Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Influencia de los parámetros del suelo no saturado en el análisis de infiltración y estabilidad de una pila de lixiviación con alto contenido de finos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-15) Huarcaya Quiquia, Rosario Belen; Lucas Gonzales, Emerson Raul; Menacho Caso, Jeferson EverEn la industria minera, es fundamental asegurar que las pilas de lixiviación sean diseñadas de manera óptima para mejorar la eficiencia en la extracción de minerales y proteger el entorno. Sin embargo, la influencia de los parámetros de suelo parcialmente saturado en el diseño de la infiltración y estabilidad de estas estructuras, especialmente en aquellas con alto contenido de finos, ha sido poco explorada. Esta tesis se enfoca en abordar esta necesidad de comprensión al evaluar cómo los parámetros de suelos parcialmente saturados influyen en la infiltración y estabilidad de una pila de lixiviación con alto contenido de finos, utilizando un modelo geotécnico en elementos finitos en Plaxis 2D. La metodología empleada en la investigación se estructuró en varias etapas clave. En primer lugar, se llevó a cabo una caracterización geotécnica del suelo, abordando parámetros de resistencia, deformación y permeabilidad para comprender su comportamiento. Posteriormente, se procedió a la calibración de parámetros mediante modelos específicos. Seguidamente, se construyeron modelos desacoplados para el análisis de infiltración y estabilidad, los cuales fueron previamente validados y verificados utilizando modelos simples. Una vez completado este proceso, se aplicaron estos modelos al caso de estudio de la pila de lixiviación, centrándose en la evaluación de la infiltración, estabilidad y deformación. Finalmente, se interpretaron los resultados obtenidos para comprender la influencia de los parámetros no saturados en los análisis realizados. Los resultados obtenidos revelan que los parámetros del suelo parcialmente saturado, como la succión, influyen tanto en la infiltración de la solución lixiviada como en la estabilidad estructural. Se observa que la variación en la permeabilidad, debido a la succión del cuerpo mineral, incide significativamente en la velocidad de infiltración y, por ende, en la eficiencia de la recuperación del mineral. Además, se constata que la succión contribuye positivamente a la estabilidad de la estructura al aumentar el factor de seguridad, lo que implica un incremento en la resistencia al corte del suelo. Este estudio sugiere que la integración de la mecánica de suelos parcialmente saturada en el diseño de pilas de lixiviación es fundamental para la toma de decisiones, tanto en términos de seguridad como de economía del proyecto. Se recomienda que este enfoque sea complementario a los análisis comúnmente realizados mediante la mecánica de suelos clásica, que considera al suelo en un estado completamente saturado o seco. Además, se recomienda continuar la investigación en este campo, con el objetivo de mejorar la caracterización geotécnica mediante la implementación de ensayos especiales, modelos constitutivos avanzados y programas informáticos más sofisticados.Ítem Texto completo enlazado Evaluación de la capacidad portante de suelos reforzados con geoceldas con diferentes soluciones analíticas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-09-16) Vargas Zavaleta, Aldo Isaac; López Bendezú, Marko AntonioLos suelos de poca resistencia plantean un desafío considerable en la ingeniería civil debido a sus complejas características y propiedades físico-químicas, caracterizadas por baja resistencia y alta compresibilidad. En este contexto, los geosintéticos surgen como una solución efectiva al interactuar positivamente con los suelos y mejorar sus propiedades de manera más rentable. Este estudio se enfoca en la evaluación de la capacidad portante de suelos reforzados con geocelda para suelos no aptos para construcción. La evaluación de la capacidad portante se realiza mediante soluciones analíticas y compara los resultados de la misma con respecto a un ensayo experimental descrito en el caso de estudio A. Por otra parte, se realiza una comparación del diseño de una base reforzada con diferentes geosintéticos, tanto técnica como económica, para una zapata continua, incluyendo geotextil, geomalla y geocelda. Los datos sobre las características del suelo de cimentación y del material de relleno son mencionados en el caso de estudio B. Además, se realiza un análisis paramétrico para evaluar el impacto de los geosintéticos en el aumento de la capacidad portante frente a variaciones en la presión aplicada transmitida por la zapata. En la parte final de la tesis, se presentan algunas conclusiones y recomendaciones sobre el desarrollo de la investigación.Ítem Texto completo enlazado Análisis de deflexiones y esfuerzos en tuberías de acero de pared delgada enterradas bajo vías de acarreo de camiones mineros por el método de los elementos finitos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-07-20) Vilca Terrazas, Nicher Saul; Alencastre Miranda, Jorge HernánEl presente estudio analizó el comportamiento de las tuberías de acero de diámetros nominales desde 36” hasta 48” las cuales se encuentran enterradas en cruces de caminos mineros (Haul Road) sometidas a cargas superficiales de vehículos con carga bruta máxima de 625 toneladas (Peso bruto, incluye peso de material acarreado). Se desarrolló un análisis para determinar las variables más relevantes de una instalación que afectan los resultados de cálculo de esfuerzos y deflexiones por medio de un estudio paramétrico por el método de los elementos finitos. En general las zanjas se componen de una tubería apoyada sobre una cama de arena fina o material similar, por un relleno lateral instalado por medio de capas delgadas compactadas y un relleno superior compactado sobre la tubería. Para el estudio de la investigación se propuso un modelo de elementos finitos que considera la no linealidad del material de suelo, la no linealidad del contacto entre la tubería y el suelo, la no linealidad de la geometría del suelo y las cargas laterales residuales debido a la compactación de distintas capas del suelo durante la etapa constructiva y para su validación se utilizaron datos experimentales desarrolladas en el centro de investigación de infraestructuras enterradas (CUIRE) de la Universidad de Texas Arlington (UTA). El estudio demostró la importancia que tiene una adecuada selección de las propiedades de los materiales de suelos que componen una zanja, así como la importancia de considerar adecuadas condiciones de instalación de las tuberías a fin de obtener en lo posible menores costos de una instalación que permita tener esfuerzos en la tubería por debajo de los admisibles. Los mejores resultados se mostraron durante la variación del ancho de la zanja y la elección de materiales de relleno lateral con mayor grado de elasticidad, sin embargo, existen otros factores que podrían llegar a incrementar las deflexiones en la tubería tales como la variación de la altura de cama de tubería o la altura del relleno superior. Adicionalmente, se verificó en dónde se ubica la mayor carga de esfuerzos en la tubería luego de la aplicación de las cargas muertas y cargas vivas. Así mismo, se determinó en qué nivel afecta la relación del diámetro y el espesor de la tubería y para cuál de estas relaciones será necesario tener un mayor cuidado durante el análisis. El presente estudio paramétrico permitió comprender las afectaciones en los resultados de deflexión y esfuerzos de la tubería y cuyas conclusiones se pueden generalizar para instalaciones convencionales ya que dependen de las mismas variables.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 Comparación del pavimento permeable con los pavimentos rígidos y flexibles para la mejora del drenaje en el estacionamiento del aeropuerto de Jauja(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-27) Artica Salazar, Deyvi Jhonathan; De La Cruz Cruz, Josue Aldair; Zavala Rosell, Guillermo JoséEn la presente tesis de investigación, se identificó un problema medioambiental causado por el tipo de drenaje que se tiene en los pavimentos rígidos y flexibles. Como solución se propone los pavimentos permeables que son parte de la filosofía SuDS. Para poder verificar que el pavimento permeable es viable se desarrolló puntos claves de comparación con los pavimentos rígidos y flexibles en el estacionamiento del aeropuerto de Jauja. Algunos datos tomados en consideración fueron extraídos de tesis con investigaciones similares, para así poder determinar cuál de estos tres pavimentos es el más adecuado para el lugar de estudio. Se empezó revisando los conceptos y características de cada pavimento. Una vez completados todos los conceptos, se pasó a diseñar cada tipo de pavimento basándonos en la Norma AASHTO 93 y ACI 330R - 08. Una vez realizado el diseño, se procedió a evaluar los valores obtenidos de acuerdo a los valores mínimos que nos brinda cada norma para poder tener los espesores correctos. Además, se determinaron puntos de comparación como, por ejemplo, mantenimiento, costos, reciclabilidad, resistencia a la compresión y flexión, entre otros para los tres tipos de pavimento. Estos criterios se evaluaron de acuerdo a un método de puntuación estructurado por los autores, donde se le asignan puntajes a cada pavimento. Estos criterios, a la vez, tiene un peso ponderado según su importancia. Finalmente, se logró determinar qué tipo de pavimento es el que se adecúa mejor a este estacionamiento, obteniendo al pavimento permeable como la mejor opción para dicho lugar. De esta manera se logró evaluar las hipótesis que se planteó.Ítem Texto completo enlazado Diseño y ejecución de mejoramiento de suelos en edificaciones no aisladas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-14) Ruiz Camacho, Fresy del Carmen; Brioso Lescano, Xavier MaxEl presente informe detalla el proceso de elección de la técnica de mejoramiento de suelos, el diseño, estudio económico y proceso constructivo de un proyecto ejecutado por una empresa especialista en soluciones geotécnicas y en el cual la autora del presente trabajo, tuvo una participación activa desde el inicio de la relación comercial con el cliente, la realización de la propuesta técnica y económica, ejecución y la finalización del proyecto. Se buscó mostrar la viabilidad técnica, económica y, sobre todo, constructiva, de la solución propuesta como alternativa de mejoramiento de suelo que mejor se adapta a la necesidad y características del proyecto. Debido a la existencia de edificaciones susceptibles cercanas al área de trabajo, era de vital importancia elegir una solución que, además de cumplir con el alcance del proyecto, minimice riesgos de afectación a las construcciones vecinas durante el proceso constructivo. Para ello, se dividió el trabajo en cinco capítulos. El primer capítulo describe los antecedentes del proyecto, los objetivos del trabajo y detalla la participación del bachiller. El segundo capítulo describe la metodología de elección de la solución y detalla las técnicas de mejoramiento de suelos elegidas. El tercer capítulo muestra el desarrollo del proyecto desde el inicio, planificación y propuesta económica, ejecución, seguimiento y el cierre. El cuarto capítulo muestra las conclusiones del trabajo y finalmente, el último capítulo muestra la bibliografía utilizada para la realización del mismo.Ítem Texto completo enlazado Influencia de la interacción suelo-estructura en la respuesta sísmica de un edificio de oficinas de 6 pisos y 2 sótanos considerando diferentes condiciones de suelo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-13) Prada Conde, Grecia Chijei; Mateo Suarez, Isabel Thalia; Asmat Garaycochea, Christian AlbertoLa presente investigación consiste en estudiar la respuesta sísmica de un edificio de oficinas de 6 pisos y 2 sótanos considerando la interacción suelo-estructura (ISE). Se ha visto que en la realidad se utilizan frecuentemente modelos con base empotrada a nivel del terreno, pese a que, se analicen edificios con sótanos. Esta idealización genera que los resultados obtenidos en el análisis estructural no sean muy precisos. Es por tal motivo, que el objetivo de la investigación es determinar la influencia de la ISE en la respuesta sísmica de un edificio de oficinas con sótanos, para lo cual se plantean tres casos de estudio para comparar los resultados considerando diferentes tipos de modelos, tipos de suelo e incluir la ISE dentro del análisis. Existen normas internacionales que presentan procedimientos para el análisis con ISE y también, diversos investigadores han planteado modelos matemáticos para caracterizarla, los cuales permiten representar respuestas cercanas al movimiento del suelo circundante a las cimentaciones. A partir de lo mencionado se establecen los tres casos de estudio que se desarrollaron en la presente investigación. El primer caso de estudio (modelo 01) consta de un edificio empotrado a nivel de superficie sin el modelado de los sótanos. El segundo caso de estudio se divide en dos escenarios, que se diferencian en las restricciones que se les asignan a los muros de los sótanos. El primer escenario (modelo 02A) consiste en el edificio con sótanos empotrado a nivel de cimentación. En el segundo escenario (modelo 02B), se tiene un modelo similar al anterior, incluyendo en los sótanos una restricción del movimiento traslacional del suelo. El último caso (modelo 03) consta en el edificio con sótanos y el suelo representado mediante un elemento sólido, en este modelo se caracteriza la ISE, representando al suelo mediante un modelo de semiespacio elástico lineal compuesto por elementos finitos sólidos. Para cada uno de los casos expuestos, de acuerdo a la norma E.030, se realizan los análisis estático y dinámico; con lo cual, se obtienen parámetros como: Periodos, cortantes basales, modos de vibración, desplazamiento y desplazamientos relativos de entrepiso.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 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 Aplicación del ensayo MASW para la determinación de las velocidades de ondas de corte y correlaciones con el ensayo CPT(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-13) Rebata López, Christian Jhosimar; Zegarra Pellanne, Jorge Víctor JoséEn la actualidad, conocer las propiedades del suelo, sin tener información previa del terreno en estudio, ha cobrado valor a través de los métodos geofísicos, especialmente en las obras de ingeniería civil. Las propiedades geofísicas están relacionadas con las propiedades geotécnicas mediante la velocidad de onda de corte (VS), estas relacionan al módulo de corte (G), módulo de elasticidad (E), módulo de Poisson (), densidad (), etc. Por ello, la velocidad de onda de corte (VS) es una de las propiedades que ha sido estudiada en las últimas décadas con mayor detalle, y es de vital importancia para el diseño sismo resistente de las estructuras. La velocidad de onda de corte es de vital importancia en evaluaciones del potencial de licuación, amplificaciones del suelo y clasificación sísmica del sitio (Kramer, 1996). Los métodos geofísicos para investigaciones del terreno fueron desarrollados entre los años 1999 y 2000, empezando con el método del Spectral Analysis of Surface Waves (SASW) por los ingenieros y científicos del Kansas Geological Survey (KGS); no obstante, en la actualidad el ensayo Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) es más aceptado debido a sus ventajas sobre su predecesor (SASW) (Park et al., 1999). La presente tesis tiene como fin determinar perfiles de velocidad de onda de corte en función de la profundidad; para ello, pretende dar un conocimiento en la metodología del método MASW, explicando sus tres partes principales, a través de la metodología planteada: adquisición de datos de campo, análisis de dispersión y el análisis de inversión (Park et al. 1999). Para dicho fin, se toma como caso de estudio tres lugares ubicados en Europa: dos de ellos en Francia (Grenoble y Cadarache) y el último en Italia (Mirandola), lugares de donde se tiene información disponible de campo (esta información fue revisada y descargada, de libre acceso, en la página web interpacific.geopsy.org.). Para el desarrollo del trabajo se presenta primero las bases teóricas donde se apoya el método MASW, que son el análisis de dispersión mediante la aplicación del método de cambio de fase (phase-shift method) y el proceso de inversión mediante la aplicación del método de la matriz de rigidez (stiffness matrix method); así mismo, de los casos de estudio, se concluye la importancia de analizar varios casos, debido a que la metodología planteada es una metodología no determinista; para ello, se presentará la influencia de algunos parámetros de entrada, para los modelos de tierra plana empleados, cuando estos varían, y se demostrará la sensibilidad del error (misfit) cuando se varía el número de capas usados en los modelos. Además, a modo de complementar los resultados del método de MASW, se añaden las bases teóricas de las metodologías invasivas del terreno, tales como el CPT (cone penetration test); así como una relato de su literatura desde sus orígenes en la década de 1950 en la Universidad de Delft en Holanda, los parámetros obtenidos del mismo ensayo; así mismo, presentar la literatura disponible sobre la relación con el perfil de velocidad que es posible generar mediante correlaciones de diversos autores expertos en geotecnia; entre ellos, para el desarrollo de la tesis, se explicarán brevemente las correlaciones, a través de las ecuaciones planteadas por los siguientes autores: Hegazy & Mayne (1995), Piratheepan (2002), Mayne (2006), Robertson (2009) y McGann et al. (2015).