Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Mejoramiento de suelos blandos saturados mediante la inclusión de columnas de grava(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-02) Rojas Portilla, Alejandro Martin Alberto; Sobrecases Martí, SalvadorEl suelo como material de fundación cumple la importante función de soportar las cargas que recibe de la estructura; sin embargo, su función puede verse afectada por la presencia de problemas geotécnicos. Un problema geotécnico frecuente son los suelos blandos que se constituyen por suelos finos saturados de baja resistencia y alta deformabilidad, que ante la aplicación de una carga pueden desarrollar asentamientos excesivos por consolidación. Debido a que este problema geotécnico genera problemas de resistencia y asentamientos que se dilatan en el tiempo, resulta conveniente la aplicación de un tratamiento de terreno, con el objetivo general de evaluar la mejora de los parámetros resistentes y elásticos de los suelos blandos saturados. De esta manera, el presente estudio desarrolla el mejoramiento del suelo blando saturado por medio de la inclusión de columnas de grava, estableciendo como metodología la comparación de las propiedades del suelo antes como después del tratamiento, a partir de cuatro objetivos específicos: determinar la reducción de los asentamientos del terreno mediante el factor de mejora del método de Priebe (1995); verificar la mejora de la resistencia al corte del terreno por medio del método de Priebe (1978) y Mitchell (1981); evaluar el mecanismo de rotura y el incremento del módulo de deformación del terreno a través del principio de concentración de tensiones; y establecer el grado de mejora del suelo blando saturado en función del tiempo de consolidación. Para ello, se establece las consideraciones que conforman el caso práctico: estructura constituida por un terraplén de 10 m de altura, terreno de fundación localizado en depósitos lacustres de composición arcillosa y presencia del proceso natural por consolidación. Las conclusiones de la tesis se definen al comparar los parámetros geotécnicos del terreno, antes como después del tratamiento, evaluando 4 propuestas de mallas de tratamiento con columnas de grava, a diferente separación. Es así como las conclusiones muestran que a menor separación de las columnas de grava en el terreno se produce una mayor efectividad sobre la reducción de los asentamientos totales, la mejora de la resistencia al corte, el incremento del módulo deformación y la aceleración del proceso de consolidación. A medida de recomendación se podría pensar en utilizar mallas de columnas de grava a menor separación de forma general. Sin embargo, por medio de esta tesis queda demostrado que la disposición de columnas de grava más adecuada será la que considere la tipología de la estructura a cimentar y el objetivo específico que se quiera alcanzar; debido a que la falta de consideración de estas premisas puede encarecer el mejoramiento del terreno.Ítem Texto completo enlazado Análisis comparativo entre el diseño de mechas drenantes para un suelo fino mediante el método analítico y el método de elementos finitos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-21) Bustamante Bances, Gianella Lisset; David Polanco, André Alexander; Sobrecases Martí, SalvadorUno de los factores más influyentes en la ejecución de un proyecto de construcción es el tipo de suelo donde se cimentará la estructura, ya que, si este es considerado un suelo no competente, puede traer problemas tanto técnicos como económicos. Por ejemplo, si se cuenta con un suelo arcilloso parcial o totalmente saturado, es muy probable que se generen problemas con el tiempo de consolidación, lo cual traería consigo un retraso excesivo en el inicio de la obra a construir traducido en una gran pérdida económica. Por otro lado, el problema con este tipo de suelo no solo se presenta al inicio de la construcción, sino también, después de esta. Este es el caso de los asentamientos totales, los cuales causan un hundimiento de la estructura. Existen diferentes tratamientos de terreno para abordar los problemas antes mencionados; sin embargo, algunos son mejores que otros dependiendo del objetivo que se quiera lograr. En este caso, el objetivo es acelerar el proceso de consolidación y disminuir el asentamiento post – construcción; por lo que, se empleará el tratamiento de mechas drenantes junto con un relleno de precarga. Para el desarrollo de lo mencionado líneas arriba, se usa la información recolectada del Estudio de Mecánica de Suelos de un proyecto ubicado en la ciudad de Puno. En este caso de estudio, se analiza el comportamiento de las mechas drenantes diseñadas por el método analítico y sus resultados se contrastan con las del método de elementos finitos (MEF) con la finalidad de identificar las diferencias que puedan existir.Ítem Texto completo enlazado Aplicación del Cutter Soil Mixing como sistema de sostenimiento en excavaciones subterráneas de edificaciones urbanas asentadas sobre suelos arenosos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-24) Escobar Sulca, Juan Jesús; Sobrecases Martí, SalvadorActualmente existen diferentes sistemas de sostenimiento que se utilizan en las construcciones que demanden excavaciones subterráneas, como los muros pantallas, calzaduras, entre otros. Sin embargo, en los últimos años se han desarrollado nuevas tecnologías que son más eficientes y óptimas; una de ellas es el sistema de Cutter Soil Mixing (CSM). El propósito principal de la investigación es analizar la aplicación del CSM como sistema de sostenimiento de excavaciones subterráneas en suelos arenosos. Para ello, se analizó mediante el programa Plaxis, una excavación de 11.25 m de profundidad utilizando los sistemas de sostenimiento con muros de CSM y con muros pantallas. Finalmente, en base a los resultados obtenidos del modelamiento se realizó una comparación económica y técnica de ambos sistemas de sostenimiento. Por un lado, los resultados obtenidos de la comparación económica muestran un costo total de $ 284 604.65 para la construcción de un muro pantalla, pero con la alternativa de muros de CSM, el presupuesto final fue de $ 188 661.86. Por otro lado, los resultados de la comparación técnica muestran que tanto los desplazamientos y los asentamientos fueron menores que los valores admisibles, esto aplica para ambas alternativas. Asimismo, en el análisis de infiltración, en ambos casos se obtuvo un factor de seguridad frente al fenómeno de sifonamiento de 3.64. Finalmente, se concluye que el sistema de CSM se adecua apropiadamente en excavaciones subterráneas sobre suelos arenosos. De este modo el uso de muros de CSM representa una solución económica ya que en comparación con los muros pantallas, su costo es un 50% menor. Además, este sistema tiene diversas ventajas técnicas y ambientales, por ejemplo, su implementación genera una remoción mínima de desechos, es un método libre de vibraciones, no necesita la provisión del concreto y tiene un mayor control y registro de los parámetros en el terreno.Ítem Texto completo enlazado Comparación de métodos analítico y numéricos (FEM) aplicado al diseño de losas de cimentación sobre un terreno tratado con inclusiones rígidas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-25) Arica Castro, Giosser Gianinni; Sobrecases Martí, SalvadorCuando se tienen suelos que pueden generar diferentes problemas geotécnicos, como licuación, grandes asentamientos o expansión del suelo, entre otros, se suele proponer cimentaciones profundas como la solución más factible. Sin embargo, estas en muchos casos pueden llegar a ser muy costosas, por la gran cantidad de materiales necesarios para su construcción y bajos rendimientos. Es por ello que los tratamientos y mejoramientos de terreno surgen como una solución más efectiva ante la presencia de estos problemas. En específico las Columnas de Módulo Controlado (CMC) son un método de mejora del terreno que consiste en una malla de columnas semirrígidas compuestas por mortero u hormigón fluido bajo un colchón de reparto de cargas, con el fin de mejorar las propiedades del terreno y reducir los asentamientos diferenciales. El sistema de transmisión de cargas es generado por la interacción entre el colchón de reparto, el suelo circundante y las columnas de módulo controlado. En el presente trabajo de investigación se presenta el estado del arte del método analítico empleado para el diseño de las Columnas de Módulo Controlado (CMC) y de los métodos numéricos aplicados en esta solución. Esto con el fin de aplicarlos en un caso en específico variando el espesor del colchón de reparto y el espaciamiento entre inclusiones, y obtener las deformaciones y los esfuerzos producidos a lo largo de la columna y del suelo circundante a esta. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos, considerando variables como el asentamiento producido, profundidad del eje neutro, tasa de reducción esfuerzos (SRR) y eficiencia, por ambos métodos con el fin de conocer sus diferencias en cuanto a cálculos. Es así que se observa que el modelo de deformación plana propuesto representa mejor la distribución de esfuerzos y de asentamientos que el método axisimétrico, y se asemejan mucho más a los resultados obtenidos por el método analítico.Ítem Texto completo enlazado Análisis comparativo del uso de micropilotes de bambú y concreto para la estabilización de taludes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-25) Basualdo Urbano, Angelica Patricia; Gallegos Perez, Jheru Naghyb; Sobrecases Martí, SalvadorUna de las opciones más empleadas para la estabilidad de taludes son los micropilotes de concreto, debido a sus ventajas constructivas, económicas y a sus competencias estructurales para brindar efecto antideslizamiento. Sin embargo, los materiales que constituyen estos elementos son conocidos por sus impactos negativos en el aspecto ambiental. Por este motivo, se presenta al bambú como un material con buenas características estructurales y ambientales para su posible empleo en la geotecnia como micropilote; por consiguiente, los objetivos principales de esta tesis son demostrar que el bambú es un elemento adecuado para su empleo como elemento estabilizador y que ante ciertas condiciones es una alternativa más beneficiosa ante los micropilotes de concreto. La metodología del presente trabajo de investigación propone un análisis comparativo entre las dos opciones, micropilotes de concreto y micropilotes de bambú, que se basa en el análisis geotécnico, estructural y mediante el sistema Choosing by Advantages (CBA), para que pueda ser evaluado no solo en aspectos técnicos, sino también en factores sociales, ambientales y económicos. En primer lugar, se establecen las propiedades físicas y mecánicas del bambú, provenientes de la revisión bibliográfica, puesto que es un material que presenta una gran variabilidad en sus propiedades. Posteriormente, se definen los casos de estudio en términos de propiedades mecánicas y elásticas del suelo, geometría del talud, disposición de los micropilotes de bambú y de concreto en cuestiones de espaciamiento, longitud, cantidad de filas y tipo de arreglo. Los casos de estudio definidos en base a la geometría de los taludes y sus propiedades del suelo deben estabilizarse empleando ambas alternativas y sus distintas formas de distribución, por lo que se realizan modelados 2D con las propiedades ya establecidas de ambos materiales con la finalidad de estabilidad cada uno de los taludes propuestos con ambas alternativas de refuerzo. Una vez obtenidos ejecutados los modelados 2D, se obtienen los factores de seguridad y los esfuerzos actuantes en los micropilotes, ya sean de bambú o concreto, con esta información se procede al análisis estructural de ambas propuestas para solo obtener los casos válidos tanto por estabilidad como por esfuerzos. Finalmente, con los diseños verificados, se procede a realizar el análisis técnico de los resultados obtenidos, donde los micropilotes de concreto resultan más competentes en todos los casos analizados. Por último, con esta información previa, se realiza el análisis CBA de los diversos factores propuestos para ambas alternativas con lo que se obtiene que los micropilotes de bambú son una propuesta económicamente viable, responsable con el medio ambiente y competente en términos técnico.Ítem Texto completo enlazado Mejoramiento de suelos granulares mediante el uso de columnas de grava(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-23) Reyes Morales, Anthony Hans; Sobrecases Martí, SalvadorA lo largo de los años el uso común de solo cimentaciones superficiales y profundas como alternativa de estructuras de apoyo sobre el terreno ha limitado el uso óptimo de los recursos disponibles. Esto conlleva que en muchos casos se plantee la utilización de cimentaciones profundas, pilotes, en proyectos en lo que se puede aprovechar las condiciones geomecánicas del terreno y poder plantear una cimentación mucho más eficiente y efectiva. El método de columnas de grava es una alternativa de cimentación intermedia entre las dos antes mencionadas que consiste en mejorar las características resistentes y elásticas del suelo. El sistema se basa en tomar estas propiedades como ángulo de fricción interna, cohesión y módulo de deformación para incorporarle la mejora a través de las columnas de grava, las cuales poseen características conocidas y controladas. El objetivo es obtener un suelo con propiedades geotécnicas más favorables que las iniciales como resultado de la suma de las condiciones del suelo sin mejora y el aporte de las inclusiones. El presente estudio consiste en revisar los métodos de diseño y constructivos de las distintas metodologías de tratamiento de terreno, en especial las columnas de grava. Esto para desarrollar el diseño de esta metodología de mejora a través de un caso práctico y comparar las ventajas de esta sobre el diseño de una cimentación profunda mediante pilotes. En el caso práctico se realiza el diseño de la cimentación en estudio a partir de los resultados de las investigaciones geotécnicas proporcionadas, las cuales permiten determinar los parámetros resistentes y deformacionales del terreno natural. Es así como se pasa a desarrollar y presentar los resultados del diseño, los cuales muestran que la alternativa de mejoramiento de terreno resulta mucho más eficiente en términos económicos e ingenieriles, ya que se obtienen parámetros geotécnicos favorables que cumplen con las solicitaciones de la estructura a proyectar que en un inicio eran insuficientes, las características del suelo, para los requerimientos del proyecto.