unión, lo que lleva a proponer para futuras investigaciones el análisis de implementación de otros métodos de rigidización de dicha zona para evitar que la columna incursione en rango inelástico o bien llevar a cabo estudios de desempeño sísmico de otras conexiones pre-calificadas cuando son implementadas por eje débil para ampliar la gama de conexiones disponibles para este tipo de uniones y establecer con mayor claridad cuando es factible su utilización.