Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un muro de suelo reforzado con geomallas en la Vía de Evitamiento de la ciudad de Abancay(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-09-19) Gamero Montenegro, Javier Alfredo; Alza Vilela, Augusto MartínEl presente trabajo de suficiencia profesional desarrolla el diseño de un total de 82 metros lineales de Muro de Suelo Reforzado con Geomallas ubicado en entre las Progresivas 9+416 a 9+498 de la Vía de Evitamiento de la ciudad de Abancay, ubicada en la región de Apurímac. En los primeros capítulos se describe el marco teórico de los principales componentes de un Muro de Suelo Reforzado, así como muchas de las alternativas que existen en el mercado para elementos como el refuerzo o la fachada de la estructura. Asimismo, se describe brevemente los mecanismos de refuerzo que influyen en el diseño. El diseño se desarrolla según la metodología explicada en la publicación NHI-10-024 “Design and Construction of Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slope – Volume I” de la National Highway Institute (NHI), instituto que forma parte de la Federal Highway Administration(FHWA) de Estados Unidos de América. El análisis de estabilidad externa estudia los mecanismos de falla que afectan al bloque de suelo reforzado en su conjunto, los cuales son deslizamiento respecto al suelo de fundación, excentricidad límite y capacidad portante. El análisis de estabilidad interno para Muros de Suelo Reforzados con geomallas corresponde al planteado para elementos extensibles y se verifican las fallas por resistencia a la tensión del refuerzo y falla por pull-out o arrancamiento del refuerzo. El análisis de Estabilidad Global, revisa las superficies de falla potenciales circulares producto del equilibrio límite en el contexto estratigráfico, con sus respectivas propiedades geotécnicas, en el cual se encuentra el Muro de Suelo Reforzado. Todos los análisis anteriores se plantean para tres estados límite. Los estados límite de Resistencia I y Servicio I corresponden al caso estático. Por otra parte, el estado límite Extremo I evalúa el caso combinado de cargas sísmicas y estáticas. Con los resultados de diseño obtenidos se plantean los planos de construcción, donde se muestra el Muro de Suelo Reforzado en planta, perfil longitudinal, secciones transversales y detalles constructivos para la ejecución del proyecto en obra.Ítem Texto completo enlazado Resistencia a la tensión del sistema FRCM: malla polimérica embebida en matriz cementicia(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-08-17) Ramírez Guillermo, Jesús; Cueva Arias, Jhoseph; Torrealva Dávila, Daniel EnriqueLo observado luego de sismos y los resultados de investigación han demostrado que los muros de albañilería sin refuerzo presentan importantes limitaciones ante las acciones sísmicas debido a su poca resistencia a la tracción y su comportamiento frágil luego del agrietamiento (San Bartolomé et al 2011). En respuesta al problema de la alta vulnerabilidad, y en cumplimiento con la Ley N°30191 el estado viene otorgando bonos de Protección de Viviendas Vulnerables a los Riesgos Sísmicos, mediante los cuales se trata de crear ambientes seguros dentro de las viviendas existentes con refuerzo de algún tipo. Uno de los métodos más modernos es el refuerzo superficial con sistemas FRCM (Fabric Reinforced Cementitious Matrix), la cual consta de una fibra embebida en una matriz cementicia. El sistema FRCM es muy atractivo debido a su reforzamiento no invasivo y a su fácil instalación. En este estudio se caracterizó y se describió el comportamiento de este refuerzo sometido a los ensayos de tracción acorde a los criterios de aceptación planteados por el documento AC434 (2016). La matriz cementicia que se uso es el mortero común para tarrajeo y como refuerzo la geomalla. En esta investigación se ensayaron a tracción 22 muestras del sistema FRCM (11 con geomallas continuas y 11 traslapadas), y se obtuvo los principales valores de su comportamiento mecánico, tales como: deformación última, punto de transición, esfuerzo último, etc. Con dichos valores se analizará y construirá la curva característica del sistema según los criterios del AC434 y ACI 549.4R-13. Además, se realizaron ensayos en los materiales componentes para verificar su calidad. En la investigación, se encontró que el sistema FRCM compuesto por una malla polimérica y una matriz cementicia de tipo tarrajeo presenta un comportamiento altamente complejo. Este comportamiento no permitió realizar un análisis directo en el comportamiento mecánico de los materiales individualmente y el sistema. Sin embargo, también se puedo observar la gran capacidad del sistema para liberar energía mediante fisuras bien distribuidas. Esto aumenta la ductilidad del elemento reforzado, evitando el colapso del elemento frente a eventos sísmicos.Ítem Texto completo enlazado Diseño con geosintéticos para la función de separación, filtración y refuerzo en pavimentos flexibles(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-03-26) Sicha Flores, Gino Gabriel; Alza Vilela, Augusto MartínEl presente trabajo consistió en el diseño, análisis técnico y económico del uso de geosintéticos para tres funciones en particular en pavimentos flexibles. Primero, se evaluó la aplicación de un geotextil no tejido punzonado de separación entre el material granular y el suelo de fundación. Luego, se analizó la aplicación de un geotextil no tejido punzonado como envoltura de subdrenes longitudinales cumpliendo la función de filtración. Por último, se evaluó la aplicación de una geomalla triaxial de refuerzo para la optimización del pavimento en estudio. Para la función de separación, el diseño realizado se basó en la norma AASHTO M288-96 y en libro “Designing with Geosynthetics” del Dr. Koerner. Mediante este procedimiento se determinó que el geotextil a especificar para el presente caso de estudio sería el geotextil comercial GT320P. El análisis técnico por su parte, se centró en la comparación del número de ejes equivalentes calculados para dos diseños. Por un lado, un pavimento que mantenga los espesores efectivos de capa, gracias al uso de un geotextil separador y otro con menor espesor efectivo de material granular debido a la mezcla parcial de este con el suelo de la subrasante. Mediante este análisis, se pudo concluir que una contaminación de subbase de sólo 0.5 pulgadas conllevaría a una reducción de más de 10% de serviciabilidad del pavimento en todos los tramos. En cuanto al análisis económico, se comparó el costo de los materiales de dos soluciones para el problema técnico presentado. Una opción consistió en un pavimento que emplee un espesor de material granular adicional llamado “espesor de sacrificio” que asegure la serviciabilidad del pavimento a largo plazo. La otra opción consistió en emplear el diseño convencional inicial, pero añadiendo el geotextil especificado. De este análisis, se determinó que para un espesor de sacrificio mayor a 1 pulgada el uso de un geotextil resultaría más rentable en lugar de emplear un espesor de sacrificio. En cuanto a la función de filtración, el diseño realizado se basó en la norma AASHTO M288-96, en la guía de la FHWA, en el manual de hidrología del MTC y en el libro “Designing with Geosynthetics” del Dr. Koerner. De esta forma, se determinó que el geotextil a especificar para esta función sería el geotextil comercial GT240. El análisis técnico consistió en comparar el tráfico soportado por un pavimento sin sistema de subdrenaje longitudinal respecto a uno que si lo incluyera en el diseño. Para esto, se redujo el coeficiente de drenaje del pavimento inicial para simular su comportamiento sin subdrenes. Se observó que una reducción de 0.1 del coeficiente de permeabilidad disminuiría cerca de un 30% la serviciabilidad del pavimento. Lo cual justificaría el uso de geotextil para esta función. El análisis económico se enfocó en comparar estos diseños respecto a un tiempo de vida estimado. Se concluyó que aquellos pavimentos sin subdrenaje con un tiempo de vida real menor a 6 años serían menos rentables que emplear sistemas de subdrenaje con geotextil. Finalmente, para la función de refuerzo, el diseño preliminar se basó en la norma AASHTO R-50 y se empleó el programa de la empresa TENSAR para efectuar el diseño definitivo correspondiente a la geomalla TX160 para optimización del pavimento. El análisis técnico consistió en comparar de forma porcentual la variación de serviciabilidad entre el diseño con geomalla y el diseño convencional. En este caso, el uso de geomalla aumentó en más de 20% la serviciabilidad del pavimento del sector 3 al 6 aun así tratándose de una optimización de pavimento. Para el sector 1 y 2 se logró superar la serviciabilidad del diseño convencional, pero no significativamente. Luego, mediante el análisis económico se comparó el costo de los materiales de ambos diseños. De esta forma, se determinó que el diseño con geomalla generó un ahorro de más de 10 % respecto al diseño inicial. Para los temas tratados, se desarrolló un programa en Visual Studio en el lenguaje de programación Visual Basic el cual facilitó el diseño y análisis. Además, se realizaron especificaciones técnicas y planos para las tres aplicaciones del material geosintético los cuales forman parte de la información a entregar al momento de realizar un proyecto.Ítem Texto completo enlazado Estudio experimental de la influencia de los diferentes tipos de mortero y substratos de albañilería en la adherencia con geomallas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-08-03) Cárdenas Linares, Renato Armando; Luna Coral, Jimmy Jorge; Torrealva Dávila, Daniel EnriqueLa utilización de geomallas como refuerzo superficial se ha aplicado en sistemas estructurales vulnerables como las viviendas de adobe y, ahora último, en viviendas de albañilería. Este sistema de refuerzo superficial consta de una geomalla, que puede ser biaxial o triaxial, y una matriz de mortero que embute a la geomalla y es responsable de la adherencia con el muro. Investigaciones previas han demostrado que este refuerzo es muy efectivo para aumentar la resistencia y ductilidad de los muros cuando estos son sometidos a fuerzas cortantes. Sin embargo, los beneficios de este refuerzo sólo son posibles mientras se mantenga adherido al muro, entonces es necesario que la adherencia del sistema al substrato de albañilería sea estudiada. En otros tipos de refuerzos superficiales similares, como el caso de los FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix), la adherencia es estudiada en el fenómeno de falla por desprendimiento, el cual depende de las propiedades mecánicas de los materiales constitutivos. Existe mucha diversidad, tanto en los tipos de mortero, como en los tipos de ladrillo, lo cual incrementa la variabilidad en la efectividad del refuerzo superficial con geomallas. Por consiguiente, en esta tesis se estudió experimentalmente la influencia de los diferentes tipos de mortero y substratos de albañilería en la adherencia del sistema de refuerzo superficial. En esta investigación se realizaron ensayos de adherencia en tracción sobre especímenes conformados por un trozo de geomalla embebido en mortero que a su vez está adherido a un ladrillo. El ensayo consistió en traccionar la geomalla hasta la rotura de la misma o hasta el desprendimiento del mortero. Se utilizaron ladrillos de arcilla tipo King Kong y pandereta, y ladrillos de concreto. En morteros, mortero sin cal de proporción cemento: arena (1:5) y mortero con cal de proporción cemento: cal: arena (1:1:5). Dos tipos de geomallas fueron utilizados: triaxial TX 160 y biaxial BX 4100. Se formaron doce tipos de especímenes y se efectuaron tres ensayos en cada uno, siendo un total de 36 ensayos en los cuales las geomallas se colocaron embebidas en el mortero con una longitud de anclaje de 0.15m. Posteriormente, se ejecutaron ensayos adicionales con algunos materiales para comprobar teorías formuladas con base en los primeros ensayos y lograr sólidas conclusiones. La longitud de anclaje se mantuvo constante, tanto en los primeros ensayos como los posteriores, y funcionó como referencia de la efectividad de la adherencia, ya que en investigaciones previas con otros tipos de materiales, el uso de 0.15m de anclaje resultó óptimo.Ítem Texto completo enlazado Análisis técnico-económico del uso de geomallas como refuerzo de bases granulares en pavimentos flexibles(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-07-04) Orrego Cabanillas, Daniel Alberto; Alza Vilela, Augusto MartínEl presente trabajo consiste en el análisis del uso de geosintéticos, en específico las geomallas, como refuerzo de bases granulares dentro de una estructura de pavimento flexible. Lo que se busca es determinar si son una alternativa económicamente viable sin disminuir la capacidad estructural de la vía proyectada en el proyecto analizado. Con este propósito se realizó un diseño de tres alternativas bajo los mismos parámetros de diseño: la primera alternativa es una sección convencional o no reforzada; mientras que las dos alternativas adicionales consisten en secciones reforzadas con geomallas biaxiales y multiaxiales respectivamente. Para poder obtener un diseño alternativo óptimo es necesario conocer las propiedades de las geomallas disponibles en el mercado actualmente, para ello se hizo una clasificación de las mismas y se mostraron sus aplicaciones típicas. Así mismo, se describieron los mecanismos de refuerzo relacionados con el uso de geomallas dentro de estructuras de pavimento y los beneficios que estos permiten lograr. Luego, se hizo una recopilación de las metodologías de diseño que se utilizaron para el caso de estudio presentado y las investigaciones que permitieron obtener los factores necesarios para realizar el diseño de las secciones reforzadas con geomallas. Con esta información como base se procedió al diseño de las estructuras de pavimentos para nueve diferentes secciones. Esto permitió hacer un análisis más completo de los diferentes factores que influyen en el resultado final obtenido con el uso de las geomallas como refuerzo; así como encontrar las condiciones óptimas donde esta alternativa es económica y técnicamente mejor. Por último, se muestra un modelo de especificación técnica, de acuerdo a los lineamientos de las especificaciones generales presentadas por el MTC, que puede servir como punto de partida para su inclusión dentro de los productos a usarse dentro de los proyectos nacionales bajo su gestión.