Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Estudio sobre el comportamiento de consolidación de arcillas blandas en la construcción secuencial de un terraplén(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-13) Bedon Salvador, Alvaro Sebastián; López Bendezú, Marko AntonioLas arcillas blandas han significado un reto para la ingeniería civil, ya que presentan características y propiedades físicas-químicas complejas a diferencia de otro tipo de suelos, como las arenas. Sus principales problemas radican en su baja resistencia y su alta compresibilidad. Esto, además, combinado con la presencia de agua ocasiona grandes asentamientos en largos periodos de tiempo debido a los procesos de consolidación primaria y secundaria que se producen en las arcillas, los cuales pueden dañar severamente una estructura. El estudio tiene como objetivo principal realizar un análisis sobre el comportamiento de consolidación de suelos blandos para una construcción secuencial de un terraplén, mediante un análisis numérico por el Método de Elementos Finitos (MEF) y compararlo con el tradicional método analítico de consolidación unidimensional aplicando la teoría de Terzaghi y el monitoreo de la instrumentación de campo de un terraplén de prueba construido en el Bypass Ballina ubicado en Nueva Gales del Sur realizado por Huang et al. (2006), el cual presenta un suelo arcilloso blando muy extendido en el área de la construcción. Para la arcilla se utilizó el modelo constitutivo Cam-Clay Modificado (MCC) que esta implementado en el programa comercial de MEF Abaqus®. Los datos utilizados son basados en los datos de campo y los resultados de las pruebas de laboratorio del terraplén presentadas por Huang et al. (2006). Además, se explica y describe de manera clara los procedimientos para realizar un adecuado análisis numérico y el modelo MCC sobre la consolidación de arcillas blandas. En el análisis realizado se determina el comportamiento de las arcillas blandas, esto es: el asentamiento a largo plazo y la disipación del exceso de presión de poros. Palabras clave: arcillas blandas, consolidación, Cam-Clay Modificado, construcción secuencial terraplén, método de los elementos finitos.Ítem Texto completo enlazado Análisis y aplicabilidad en el mercado peruano de los métodos más usados y las nuevas metodologías en el cálculo de asentamientos de zapatas en arcillas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-12) Guedes del Pozo, Rodrigo Fernando; Quispe Rojo, Roberto Manuel; Ancajima Bernal, Alex Paul; Mogollon Jimenez, Sebastian; Campos Mallqui, Kevin Elvis; Zavala Rosell, Guillermo JoséEn el presente trabajo se explica los diferentes tipos de asentamientos generados en una zapata sobre arcilla y se resalta las peculiaridades e importancia de cada uno. A su vez, se describen los daños que pueden ejercer estos asentamientos a la estructura y se contextualiza las condiciones sobre las que la respuesta de la arcilla a esta carga de la cimentación es variada. Por ello, se presenta una variada cantidad de fórmulas usadas y propuestas para el cálculo de los asentamientos de zapatas en arcillas. Dichas formulas se detallan y describen identificando sus requerimientos y condiciones bajo las cuales fueron planteadas. Este punto es importante ya que saber los requerimientos que presenten, así como las condiciones bajo las que se diseñaron ayuda a elegir la correcta o más idónea al momento de requerir el cálculo de asentamientos de zapatas en zarcillas para algún proyecto. Dentro de los métodos evaluados se verán asentamientos inmediatos, por consolidación primaria y por consolidación secundaria. Sabiendo que estamos evaluando para arcillas se toma en mayor consideración el asentamiento por consolidación primaria. Como una de las principales conclusiones del trabajo se tiene que para elegir el mejor método de cálculo se debe tener en cuenta varios factores técnicos, así como económicos, a su vez se debe tener en cuenta el riesgo del diseño para decidir si los esfuerzos extras requeridos para usar métodos más modernos valdrán la pena para el proyecto. Mediante la masificación y difusión de los nuevos métodos se podrá elevar la calidad de los trabajos, así como generar que se sean económicamente factible su uso y registro de información más detallada.Ítem Texto completo enlazado Development of an eco-friendly composite based on geopolymer matrix produced with fired clay brick powder and reinforced with natural fibers(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-02-27) Silva Mondragón, Guido Leonardo; Kim De Aguilar, SuyeonCurrent construction industry is responsible for a large amount of greenhouse gas emissions due to the widespread use of building materials with high-embodied energy such as ordinary Portland cement-based materials and steel. Therefore, this thesis presents the development of a new eco-friendly building material based on a geopolymer matrix produced with Fired Clay Brick Powder (FCBP) and reinforced with natural fibers as a low CO2 alternative for the traditional building materials. With this purpose, a review of recent advances in the application of geopolymer composites and geopolymers reinforced with natural fibers in the construction industry were first presented. This review covers two major eco-friendly materials for construction: first, geopolymers obtained from industrial by-products and waste materials, such as fly ash, ground granulated blast furnace slag, construction and demolition wastes and main tailings; and second, natural fibers used as reinforcement for geopolymer composite materials. Literature review allowed the definition of morphology, size, and the molar ratio of SiO2/Al2O3 in the raw material, together with the alkaline solution/solid ratio, NaOH concentration, SiO2/M2O molar ratio in the total alkaline solution and the curing conditions as key parameters in the formulation of geopolymers. It has been also found that the type, pre-treatment, amount and length of the natural fibers play an important role in the reinforcement of geopolymer matrices. Once key parameters of geopolymer composites production were identified, an attempt for the formalization of a methodology to improve the compressive strength of FCBP-based geopolymers is presented. The tests allowed the definition of optimum conditions of the FCBP-based geopolymers formulation and curing conditions, which resulted in a cementitious matrix with high compression strengths of up to 37 MPa. Nevertheless, high-strength geopolymers evidenced a fragile behavior and low ductility similar to Portland cement-based materials. Therefore, the last part of the work was focused on the evaluation of natural cellulose fibers (jute and sisal) as reinforcement of FCBP-based geopolymers. The results indicated that jute and sisal fiber addition at the optimum content significantly improved the compressive, splitting tensile and flexural strength with respect to the unreinforced geopolymer matrix and lead to a shifting of the failure mode from a brittle to a more ductile failure in all mechanical tests.Ítem Texto completo enlazado Estudio de la adsorción del fosfato y glifosato presentes en soluciones acuosas utilizando arcillas organofílicas como materiales adsorbentes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-04) Martínez Bellido, Katherine Maritza; Sun Kou, María del RosarioLa presente tesis se ha centrado en evaluar el estudio de la adsorción del fosfato y glifosato en soluciones acuosas empleando arcillas organofílicas como materiales adsorbentes. Las arcillas organofílicas se obtienen mediante la sustitución de los cationes de cambio presentes en la arcilla precursora homoiónica (CP) con los cationes amónicos cuaternarios hexadeciltrimetilamonio (HDTMA) y tetrametilamonio (TMA) en concentraciones de 1, 2 y 4 veces la capacidad de intercambio catiónico (CEC) de la arcilla. La caracterización de los materiales adsorbentes se ha realizado mediante técnicas analíticas e instrumentales, lo cual permite conocer la morfología, la estructura y las propiedades superficiales de las arcillas. En base a la capacidad de adsorción (qe) de las arcillas organofílicas para la retención de fosfato presente en soluciones acuosas, se ha obtenido el siguiente orden: CP-HDTMA-4> CP-HDTMA-2 >CP-HDTMA-1 >CP-TMA-4 >CP-TMA-2 >CP-TMA-1, en forma similar para el caso de glifosato se ha observado el siguiente orden: CP-HDTMA-4 > CP-HDTMA-2 > CP-TMA-4 > CP-TMA-2 > CP-HDTMA-1 > CP-TMA-1. El tiempo de equilibrio necesario para alcanzar la máxima adsorción del fosfato ha sido de 15 min y para el glifosato ha sido de 20 min. El modelo cinético que presenta un mejor ajuste con los resultados experimentales para la adsorción de ambos adsorbatos ha sido el de pseudo-segundo orden. Para el estudio de las isotermas, la adsorción del fosfato y glifosato han presentado un mejor ajuste con el modelo de Langmuir. En todos los resultados el pH ha sido un factor importante debido a que afecta la capacidad de adsorción, encontrándose que los valores máximos de adsorción para el fosfato y glifosato, han sido a pH=2 y pH=12, respectivamente.Ítem Texto completo enlazado Estudio de materiales compuestos obtenidos a partir de lodos celulósicos de la industria papelera, cemento y arcilla(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-08-12) López Mayo, Jesús; Acosta Sullcahuamán, Julio Arnaldo; Rumiche Zapata, Francisco AurelioLa eliminación de los desechos de la industria papelera es un problema de creciente importancia en el mundo debido a que aumenta con la demanda de papel y productos similares. Entre estos desechos se tienen a los lodos celulósicos, cuyo transporte hacia los rellenos sanitarios genera un gasto considerable a las empresas papeleras y un impacto negativo en el medio ambiente por la emisión de gases de efecto invernadero durante su descomposición. No obstante en los últimos quince años se han llevado a cabo investigaciones sobre los posibles usos de los lodos de papel, llegando hoy en día a tener aplicaciones en la agricultura, en la industria cerámica y fuentes energéticas, entre otros. El objetivo del presente trabajo es el estudio de las propiedades de mezclas de lodos de papel, cemento y arcilla del tipo bentonita sódica, en la perspectiva de obtener un material compuesto de propiedades adecuadas para la fabricación de materiales de construcción de bajo costo en el Perú. La metodología para el este estudio incluye la elaboración de muestras con distintas composiciones de mezcla de lodos de papel, pasta de cemento y pasta de bentonita sódica, de acuerdo al diseño experimental. Dichos constituyentes se mezclan para posteriormente comprimirlos en un molde a una presión determinada y eliminar el exceso de agua, así como conseguir una mejor compactación y acabado de la muestra. Las muestras resultantes fueron sometidas a ensayos de flexión, compresión, densidad y absorción de agua, para conocer las propiedades respectivas del material compuesto y establecer la posibilidad de su uso en la fabricación de paneles, calaminas y ladrillos teniendo como referencia las normas ASTM (American Society for Testing Materials). Como resultado, se determinó que el material compuesto con la mejor combinación de propiedades mecánicas para la fabricación de paneles y calaminas fue el obtenido a partir de 45% de cemento, 40% de lodos de papel y 15% de bentonita sódica, superando los valores de resistencia a la flexión, momento de rotura y manipulabilidad requeridos por la norma ASTM C1225. Así mismo el material compuesto de 50% de cemento, 30% de lodos de papel y un 20% de bentonita sódica supera la resistencia a la compresión mínima establecida por la NTP.399.611 y NTP 399.613, normas técnicas peruanas de pavimentos y ladrillos respectivamente.