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Análisis comparativo de métodos para el cálculo del asentamiento de cimentaciones superficiales sobre suelo granular
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-06) Ramírez Gonzáles, Renzo Martín; Alva Melgarejo, Giancarlo; Falcón Cabrera, Alexis Bernabé; Polo Huamán, Pamela; Ortega Ramos, Erika Estefany; Anaya Infantes, John Steven; Zamora Beyk, Juan Pablo
Para el diseño de cimentaciones superficiales en suelos granulares es necesario controlar el asentamiento que pueden sufrir estas por acción de las cargas aplicadas. Por lo tanto, el problema geotécnico referido al cálculo de este parámetro se vuelve importante, y es necesario enfocarlo desde diversos puntos de vista en cuanto al método de solución a utilizar. Hoy en día, existen diversos métodos con los cuales es posible estimar el asentamiento de cimentaciones superficiales en suelos granulares, cada uno de estos con sus propias consideraciones, tanto en los parámetros de entrada que se utilizan como en el procedimiento de cálculo. En esta investigación, se analiza comparativamente los valores de asentamiento de una zapata cuadrada de 1m de lado cimentada en un estrato de suelo granular, ubicado en el distrito de La molina en Lima, obtenidos empleando cinco métodos analíticos (Elástico, Meyerhof, Terzaghi y Peck, Parry y Burland & Burbridge) y el método computacional utilizando el programa de elementos finitos Plaxis 2D (con el modelo constitutivo Mohr - Coulomb), considerando variaciones progresivas en las cargas aplicadas. De esta forma, se definen las principales diferencias entre los métodos estudiados, los cuales se refieren a la definición de parámetros de entrada, procedimiento de cálculo y la complejidad de la solución. Asimismo, se precisan tendencias en cuanto a la coincidencia entre los métodos analíticos con el computacional, teniendo en cuenta las diversas variables mencionadas anteriormente.
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 Pablo
Actualmente, 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.
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 Pablo
Los 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.
Análisis de la factibilidad técnica y económica de la compactación dinámica para mejoramiento de suelos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-25) Veiga Manrique, María Fernanda Cristel; Zamora Beyk, Juan Pablo
La presente tesis consiste en demostrar la factibilidad técnica y económica de la aplicación del mejoramiento de suelos por compactación dinámica en un terreno de 100’052.37 m2 de superficie ubicado en Chilca – Cañete – Lima, este método radica en transmitir energía al suelo mediante ondas de impacto producidas tras la caída libre o semi caída de una masa entre 8 a 225 toneladas a una altura desde 15 a 40 metros de manera repetitiva. El objetivo del mejoramiento de suelos es conseguir una mejora en la presión admisible a 2.0 kg/cm2 y que el asentamiento diferencial tolerable no supere 2.5 cm en una estratigrafía compuesta en predominancia por arena mal graduada con presencia de limo y arcilla en contenidos variables y cuya densidad y tamaño de partícula van en aumento conforme a su profundidad. En el desarrollo de este trabajo se elabora un diseño de la técnica de compactación dinámica según el método propuesto por la Federal Highway Administration (FHWA) en su manual Dynamic Compaction y se comparan las variables obtenidas con los valores de masa, altura de caída, cantidad de impactos y distanciamiento entre huellas empleados en campo durante el proceso de ejecución. Asimismo, se estima un costo por m2 de la aplicación de la compactación dinámica según el caso en estudio y las condiciones in situ del proyecto específico. Finalmente, tras comparar los valores de resistencia por punta corregida (qt) de los ensayos de penetración con piezocono (CPTu) iniciales y posteriores al mejoramiento por compactación dinámica se verifica el incremento de la resistencia y el cumplimiento de los objetivos técnicos trazados
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 Pablo
El 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.
Análisis influencial de la aplicación de una emulsión asfáltica en el suelo de subrasante para el diseño de pavimentos en la ciudad de Cajamarca
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-26) Bobadilla Sánchez, Jenny Sandra; Huamán Changanaquí, Martín Augusto; Zamora Beyk, Juan Pablo
La estabilización de suelos de subrasante mediante la aplicación de productos asfálticos no goza de una difusa extensión en Perú al momento de ejecutar proyectos de pavimentación en suelos arcillosos. Ello se atribuye, principalmente, al limitado número de investigaciones experimentales que sustenten su aplicación, traduciéndose en una significativa variabilidad en las propiedades de los especímenes de suelo arcillosos estabilizados con productos asfálticos. En adición, agentes estabilizadores alternativos como la cal y el cemento han sido objeto de un mayor número de investigaciones en diversos tipos de arcillas, donde se ha demostrado su eficaz capacidad de modificación sobre las propiedades físicas y mecánicas, tales como la densidad aparente (densidad bulk), los límites de consistencia y la CBR (California Bearing Ratio - Relación de Soporte California). La aplicación de los agentes estabilizadores antes mencionados contribuye a la preparación del suelo de subrasante para la conformación de un pavimento, viéndose su elección considerablemente influenciada por los costos asociados tanto a la aplicación como al transporte hacia la ubicación del proyecto. El propósito principal de este trabajo de investigación consiste en examinar las variaciones en las propiedades físicas y mecánicas de un suelo de subrasante tras la aplicación de un producto asfáltico (emulsión asfáltica). La dosificación específica que se requiere se determina mediante el procedimiento "Diseño de Mezclas Asfálticas en Frío" (Asphalt Institute, 1997) modificado por la Universidad de Illinois. Las muestras, obtenidas de suelos de la ciudad de Cajamarca (en su mayoría, arcillas de mediana plasticidad), y una emulsión asfáltica catiónica de rotura lenta (CSS-H1) comercial adecuada para el tipo de suelo empleado y para el propósito de estabilización, se sometieron a ensayos en el Laboratorio de Mecánica de Suelos (LMS) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP); y se realizaron comparaciones esquemáticas entre los resultados obtenidos de las muestras en estado natural y aquellas tratadas con el agente asfáltico. Finalmente, se realiza la verificación de que la subrasante modificada haya alcanzado un valor de soporte CBR superior al 6%, indicado en el Capítulo III: Componentes de la Infraestructura del Camino perteneciente al “Manual MC-05-14 Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” (MTC, 2014) como aquel que permita constituir la primera capa de la estructura de pavimento. Posterior a ello se analiza la influencia de dicha aplicación en el presupuesto de materiales para diversas configuraciones de espesores de pavimento; evaluándose la variación del costo por metro cuadrado y la influencia de la dosificación del agente emulsivo obtenida al momento de desarrollar el diseño de mezcla.
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 Pablo
Esta 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.
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 Pablo
La 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.
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 Pablo
Actualmente 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.
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 Pablo
El 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.
Diseño de 1 km. de pavimento de la nueva vía de evitamiento en la ciudad de Abancay (km. 1+000 a 2+000)
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-18) Villavicencio Zambrano, George Zenon; Zamora Beyk, Juan Pablo
La ciudad de Abancay está ubicada al sur de la capital y se estima que tiene una población de 72,300 habitantes. Las principales actividades económicas de la ciudad son el comercio, la crianza de ganado y la elaboración de productos alimenticios. Por esta ciudad circulan las principales vías del país, como la carretera interoceánica y la vía que une la ciudad de Lima y Cusco. En la actualidad, la vía Evitamiento tiene una longitud de 12.8 km. y está conformado por 2 tramos: la primera, es una trocha carrozable en la cual solo circulan vehículos livianos; en cambio, el segundo tramo no está operativo, ya que está cubierto de maleza y árboles. Se espera que la construcción de este último tramo empiece tan pronto inicie las labores de diseño y pavimentación de la nueva vía de Evitamiento. En la presente tesis se realiza el diseño de 1km. de pavimento empleando las metodologías más usadas en el Perú: Instituto del Asfalto, Portland Cement Asociation y American Association of State Highway and Transportation Officials. Cada variable y parámetro usado en el diseño son datos reales obtenidos en campo y mediante ensayos; por ello, se considera que los resultados obtenidos se asemejan más a la realidad. La operatividad y funcionamiento de esta vía evitará que los vehículos de transporte de pasajeros y de carga pesada ingresen a la ciudad y circulen por las principales calles. Esto beneficiará a los ciudadanos, ya que disminuirá los accidentes vehiculares y descongestionará las calles de la ciudad. A partir del análisis técnico y económico, se concluye que el pavimento rígido resulta la mejor alternativa, ya que presenta un menor costo de inversión para la construcción y mantenimiento durante su periodo de vida.
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 Pablo
La 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.
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 Pablo
La 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.
Estrategias didácticas para la enseñanza y aprendizaje de un curso de laboratorio de mecánica de suelos en modalidad virtual
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-04) Zamora Beyk, Juan Pablo; Rumiche Zapata, Francisco Aurelio
La investigación del presente trabajo consiste en establecer las estrategias didácticas para un curso de laboratorio de mecánica de suelos en modalidad virtual. Actualmente debido a la emergencia sanitaria no es posible realizar el laboratorio en la modalidad presencial, por lo que se hace imprescindible realizarlo de forma virtual manteniendo la calidad en el contenido educativo. Para ello, se hace una investigación acerca de las metodologías eficaces de enseñanza de cursos de laboratorio en universidades del mundo, así como una indagación de la problemática del curso actual. De forma general, la problemática del curso es que no existe retroalimentación y en consecuencia afecta el desarrollo de la habilidad de análisis e interpretación de datos con el fin de emitir conclusiones acertadas en los informes. A partir de esta investigación se establece que el curso debe contemplar estrategias de trabajo colaborativo y evaluación formativa para la elaboración de informes, dando énfasis a la retroalimentación oral, así como la implementación de plataformas virtuales con recursos en línea. El objetivo del uso de estas estrategias es verificar su beneficio en el desarrollo de la habilidad de análisis e interpretación de datos para la redacción de conclusiones con juicios de ingeniería en los informes de laboratorio. El método de investigación que se usa es el de investigación acción y se busca comprobar la eficacia de la estrategia de aprendizaje colaborativo, revisar los beneficios de la retroalimentación oral en el desarrollo de los informes y examinar la contribución de los recursos en línea en el aprendizaje. Para recopilar información se usan instrumentos como el diario docente, entrevistas, encuestas y análisis documental de informes. Se concluye que los recursos en línea (videos de ensayos, material del curso, clases grabadas y evaluaciones) son favorables en el aprendizaje de los alumnos, asimismo la retroalimentación oral contribuye en la mejora de la redacción de conclusiones en los informes a partir del análisis e interpretación de los resultados de ensayos de laboratorio.
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 Pablo
La 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.
Optimización de tratamientos de suelos blandos bajo terraplenes
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-23) Zamora Beyk, Juan Pablo; Zegarra Pellanne, Jorge Víctor José
Para apoyar terraplenes sobre suelos blandos es necesario diseñar un tratamiento de mejora del terreno que permita acelerar los procesos de consolidación, disminuir los asentamientos y por lo tanto, asegurar la estabilidad de los terraplenes frente al deslizamiento. El objetivo principal de este trabajo es explicar de manera clara los procedimientos para la mejora de los suelos blandos usando los métodos de precarga, drenes verticales y columnas de grava. El diseño simplificado de un terraplén sobre suelo blando consiste en un análisis sin drenaje de las condiciones de estabilidad durante la construcción o a corto plazo, y un análisis con drenaje a largo plazo luego de la consolidación. La precarga consiste en aplicar una carga igual o superior, generalmente sobre suelos blandos, la cual producirá la consolidación que se reflejará en un aumento de la resistencia del terreno y una disminución de los asentamientos después de la construcción. Para acelerar la consolidación y reducir el tiempo de precarga, puede resultar económico mejorar el drenaje del terreno, instalando drenes verticales en el terreno para reducir los caminos del agua hacia zonas más permeables. El objetivo de este método es alcanzar un grado de consolidación suficiente en un periodo aceptable de tiempo. Otro método para acelerar la consolidación de los suelos blandos son las inclusiones verticales de grava, ya sea mediante zanjas o mediante columnas de grava. Además este método supone un refuerzo adicional para el terreno. En general, las técnicas descritas para la mejora del terreno son muy costosas y sólo deben utilizarse después de un detallado reconocimiento de las características del suelo de cimentación, así como haber examinado las diversas opciones posibles. Se debe elegir el procedimiento que resume las condiciones adecuadas de plazo, costo y efectividad y no sólo el más económico. Palabras Clave: precarga, drenes verticales, columnas de grava