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Ingeniera Civil / Actualmente, para calificar la calidad del hormigón proyectado se recurre a ensayos que evalúan diversas propiedades del material, incluyendo el desarrollo de resistencia mecánica temprana; la resistencia a compresión; la resistencia residual, el contenido de aire, entre otras. Por otra parte, para calificar su durabilidad se utiliza, al igual que para el hormigón convencional, el ensayo de permeabilidad al agua de la norma NCh 2262, cuyos resultados presentan en general alta dispersión. En el caso de proyectos con mayores exigencias de durabilidad, que establecen un determinado período de servicio, se hace necesario recurrir a ensayos que permitan calificar sus características de porosidad y permeabilidad con niveles mayores de definición que el que se alcanza con el ensayo de penetración de agua, antes indicado. Es por esto que en el presente trabajo se realiza un estudio comparativo de dos metodologías de ensayo que permiten calificar la resistencia del hormigón a la penetración de ion cloruro, los métodos RCPT (ASTM C 1202) [1] y NT BUILD 492 [2], junto con un método de ensayo que permite determinar el volumen de poros permeables del hormigón (VPV por su sigla en inglés), a través del valor de la absorción de agua después de ebullición (ASTM C 642 [3]), método que cuenta con antecedentes de aplicación en el revestimiento de túneles en Canadá y Australia. Aplicando dichas metodologías de ensayo, se evalúa el desempeño en durabilidad de uno de los hormigones utilizados en las obras de la Línea 3 de Metro, que corresponde a un SH30(90)10/FL3, colocado mediante vía húmeda. Las muestras ensayadas se obtuvieron a partir de paneles de control del material en obra, 18 en total, que permitieron la extracción de 72 testigos, de los que a su vez, se obtuvieron probetas a utilizar en los distintos ensayos: RCPT (36), NT BUILD 492 (54) y VPV (19). De los resultados de estos ensayos se deriva, en primer lugar, que el volumen de poros permeables (VPV) para el shotcrete de la obra es de un 17.1% en promedio, lo que corresponde a un hormigón de durabilidad en el rango Bueno/Regular, teniendo como referencia el criterio de Morgan, calidad que estaría por debajo de lo que se obtiene para obras de sostenimiento con shotcrete de acuerdo a ese criterio. En cuanto al comportamiento en el ensayo RCPT se observa un valor medio de 3636 C, que corresponde a una permeabilidad a cloruros moderada. Los resultados del shotcrete en estudio en el ensayo NT BUILD 492 son concordantes, con un valor del Coeficiente de difusión igual a 9.7 10�����12(m2=s), calificado como normal. No obstante, se evidenciaron anomalías en las muestras ensayadas por el método NT BUILD 492, que podrían ser consecuencia de filtraciones de una solución durante el ensayo. Realizado un análisis de sensibilidad y considerando en los cálculos sólo los valores que se presume no estuvieron afectos a dicho desacierto, se califica al shotcrete con la misma calidad nombrada anteriormente; sin embargo producto de esto se deben desechar los resultados obtenidos. De este estudio se puede concluir que las metodologías evaluadas serían alternativas válidas para la especificación por desempeño de los requerimientos de durabilidad para el shotcrete.

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Doctor en Ciencias, Mención Física / Esta tesis se dedica al estudio de las fluctuaciones de densidad, orden y de capilaridad en la vecindad de una transición de fase granular tipo sólido-líquido que ocurre en una monocapa granular vibrada de geometría cuasi-bidimensional. En la Parte I introducimos las bases teóricas del trabajo con los conceptos y definiciones que serán usadas para describir, analizar y discutir los resultados exper- imentales más adelante. En el capítulo 1 se repasan los modelos microscópicos más importantes usados para describir la materia granular. Además, se presenta una breve revisión sobre teoría cinética e hidrodinámica granular. El capítulo 2 aborda los conceptos escenciales para entender la teoría de las transiciones de fase, tales como la noción de un parámetro de orden y la definición de exponentes críticos. En la Parte II se presentan en detalle los montajes experimentales usados para estudiar el problema, junto con los métodos experimentales usados, en particular la detección de partículas y la detección de la interfase tipo sólido-líquido. En la Parte III, la cual a su vez está dividida en 3 capítulos, se presentan los resultados. En el capítulo 5 se presenta la descripción estática de la transición y su caracterización en términos de un parámetro de orden. Se muestra que esta transición fuera del equilibrio puede ser de primer o segundo tipo dependiendo de la altura de la celda y la densidad de llenado. Además, ésta se caracteriza por el parámetro de orden orientacional Q4. Cuando la transición resulta ser de segundo orden, la longitud de correlación asociada ξ4, el tiempo de relajación τ4, la susceptibilidad estática de Q4, la función de correlación de pares de Q4, y la amplitud del parámetro de orden obedecen leyes de potencias críticas, con saturaciones debido a efectos de tamaño finito. Con esto, la transición continua presenta un comportamiento crítico, con exponente dinámico z consistente con el modelo C de la teoría de fenómenos críticos dinámicos. Luego, en el capítulo 6 se presentan los resultados concernientes a las fluctuaciones de la interfase sólido-líquido. En particular se muestra que estas fluctuaciones resultan estar bien descritas por la teoría de ondas capilares, lo que permite medir la tensión superficial γ, y la movilidad M una vez determinada la energía térmica granular. También se presenta el comportamiento de la tensión de superficie como función del parámetro de control Γ, mostrando que para la transición continua esta disminuye a medida que el sistema se acerca al punto crítico, mientras que para el caso de la transición abrupta esta es aproximadamente constante. Finalmente, en el capítulo 7 se presentan los resultados obtenidos a través del estudio de funciones de correlación dinámicas. En particular, se encuentra la presencia de ondas en el sistema y se obtienen la velocidad de fase y de grupo, tanto de las ondas longitudinales como transversales. Las conclusiones y perspectivas para el trabajo futuro son presentadas en el capítulo final.

Ingeniero Civil Mecánico / Bajo el marco de estudio que integra a la Facultad de Odontología de la Universidad de Chile y la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, se busca estudiar situaciones clínicas que difícilmente pueden ser medidas experimentalmente, específicamente el comportamiento de implantes dentales inmediatamente cargados en pacientes desdentados totales con gran atrofia del maxilar superior. Los resultados presentan avances para validar de manera exhaustiva un tipo de intervención con muchas variantes en aplicación. La principal variable estudiada son los micromovimientos o desplazamientos relativos entre hueso e implante, que están directamente relacionados con el éxito o fracaso del tratamiento en cuestión. Mediante el análisis de elementos finitos se puede modelar de manera aproximada fenómenos que ocurren en la realidad, simular nuevos casos y extrapolar ciertos resultados a situaciones clínicas. En la actualidad se están reportando intervenciones a pacientes en las que se utiliza una estructura de acrílico en vez de metal, esto es una variación de lo visto en estudios anteriores. Siguiendo con la línea de investigación se aprovecha este caso para lograr aplicar mejoras y avances al modelo que no se habían podido presentar aún. El desarrollo de este trabajo consta de 2 estudios principales. En un principio se utiliza un modelo tridimensional de un maxilar superior, se realiza un conjunto o sistema con un modelo de implante dental, luego se obtiene un modelo mallado del ensamble completo lo que permite desarrollar la investigación del caso por medio de elementos finitos. Para este caso se utiliza la mitad de un modelo aplicando condición de simetría debido a las limitaciones de proceso y memoria de los recursos computacionales con que se cuenta. Además, se trató el caso particular de implantes con precarga mediante un método aproximado y un modelo simple de un implante. Los resultados para los modelos principales son de forma parcial debido a diversas dificultades encontradas en la resolución de las simulaciones. De todas formas se exponen resultados de simulaciones simplificadas que entregan interesantes datos y observaciones. Se presentan además resultados para el caso de precarga modelado con un método aproximado y otras situaciones estudiadas mediante modelos simples.

El estudio de los materiales de construcción, difundidos en gran medida como lo es la albañilería de arcilla, cobra vital importancia, ya que este permite ampliar el conocimiento de su comportamiento ante solicitaciones que puedan generar su inestabilidad. Sin embargo, la mampostería es un material que presenta complejidad cuando se trata de predecir su comportamiento mecánico y sus propiedades. Por ello, en el afán de buscar nuevas maneras que permitan caracterizar el comportamiento de este material y, con ello, predecir con mayor precisión su respuesta ante diferentes situaciones de cargas, se presenta la aplicación del método de modelación numérica. La presente tesis tiene como objetivo principal ampliar el conocimiento de la modelación numérica como herramienta de estudio de la mampostería de arcilla. Por ello, se planteó realizar modelos numéricos que simularan los ensayos cuasi-estáticos de este material. Primeramente, en el proceso de esta investigación se desarrollaron ensayos de compresión uni-axial, para las pilas, y de compresión diagonal, para los muretes, en el Laboratorio de Estructuras PUCP. Luego de los ensayos, se realizó el procesamiento de los resultados experimentales para obtener los parámetros mecánicos de la albañilería que serían empleados en la modelación. Cabe resaltar que para el desarrollo del modelo se requirieron parámetros que se extrajeron de la base teórica. Los modelos numéricos se desarrollaron con el método de elementos finitos en el programa especializado DIANA. Asimismo, para el desarrollo del trabajo se consideró a la albañilería como un material homogéneo y los elementos utilizados fueron sólidos, hexaedros. Por otro lado, se empleó el criterio de fractura “Total Strain Crak model” para el agrietamiento del material y se procedió a realizar la calibración del modelo. Finalmente, se pudieron realizar las simulaciones de los ensayos de compresión uni-axial y compresión diagonal en el programa computacional para obtener los resultados. A partir de los resultados obtenidos se podrá realizar análisis de estructuras de albañilería de manera más práctica. Asimismo, utilizando las potentes herramientas computacionales que existen hoy en día se podrá generar fuentes información sobre el comportamiento de este material que contribuyan a desarrollar nuevas estrategias de estudio, y que a largo plazo permitan depender en menor medida de los costosos ensayos de laboratorio.

Debido al crecimiento continuo del consumo de concreto como material de construcción, resulta de ayuda contar con métodos de evaluación no destructivos que, de manera sencilla y rápida, permitan caracterizar una estructura de concreto en términos de Resistencia a Compresión; en función de ello la presente investigación propone el Ensayo de Ultrasonido para la estimación de dicho parámetro, basándose en un modelo de aproximación que correlacione la Resistencia a Compresión con la Velocidad de Pulso Ultrasónico, con un grado de confiabilidad asociado. La idea es realizar un control de calidad permanente in situ, que permita la continuidad correcta de labores y/o evitar retrabajos probablemente costosos, en resumen, generar ahorros para la industria de la construcción. El trabajo experimental desarrollado comienza en Laboratorio con la preparación, muestreo y control de seis diseños patrón de concreto, para los cuales se establece algunas variables de estudio: la relación Agua/Cemento y el tamaño del agregado (representado por el Huso del mismo). La siguiente etapa importante se realiza a Escala Industrial, para ello se hace una selección, muestreo y control de las mezclas de producción que son de mayor consumo en el entorno de la construcción de Lima, considerando que el rango de resistencias a compresión es similar al del trabajo en Laboratorio. Con los resultados de Velocidad de Pulso Ultrasónico y de Resistencia a Compresión, obtenidos de ensayos en estado endurecido para ambas etapas (Laboratorio y Escala Industrial), se establecen relaciones y se realiza un análisis de confiabilidad, a fin de determinar ecuaciones de tendencia que se ajusten al comportamiento de los concretos. Finalmente, identificando la relación Agua/Cemento y el Huso del agregado, se evalúan los márgenes de error al simular estimaciones de la Resistencia a Compresión con las ecuaciones establecidas, observando en qué medida se presentan los casos de sobreestimación o subestimación.

En la presente investigación se presenta el desarrollo de macromodelos numéricos de pilas y de muretes de albañilería de arcilla con la aplicación del Método de Elementos Finitos en el programa de computadora Abaqus. El objetivo de este trabajo es calibrar las propiedades plásticas de la albañilería ensayada en laboratorio para así, caracterizar su comportamiento estructural a compresión y tracción. Con este objetivo, cuatro pilas y cuatro muretes se ensayaron a compresión uniaxial y compresión diagonal, respectivamente. De dichos ensayos se obtuvieron la resistencia máxima a compresión y tracción, módulo de elasticidad, módulo de corte, y las curvas carga-deformación del material, principalmente, en la etapa elástica de su comportamiento. La metodología comprendió revisión bibliográfica, participación en ensayos de laboratorio, evaluación de resultados de ensayos y, a partir de este análisis de resultados, la calibración de las propiedades mecánicas inelásticas. A futuro, se espera que las propiedades que se calibren del material se puedan emplear para el diseño y modelamiento de estructuras más complejas hechas de albañilería de arcilla; lo cual se considera de importancia debido a la significativa presencia de este material en el país y la necesidad de estimar su respuesta estructural más allá del rango elástico por encontrarse el Perú en una zona sísmica.

Esta investigación tiene como objetivo principal comparar el comportamiento sísmico de un muro confinado hecho con ladrillos de arcilla y otro muro confinado construido con ladrillos de concreto vibrado. Para ello se construyó a escala natural un muro confinado por cada tipo de ladrillo, con las mismas dimensiones y refuerzo de acero en los elementos de confinamiento. El ensayó consistió en aplicar a los muros una carga lateral cíclica con desplazamiento controlado.

Ingeniero Civil Mecánico / Los estándares actuales del tratamiento de implantes dentales apuntan a considerar las siguientes circunstancias: una experiencia no traumática, cirugía mínimamente invasiva y función inmediata. Este último factor es sumamente relevante en el proceso biológico de adaptación del hueso al implante, llamado oseointegración. Cargar un implante antes de que se integre con el hueso que lo aloja genera un fenómeno de movimiento relativo entre el implante y el hueso, conocido en la literatura como micromovimiento. Valores sobre un umbral aproximado de 150 [µm] generan daño en el material óseo impidiendo que ocurra el proceso de oseointegración. Un método útil para estudiar el micromovimiento es realizar simulaciones mediante el Método de Elementos Finitos. Este método permite modelar, simular y obtener resultados que difícilmente pueden ser obtenidos experimentalmente. Para obtener resultados válidos se toman en consideración factores numéricos, biológicos y mecánicos. Se trabajó con un modelo estructural estático con contactos no lineales. Se encontró una formulación adecuada para el tipo de contacto, dividiendo la carga en una cantidad de pasos que permitió la convergencia del modelo. Además se consideró el material óseo como un medio donde se distinguen dos tipos de tejido: cortical y trabecular. Se estudiaron distintos tipos de conjuntos supraestructura-implantes y se analizó la influencia de la sección transversal de la supraestructura así como también su material de fabricación. Un factor que se consideró, y que corresponde a una mejora respecto de trabajos similares anteriores, fue el hilo en los implantes estándar. A lo largo de este trabajo se desarrolló una metodología para generar un modelo, con todos los factores mencionados anteriormente, importable en el software comercial de elementos finitos ANSYS. Se utilizó éste programa para obtener los resultados. Finalmente estos últimos se interpretaron y elaboraron las pertinentes conclusiones. Se determinó que los valores de micromovimiento de todos los casos simulados se encuentran bajo el valor crítico de generación de problemas para la oseointegración. Un factor relevante en la distribución y valor máximo de micromovimiento y esfuerzo es la consideración geométrica del hilo en los implantes. El material de construcción de la supraestructura muestra ser otro factor relevante en los valores máximos de micromovimiento de los distintos modelos. No se encontró una relación clara entre la sección transversal de la supraestructura y el micromovimiento.