Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Evaluación de ensayos de compactación e índice CBR de suelos mejorados con ceniza de cáscara de arroz activada alcalinamente con cal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-05) Caceres Crispin, Luis Enrrique; Zamora Beyk, Juan PabloLa presente investigación tiene como objetivo el uso en conjunto de residuos orgánicos de arroz y cal para la estabilización de suelos de subrasante de baja resistencia para proyectos de pavimentación. Para el caso elegido se opta por realizar la estabilización química a muestras de suelos obtenidas de una campaña de exploración geotécnica en la Provincia Constitucional del Callao. Para los ensayos de laboratorio se utiliza ceniza de cáscara de arroz, el cual es un residuo orgánico con alto contenido de sílice, activada alcalinamente con cal de obra. Las proporciones que se utilizaron son de 3% y 6% para la ceniza de cascara de arroz, y 1% y 3% para la cal (proporciones respecto al peso seco del suelo). A las muestras naturales y estabilizadas, se realizaron ensayos de laboratorio con fines de clasificación, luego se determinaron la máxima densidad seca y humedad óptima, mediante ensayos de Proctor modificado. Posteriormente, se realizaron ensayos de índice de relación de soporte de California (CBR), con el fin de evaluar la resistencia de los suelos de subrasante para el diseño de pavimentos. Asimismo, se realizó el diseño de un pavimento flexible para analizar la influencia del mejoramiento propuesto en los espesores de sus capas. Finalmente, a partir de los resultados de los ensayos de laboratorio y diseño de pavimentos, se observan incrementos del CBR de hasta seis veces respecto a la muestra natural, y por lo tanto, una optimización de espesores en la estructura del pavimento flexible.Ítem Texto completo enlazado Caracterización del tránsito de vehículos pesados en la Panamericana Norte - sector Serpentín de Pasamayo, para el diseño de pavimentos con el método mecanístico-empírico del AASHTO(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-24) Graus Medina, Daniel Angel; Zamora Beyk, Juan PabloActualmente el diseño de pavimentos en el Perú se realiza con métodos empíricos que datan de los años 70. Sin embargo, ya se cuenta con métodos mecanísticos-empíricos que mediante un modelamiento y caracterización realista de la estructura del pavimento y sus solicitaciones, analizan el desempeño que tendrá el pavimento durante su vida útil. El método que más destaca es el método mecanístico-empírico del AASHTO, también conocido como MEPDG, que para ser usado en el Perú requiere la calibración local de los modelos de predicción de deterioro de acuerdo al comportamiento real observado en campo; así como una base de datos de entrada que incluya información climática detallada, información del tránsito de vehículos pesados, espectros de cargas de tráfico, propiedades de los materiales disponibles, entre otros. En el presente trabajo se caracteriza el tránsito de vehículos pesados que circula por la Panamericana Norte, con el fin de estudiar y generar los datos de entrada de tráfico que usa el MEPDG, en base a la información registrada durante tres años en las estaciones de pesaje del sector Serpentín de Pasamayo. Primero, se discute la normativa y el procedimiento con el que se realiza el control de peso en las estaciones de pesaje en el Perú. Luego, se analizan los registros obtenidos del control de peso en las estaciones de pesaje de Serpentín de Pasamayo. Después, se procesan los datos recopilados y se obtienen los parámetros que caracterizan el tránsito de vehículos pesados según el MEPDG. Finalmente, se analizan y comparan los espectros de carga por eje obtenidos de la caracterización, de donde se concluye que la información registrada en las estaciones de pesaje puede ser utilizada para generar la mayoría de los parámetros de entrada. No obstante, todavía se debe mejorar el control de pesaje para tener datos de tráfico más completos y de mejor calidad.Ítem Texto completo enlazado Análisis probabilístico aplicado a la estabilidad de los taludes de la costa verde en el distrito de Magdalena del Mar(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-23) Rivera Chanca, Gabriel Alejandro; Vicuña Ríos, Luis Diego; Zamora Beyk, Juan PabloEsta investigación tiene como finalidad analizar la estabilidad de los taludes de la Costa Verde en un tramo del distrito de Magdalena del Mar, a través del cálculo probabilístico de falla con el uso del método Monte Carlo mediante el software Slide V6.0. Según estudios anteriores, resulta importante conocer las propiedades de los suelos que componen los taludes, y su variación respecto al parámetro a obtener de cada material que interviene en el cálculo del factor de seguridad, ya que el método determinístico solo toma valores ideales y uniformes de estudios geotécnicos. Por ello, uno de los objetivos específicos y procedimientos a seguir consisten en seleccionar secciones de los taludes de la Costa Verde para el análisis, con sus respectivos parámetros determinísticos (peso unitario, ángulo de fricción, cohesión) y probabilísticos (media, desviación estándar, coeficiente de variación) para el análisis propuesto. En primer lugar, se obtuvieron los factores de seguridad convencionales por métodos de equilibrio límite, y posteriormente, la media de los factores de seguridad para un número de simulaciones mediante el método probabilístico indicado, calculando a partir de estos la probabilidad de falla de las secciones. Asimismo, con el software mencionado se procesaron los análisis bajo condiciones estáticas y pseudoestáticas. Finalmente, con los resultados se elaboraron mapas de riesgo para cada condición, interpretando en ellos la estabilidad que tiene el tramo en estudio, el cual viene presentando desprendimientos en los últimos años. De estos se concluye que el método probabilístico muestra una probabilidad de ocurrencia de falla que complementa el factor de seguridad del método determinístico.Ítem Texto completo enlazado Estabilización de suelos arcillosos con cenizas de bagazo de caña de azúcar(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-07-20) Peralta Tingal, Sandra Paola; Zamora Beyk, Juan PabloLa presencia de suelo arcilloso en la subrasante de un pavimento puede producir deformaciones que afectan al pavimento, ya sea con hundimientos o fisuras en la carretera. Para contrarrestar este problema, es necesario modificar las propiedades de la subrasante y que, estas a su vez, cumplan con las especificaciones técnicas recomendadas por el Manual de Carreteras. Adicionalmente, para el caso de los suelos arcillosos, el Manual recomienda realizar estabilización química, la cual se realiza con la incorporación de aditivos, siendo los más comunes la cal y el cemento Portland. Sin embargo, debido a que estos aditivos producen contaminantes, tanto en su obtención como en su aplicación, en la presente investigación se plantea el uso de las cenizas de bagazo de caña de azúcar, un desecho industrial con alta actividad puzolánica. Además, debido a su composición, las cenizas mejoran las características físicas y mecánicas del suelo arcilloso; esto se verifica por medio de ensayos de laboratorio y se demuestra que el suelo mejora sus propiedades físicas y mecánicas con la incorporación de las cenizas de bagazo. Es por ese motivo que se analizan los cambios de estas propiedades y cómo estos influyen en la mejora del suelo. Finalmente, se planteó el uso de las cenizas de bagazo junto con la cal para obtener un mejor rendimiento, para el cual se obtuvo mayor eficacia al utilizarle ambos aditivos.Ítem Texto completo enlazado Diseño del pavimento de la carretera Chilete – San Pablo – empalme ruta 3N del Km 53+780 al Km 54+780(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-04-19) Ipanaque Lopez, Jose Manuel Rafael; Zamora Beyk, Juan PabloLa carretera Chilete – San Pablo – Empalme Ruta 3N se encuentra ubicada en el departamento de Cajamarca y cuenta con una extensión de 74 kilómetros. Esta carretera fue construida para descongestionar el tránsito de la ciudad, así como también incrementar el turismo y comercio de la región. En la presente tesis, se diseña el pavimento para un kilómetro de esta vía. Concretamente, el subtramo elegido se encuentra comprendido entre las progresivas km. 53+780 y 54+780, que pertenece al tramo tres de la carretera (Maraypampa – Empalme Ruta 3N). En el diseño, se consideran dos tipos de pavimento: rígido y flexible. Para pavimento rígido se diseña bajo las metodologías de la Portland Cement Association (PCA) y de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Para pavimento flexible se diseña mediante las metodologías del Instituto del Asfalto (IA) y de la AASHTO. Cabe recalcar que, para el diseño, se emplean datos diferentes para simular un caso distinto al encontrado en la realidad. Se plantean 4 alternativas por metodología de diseño y se efectúa el análisis económico de los costos de construcción de todas las opciones. El trabajo incluye el mantenimiento a lo largo del tiempo de vida útil de la estructura en el programa HDM-4 para la alternativa más económica de pavimento rígido y pavimento flexible. Finalmente, se elige la opción económicamente más favorable y se diseñan las bermas. Los resultados obtenidos muestran que, a pesar de que el costo de construcción de un pavimento flexible es menor que un pavimento rígido, al tomar en cuenta el costo de mantenimiento de ambas estructuras, resulta económicamente más ventajoso construir un pavimento rígido.Ítem Texto completo enlazado Análisis dinámico de estabilidad de un depósito de relaves(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-06) Chavez Perez, Miguel Andres Jesus; Zamora Beyk, Juan PabloEl Perú es considerado un país altamente sísmico puesto que se localiza cerca de la superficie de fricción de las placas de Nazca y Sudamericana. Por este motivo, y sumado a la aparición de nuevas tecnologías y herramientas disponibles, los análisis dinámicos han venido cobrando un valor significativo en lo que compete a la ingeniería geotécnica-sísmica. La presente investigación busca evaluar dinámicamente la estabilidad de un depósito de relaves a través del método de elementos finitos, con el fin de determinar la magnitud del riesgo que representaría la potencial falla del dique que contiene los relaves. Dicho ejercicio se realizó mediante la modelación y análisis de la sección crítica de la estructura, haciendo uso del software geotécnico GeoStudio 2018® (específicamente, sus módulos SEEP/W, SIGMA/W, QUAKE/W y SLOPE/W.), y sometiéndola a solicitaciones dinámicas provocadas por eventos sísmicos, en forma de registros de aceleraciones. Después de ejecutado esto, se prosiguió con la determinación de las resistencias post-sísmicas, factores de seguridad y las deformaciones y desplazamientos permanentes de la estructura, obteniendo como resultado que la presa desarrolla una potencial movilidad cíclica a causa de los desplazamientos que experimenta, mas no significa un riesgo de falla total. Luego, se realizó una evaluación e interpretación de los resultados obtenidos, con el objetivo de adquirir un mayor entendimiento del comportamiento de la presa post-sismo y determinar su condición final de estabilidad. Finalmente, se propone una solución para poder estabilizar el sistema, la cual consta de perfilar la cimentación ubicada aguas abajo de la presa, consiguiéndose factores de seguridad que cumplen con los mínimos valores recomendados y asegurando la estabilidad de la presa a corto y largo plazo. Nota: Por temas de confidencialidad sobre la información proporcionada por la empresa minera para el desarrollo del trabajo, se denominará con otros nombres a la empresa dueña del proyecto y a las consultoras que realizaron los estudios para este.Ítem Texto completo enlazado Análisis comparativo de modelos teóricos de curvas esfuerzo deformación para un pilote sometido a una carga lateral(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-21) Cornejo Querevalú, Raúl Martín; Zamora Beyk, Juan PabloActualmente, se presentan nuevos retos en la construcción de infraestructuras y con ello una mayor demanda de nuevas soluciones en múltiples disciplinas de ingeniería, incluido en el campo de las cimentaciones. El presente estudio analiza teóricamente el comportamiento de un pilote cimentado en arena ante una carga lateral estática. El análisis de la interacción suelo-estructura se describe con los modelos Winkler, Ideal lineal elastoplástico y curva P-Y que representan el comportamiento del suelo utilizando curvas esfuerzo-deformación linealmente elástico, elastoplástico perfecto y curvo. Estos resultados permiten obtener la distribución de fuerza lateral, momento flector y deflexión del pilote a lo largo de la profundidad de análisis. En esta tesis se programa en Matlab la elaboración de la curva esfuerzo–deformación del suelo para cada uno de los modelos y los resultados de este análisis se desarrollan con los programas Matlab, D-Sheet Piling y L-Pile. El objetivo de esta tesis es presentar un análisis comparativo de la respuesta de cada modelo con relación a sus curvas esfuerzo-deformación, para determinar el mejor modelo que represente el comportamiento del suelo. Esta comparación se realiza con la metodología del MCA (Análisis Multicriterio) en la cual se asigna una serie de criterios de comparación basado en el marco teórico de los modelos y el análisis de la respuesta del pilote al aplicar una carga lateral estática de pequeña y gran magnitud. Se espera que la curva P-Y sea mejor modelo para analizar el comportamiento de un pilote cimentado en arena ante una carga lateral estática, porque ha sido desarrollado a través de múltiples ensayos, respaldado por múltiples fuentes científicas y recomendaciones de la API (Instituto Americano del Petróleo), por lo tanto, puede representar mejor el comportamiento del suelo y su interacción con el pilote.Ítem Texto completo enlazado Análisis comparativo entre los métodos de estabilización por sustitución y por adición de cal de obra, para el mejoramiento de una subrasante arcillosa en la carretera Canta - Huayllay KM 57-59(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-21) Ccansaya Maldonado, Rosario; Tello Vargas, Alberto Jesus; Zamora Beyk, Juan PabloLos suelos arcillosos blandos son un problema para la industria de la construcción debido a su alta plasticidad y baja capacidad portante. Para mejorar estas condiciones existen diversas metodologías de carácter mecánico y químico. Estas últimas logran incrementar la resistencia, trabajabilidad y durabilidad del suelo empleando aditivos durante el proceso de estabilización. Para el caso del estudio escogido, carretera Canta Huayllay Km 57 – 59, el expediente técnico del proyecto propone un mejoramiento de subrasantes por el método de sustitución de suelos. Dicha alternativa pretende ser evaluada en la presente tesis comparándola con una propuesta de estabilización química con cal de obra, debido a que experiencias previas demuestran una mejora significativa en el comportamiento físico-mecánico de arcillas blandas mezcladas con cal. Por tal motivo, el objetivo de la presente tesis es estudiar el comportamiento de la mezcla suelo-cal de obra para ser empleada como subrasante de pavimento flexible, considerando la metodología de la National Lime Association (NLA). También, se analizan los cambios en los parámetros de consistencia y resistencia de la mezcla suelo-cal de obra con respecto al suelo natural. Por otro lado, se diseña un pavimento flexible empleando mejoramiento de subrasante por sustitución y por adición de cal de obra para un posterior análisis de espesores de las capas del pavimento. Se demuestra que se obtienen mejores resultados en todos los parámetros mencionados tras la adición de cal de obra a suelos arcillosos blandos en comparación de una estabilización mecánica por sustitución.Ítem Texto completo enlazado Caracterización de arcillas expansivas y mitigación de riesgos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-06) Peralta Tingal, Sandra Paola; Cerrón Holgado, Kevin Leonardo; Cerrón Estévez, Nilger Luis; Carrasco Boza, Cesar Augusto; Quispe Arroyo, Kenyi Wilmar; Zamora Beyk, Juan PabloLa presencia de suelos arcillosos expansivos ocasiona problemas durante y después de una construcción, en el segundo caso se producen daños en la estructura que ocasionan grandes costos de reparación. Por ello, es importante conocer el comportamiento de este tipo de suelo a través de un análisis de sus características físicas, mecánicas y mineralógicas, además de métodos para reconocer la presencia y el potencial de expansión de la arcilla y así poder plantear la alternativa más adecuada para mitigar los riesgos asociados a este tipo de suelo. Para identificar la presencia de arcillas la norma E.050 de Suelos y Cimentaciones recomienda ensayos para identificar características físicas y mecánicas, otra forma de identificarlas es por medio de identificación mineralógica, además de métodos directos e indirectos. Todos los métodos se centran en determinar el potencial de hinchamiento de las arcillas expansivas que pueden ser bajo, medio, alto o muy alto. En base a este potencial se plantea si es mejor el reemplazo de suelo, el mejoramiento de suelo o simplemente evitar la construcción en dichas zonas por el peligro que representan. Además, al identificar los lugares en Perú con presencia de arcillas y revisar algunos casos y las soluciones empleadas ya sea a corto, mediano o largo plazo. Se concluyó que faltan estudios de suelos en diversos lugares del país, pero se sabe que las arcillas predominan principalmente en el norte. Y se sugiere buscar otras formas para mejorar el suelo con un menor costo e impacto ambiental, ya que el Manual de Carreteras (2014), para el caso de la subrasante, solo sugiere el uso de cal y cemento Portland.Ítem Texto completo enlazado Comparación de metodologías para el cálculo de asentamiento en suelos granulares(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-03) Dolores Flores, Eder Meliton; Angeles Ortega, Renzo Freddy; Flores Valencia, Rodrigo Manuel; Muñoz Vargas, Brando Alonso; Parian Rivera, Yordan Marckley; Zamora Beyk, Juan PabloEl diseño de la cimentación en suelos granulares, se realiza normalmente por asentamiento, debido a que el proceso de consolidación del suelo ocurre de manera muy rápida y, por lo tanto, los asentamientos se producen casi al mismo instante en el que se termina la construcción de una estructura. Asimismo, si bien, la normativa vigente en nuestro país (Norma E.050) establece valores de distorsión angular a partir de los cuales se calcula el asentamiento diferencial y total para las obras de construcción, dependiendo del tipo de obra y de la presencia de grietas, no especifica un método para diseñar las zapatas que cumplan con este asentamiento diferencial. Razón por lo cual, queda a criterio del ingeniero responsable elegir el método por el cual se diseñarán estas zapatas en suelos granulares. Entre ellos, encontramos una gran variedad de modelos para estimar asentamientos en suelos granulares, los cuales han sido desarrollados a partir de pruebas en los suelos, como la prueba de penetración estándar, cono de penetración, carga de placa, dilatómetro, etc. Por lo tanto, la presente investigación tiene como objetivo evaluar los resultados obtenidos al aplicar cinco métodos para el cálculo de asentamiento en suelos granulares. Para ello, se seleccionó cinco métodos que requieren resultados de pruebas de penetración estándar: Terzaghi, Peck & Mesri (1996), Meyerhof (1965), Parry (1971), Burland & Burbidge (1985), D’Apollonia & Asociados (1970), debido a que se cuenta con dichos resultados. Luego se definió los parámetros y valores requeridos para cada método, los cuales se obtuvieron del Estudio de Mecánica de Suelos de un proyecto elaborado con anterioridad. Con dicha información se pudo calcular los asentamientos por cada método en una de las zapatas del proyecto y se realizó la comparación entre ellos. Esta comparación se realizó asumiendo que el valor obtenido por el método de Terzaghi, Peck & Mesri (1996) es el más preciso, debido a que el diseño de la zapata evaluada se realizó aplicando este modelo. Finalmente, se puede concluir que el modelo de Meyerhof presentó la menor variación respecto al valor asumido (5%); mientras que el modelo de Parry presentó la mayor variación (69%). Respecto al modelo de Burland & Burbidge y D’Apollonia & Asociados presentaron una variación igual al 40% y 26%, respectivamente. Sin embargo, si el modelo de Burland & Burbidge hubiera considerado el factor 1.6 que recomendó tras su investigación, se obtendría como resultado una variación cercana a cero.