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 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 Aplicación de la enzima ureasa en la estabilización de suelos y la auto-reparación de matrices empleadas en impresión 3D(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-07) Rojas Morales, Omar Antonio Giovanni; Kim De Aguilar, SuyeonAún con los constantes avances en la industria de la construcción, existen puntos clave que continúan siendo relevantes en la toma de decisiones para el diseño y ejecución de un proyecto. Puntos como la selección de un suelo apropiado para cada tipo de proyecto. Ahora bien, uno de los principales impedimentos está relacionado a no poder obtenerse un suelo adecuado que permita garantizar la estabilidad y durabilidad que se requiere. Si a esta problemática le añadimos que, la constante demanda en infraestructura a nivel mundial exige a su vez un incremento en la demanda del hormigón, cuya producción contribuye en la emisión de gases de efecto invernadero y alternativas como la implementación de impresión 3D aplicada a la industria de la construcción introduce varios retos de ingeniería desde el punto de vista de los materiales. La búsqueda de una manera apropiada de estabilizar el suelo, así como poder generar la capacidad de auto-reparación en los elementos impresos, se traduce en una necesidad que requiere pronta atención. Esta tesis propone el desarrollo de una metodología para estabilizar el suelo y para auto-reparar matrices empleadas en impresión 3D catalizadas por la enzima ureasa. De los resultados adquiridos para la estabilización de suelos, la evaluación de durabilidad frente a la erosión por agua nos indicó que la mezcla de suelo modificado con CaCl2-urea con concentración equimolar de 1 M y solución enzimática de 5 U, presenta una pérdida de masa de sólo el 18.35 %, en comparación con la erosión completa de la muestra en el agua en el caso de la mezcla de suelo con agua. Por su parte, el ensayo de compresión indicó que el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas del material con un nivel de resistencia a la compresión inferior de 35.5 % con respecto al de las muestras no estabilizadas. Por otro lado, los resultados adquiridos luego del proceso de reparación para el caso de matrices de suelo muestran que los defectos intervenidos se pudieron rellenar casi por completo, aunque se evidencia la presencia de erosión debido a la inestabilidad de la propia matriz de suelo frente al contenido líquido propio de la solución enzimática. Lo cual no se evidencia en matrices cementicias, donde los defectos se repararon sin evidencia de erosión. Finalmente, el ensayo de compresión en las muestras auto-reparadas indicó que, el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas de matrices de suelo. Esto debido a la erosión mencionada con anterioridad al aplicarse la solución enzimática directamente. Por su parte, el uso de una solución enzimática logra mantener las propiedades mecánicas de matrices cementicias, donde se alcanza un valor idéntico en resistencia a la compresión con respecto al de las muestras intervenidas.Ítem Texto completo enlazado Implementación del método de reducción de resistencia para el análisis de estabilidad de taludes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-07-20) Huaman Cangalaya, Marycarmen; Lopez Bendezú, Marko AntonioEl análisis de estabilidad de taludes puede realizarse a través de diferentes metodologías. La selección de una técnica apropiada es un proceso muy importante en la evaluación de inestabilidades. Teniendo en cuenta que el Factor de Seguridad (FoS) es el índice principal para determinar qué tan cerca o lejos están los taludes de la falla. La utilización del Método de Equilibrio Limite (MEL) es aceptado como parte de la práctica profesional y es el método de análisis más utilizado en la evaluación de taludes. Sin embargo, esta metodología realiza simplificaciones a priori que no representan el comportamiento y deformación real de un talud. Las herramientas informáticas disponibles han permitido que el modelamiento numérico, mediante el Método de Elementos Finitos (MEF), puedan ser utilizados como opciones de análisis viables. La implementación del Método de Reducción de la Resistencia al Corte (MRR) permite estimar equivalencias (Factor de Reducción de Resistencia) a los factores de seguridad de taludes. En este trabajo se implementa el MRR dentro del programa comercial por MEF Abaqus® y se realiza la simulación del comportamiento de falla de taludes en dos casos hipotéticos. El modelamiento numérico verifica la utilización de las condiciones de contorno en modelos bidimensionales, las que fueron replicadas en un modelo tridimensional. Los resultados fueron comparados con los obtenidos por el MEL usando el Slide®. En general, los resultados obtenidos fueron similares para los casos analizados con ambas metodologías; sin embargo, se encontró que los resultados con el análisis MEF generaron valores más altos para el FoS en comparación con los obtenidos por MEL. Esto se debe principalmente a que el MEF, al ser un método más riguroso, considera las relaciones esfuerzo-deformación de los materiales, requiriendo una mayor cantidad de parámetros y menos simplificaciones en comparación al MEL. Aunque el MEL es considerado un método más conservador, la sinergia de ambos métodos es una fuente valiosa de verificación de la estabilidad de taludes y su interpretación del mecanismo de falla.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 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 Estudio comparativo de la influencia de aditivos químicos y rellenos en la efectividad de la estabilización de suelos orgánicos con cemento(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-04) Chauca Reyes, Wilson Giancarlos; López Bendezú, Marko AntonioLas turbas son una forma de suelos extremadamente blandos, que a diferencia de los suelos minerales, poseen características diferentes que las formas en que las fórmulas y estudios se aplican sobre ellos son diferentes. Su baja resistencia, elevada deformación, alta compresibilidad, potencial de descomposición, elevada acidez, alta humedad y alta permeabilidad, hacen que estos suelos sean un problema para la ingeniería geotécnica al momento de planificar un proyecto. Las turbas pueden ser estabilizadas con cemento ya que entre todos los demás aglutinantes es el que ha resultado ser más efectivo. Sin embargo, por la misma complejidad de la turba, en ocasiones se necesitan grandes cantidades se cemento para poder estabilizarla, pudiendo volver un proyecto insostenible económicamente y ecológicamente. Por lo tanto, elegir un método de curado correcto y adicionalmente agregar otros aditivos y/o rellenos pueden mejorar la efectividad de una estabilización de turbas. Esta investigación documental se ha basado en recolectar información académica sobre estabilización de turbas con cemento, para así poder relacionar y comparar los métodos más eficaces para estabilizar suelos de turba en función al tipo de turba estabilizada. La recopilación documental mostró que, efectivamente, la aplicación de otros aditivos y rellenos en conjunto con el cemento muestran mejoras notables a comparación de utilizar solo cemento como único aglutinante. Así mismo, tener en cuenta el método de curado a utilizar es importante en la efectividad pues estos son un reflejo de lo que se aplicaría en campo, siendo el curado en aire y el curado húmedo con sobrecarga los métodos más efectivos. Es así que un suelo tan problemático como la turba puede ser estabilizada efectivamente sin la necesidad de utilizar cemento en grandes cantidades si se conocen bien sus propiedades y si se elige bien el método de curado y que aditivos y/o rellenos son los más eficaces.Ítem Texto completo enlazado Influencia del arreglo estructural de las discontinuidades en la estabilidad global de taludes a escala global de tajos abiertos mediante la metodología de elementos finitos (FEM)(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-20) Aguedo Asencios, Antony Gregorio; Cabello Robles, Oscar LuisLa presente tesis desarrolla la influencia que tiene el arreglo estructural de las discontinuidades en la estabilidad global de los taludes globales de un tajo abierto mediante la metodología de elementos finitos (FEM) a fin de tener un diseño mas realista de los taludes. Para esta investigación se realizó una revisión bibliográfica del estado del arte del tópico para tener una base sobre los posibles resultados de la investigación, así como también, discriminar entre el modelo a usar para el modelamiento de las discontinuidades y la metodología de cálculo. Asimismo, para los datos de entrada del macizo rocoso se utilizó data de caracterización geomecánica de una mina a tajo abierto en Canadá, mientras que la caracterización de las discontinuidades se obtuvo de valores teóricos. En el análisis de estabilidad de los taludes se utilizo el software RS2 de rockscience el cual permitió modelar las discontinuidades de manera discreta permitiendo variar los variables de orientación, espaciamiento, longitud y persistencia de las discontinuidades utilizadas en la investigación. Los resultados obtenidos del análisis muestran que el arreglo estructural influye en la estabilidad del talud, sin embargo, esta es mínima debido a las propiedades de resistencia del macizo rocoso la cual le otorga un factor de estabilidad alto. Además, evidencia que el parámetro de mayor influencia es la orientación de la discontinuidad.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.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.