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Análisis comparativo de cimentación profunda de un centro comercial con pilotes excavados y micropilotes
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-02) Cépeda Alcázar, Diego Elías; Zavala Rosell, Guillermo José
Dos de las opciones de cimentaciones profundas más usadas para la transferencia de cargas a suelos de bajos esfuerzos admisibles son: los pilotes excavados y los micropilotes. Las dos opciones tienen diferencias en su capacidad estructural individual, en los materiales usados y en los procedimientos de construcción. Dichas diferencias tienen un impacto en el costo directo y en el plazo de ejecución de dichas opciones de cimentación profundas. El objetivo principal de esta tesis es hacer una comparación técnica, del costo directo, y de los tiempos de ejecución, y en base a ello obtener la opción de cimentación profunda más eficiente para una zapata del centro comercial de la ciudad de Tumbes. La metodología de la presente tesis plantea un análisis comparativo entre las dos opciones basadas en los resultados obtenidos del diseño estructural, geotécnico y de su incidencia en el costo directo y plazo de ejecución. Se identifica un perfil estratigráfico para la zapata más cargada que incluye suelos arcillosos y arenosos de bajos esfuerzos admisibles, los cuales según el análisis de licuefacción son licuables hasta una profundidad de 13.3 metros con respecto del nivel del terreno. Esta condición implica que se debe de utilizar cimentaciones profundas para cimentar la estructura. Utilizando las solicitaciones de carga vertical de la estructura, se diseñó la cimentación profunda de una zapata utilizando las siguientes dos opciones: pilotes excavados y micropilotes. Con el diseño se obtuvo los costos y tiempos de ejecución de cada solución. Las partidas más importantes son la perforación, el suministro y colocación del concreto y mortero, y el suministro y colocación de la armadura. El análisis comparativo realizado indica que el diseño con pilotes excavados es 61.6% menos costoso que el diseño con micropilotes e implica un plazo de ejecución 30.8% más corto que la opción de cimentación con micropilotes. Por lo tanto, dicha opción de cimentación profunda es más eficiente y se deberá hacer uso para cimentar las zapatas del proyecto.
Análisis comparativo de soluciones de defensa ribereña para el puente Tahuamanu – Madre de Dios: sistema de gaviones y geo estructuras
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-10-30) Urteaga Huamán, Carlos Augusto; Zavala Rosell, Guillermo José
En la actualidad, una de las preocupaciones más recurrentes en la ingeniería civil es la erosión de taludes expuestos a la acción dinámica de flujos de agua de ríos y quebradas, más aún en aquellos donde se tiene estructuras importantes como puentes o carreteras. Ante ello, es de vital importancia conocer los diferentes sistemas de atenuación que se pueden implementar para mitigar la problemática expuesta y así proteger, de forma segura, los taludes colindantes a los ríos. En nuestro país, los sistemas de defensa ribereña se limitan, en su mayoría, a utilizar soluciones convencionales con material granular (grava), los cuales resultan eficientes y de rápida ejecución en sectores en donde se cuenta con dicho material. Sin embargo, existen zonas en donde el material granular es inexistente y ejecutar un sistema que tenga como material predominante la grava resulta económicamente inviable. El presente trabajo desarrolla el análisis comparativo de dos alternativas de solución de Defensa Ribereña para el Puente Tahuamanu: Sistema de Gaviones y Geo estructuras, tanto en el aspecto técnico como económico. De la evaluación y análisis realizado, se desarrolla la solución más viable en su etapa de diseño como en su ejecución. El objetivo principal de este trabajo es contribuir al desarrollo de nuevas alternativas de Defensa Ribereña con un sistema de geo estructuras. En primer lugar, se expone y evalúa los problemas de erosión y socavación que se presentan en las riberas del río Tahuamanu, analizando y describiendo las características principales de los suelos, flujos de agua y materiales predominantes en la zona de estudio. Luego de conocer a detalle la problemática presentada y las características del sector, se idealizan dos escenarios de posibles soluciones: Sistema de Gaviones y Geo estructuras, con la finalidad de desarrollar un análisis técnico y económico de ambas soluciones e identificar la solución más viable para atenuar la problemática presentada. Posteriormente, se describen las características más relevantes de las estructuras a implementar, su diseño y; finalmente, su proceso constructivo. Para culminar con el estudio realizado, se presenta un capítulo con el análisis de los resultados obtenidos y un último capítulo con las conclusiones y lecciones aprendidas durante el desarrollo de la presente tesis; en la cual se concluye que la solución más viable, tanto técnica como económica, es la implementación de un Sistema de Defensa Ribereña con Geo estructuras para proteger las riberas del río Tahuamanu en la zona de estudio.
Análisis de elementos finitos de concreto simple en comprensión simple y triaxial
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-06-01) Chinchay Poma, Deybi Alejandro; Pando López, Miguel A.; Aguilar Vélez, Rafael; Zavala Rosell, Guillermo José
En este estudio se ha empleado el modelo constitutivo UBCSAND disponible en el programa de elementos finitos TNO Diana. Este modelo basado en plasticidad es empleado en la literatura para evaluar el fenómeno de licuefacción de arenas saturadas. En esta investigación el UBCSAND es adaptado y empleado para predecir el comportamiento del concreto simple en ensayos triaxiales a partir de la calibración de la data experimental de ensayos de compresión uniaxial. El modelo es empleado para predecir el incremento de la resistencia y ductilidad debido al confinamiento sobre elementos de concreto. Cualquier confinamiento en el material puede ser considerado y los efectos de la falla del concreto debido al confinamiento pueden ser modelados. Para estimar los parámetros del modelo se usan datos de ensayos de probetas de concreto sometidas a compresión uniaxial. Esto permite que el modelo de elementos finitos realice la predicción del comportamiento generalizado del concreto bajo carga de compresión triaxial. Con el mismo propósito se utilizan tres modelos constitutivos implementados en el programa de elementos finitos TNO Diana. Estas relaciones constitutivas basadas en deformación total y concebidas para predecir el comportamiento esfuerzo-deformación del concreto son los modelos de Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa. Dichos modelos de manera similar al UBCSAND son calibrados con base en ensayos de concreto en compresión uniaxial. Después, el modelo de Thorenfeldt es empleado junto al criterio de falla “Hsieh-Ting-Chen” para predecir el comportamiento del concreto en compresión bajo esfuerzos de confinamiento. También es realizado un análisis comparativo entre los modelos UBCSAND, Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa mediante un indicador de bondad de ajuste con base en los modelos calibrados de los ensayos de compresión uniaxial. Para este fin se emplea el coeficiente de determinación mostrando el buen desempeño del modelo UBCSAND para reproducir las curvas esfuerzo-deformación del concreto bajo compresión uniaxial en relación con los modelos numéricos concebidos para concreto. Esta precisión es alcanzada hasta el pico de resistencia, ya que el UBCSAND, al estar formulado en el espacio de esfuerzos, no puede predecir el ablandamiento del material post pico. Finalmente, se realiza una comparación de la predicción del comportamiento del concreto en compresión triaxial entre los modelos UBCSAND y Thorenfeldt. El desempeño de los modelos está en buen acuerdo con los resultados experimentales tanto en la predicción del incremento de la resistencia, así como en la predicción del incremento de la ductilidad para distintos niveles de confinamiento. Los resultados del análisis comparativo demuestran la utilidad del modelo UBCSAND, concebido inicialmente para modelar arenas, como una herramienta para predecir el comportamiento del concreto bajo compresión simple y confinada.
Análisis de la influencia de la ejecución de pantallas para proyecto de soterramiento de la autopista A5 en Madrid
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-01-10) Obregón Cuzcano, Jesús Francisco; Zavala Rosell, Guillermo José
La construcción en las ciudades más grandes del mundo ha ido creciendo año a año, por lo que la necesidad de obras de gran envergadura que faciliten la comunicación en dichas ciudades es de vital importancia para su crecimiento. Bajo esta premisa, se pueden ver grandes construcciones y nuevos proyectos que se tiene para la ciudad de Madrid, los cuales se emplazan en zonas densamente pobladas. Estas zonas pueden ser afectadas por la ejecución de dichas obras, ya sea por las maquinarias que se utilicen o el mismo proceso constructivo. Por esta razón, en la presente tesis, se abarca el análisis de las afecciones que puede ocasionar la obra “Soterramiento de la Autovía A5” en una edificación aledaña a esta. Para evaluar dichas afecciones se propone un plan de auscultación para evitar infortunios como pérdidas humanas y económicas, en el cual se abarca un estudio previo y continuo de las edificaciones, basado en visitas a la edificación en cuestión; además de un control topográfico que indique los movimientos de la edificación en todas las fases del proceso constructivo de la obra. Los datos tomados de dicho control se comparan con un pronóstico de movimientos, el cual es obtenido de la ponderación de una serie de escenarios propuestos en Plaxis, donde se varía las propiedades del suelo. Se propone una serie de umbrales de control, los cuales son rangos que indican las actuaciones que se deben tomar a partir de los movimientos de la edificación. Finalmente, en las conclusiones se indica que el factor más influyente en la modelización de los escenarios en el módulo de elasticidad, el cual debe corroborarse con muestras in situ para validar el estudio.
Análisis de la influencia de la variabilidad de los parámetros geotécnicos en el diseño geotécnico de muros de contención, utilizando el método Monte Carlo
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-11-28) Vargas Tapia, Rubén Rodrigo; Zavala Rosell, Guillermo José
El presente trabajo de tesis realiza un análisis de la influencia de la variabilidad de los parámetros geotécnicos (ángulo de fricción interna del suelo retenido “φ”, peso específico del suelo retenido “γ” y cohesión en condiciones no drenadas del suelo de fundación “su”) en la variabilidad de los factores de seguridad de los muros de contención, planteando expresiones que permiten estimar variabilidad de los factores de seguridad mediante información de la variabilidad de los parámetros geotécnicos. Para lo cual, se establecieron los criterios de diseño probabilístico; acorde a los criterios planteados, se elaboraron modelos probabilísticos mediante el Método Montecarlo, implementados en el software @Risk, en los que se emplearon distribuciones de probabilidad correspondientes a los parámetros geotécnicos para diversos escenarios de variabilidad. Para obtener las expresiones buscadas, se emplearon regresiones, tomando como premisa obtener expresiones sencillas y reducir al máximo el número de variables, sin que esto implique sacrificar la calidad de los resultados. Con la finalidad de obtener una adecuada correlación en las expresiones numéricas buscadas, se realizaron 60´000,000 de iteraciones, comprendidos en dos tipos de análisis probabilísticos:  Simulaciones Individuales, que corresponden a simulaciones en las que se introduce la distribución probabilística de una variable (γ, Su ó Φ), mientras que las otras dos variables permanecen constantes.  Simulaciones de grupo, que corresponden a simulaciones en las que intervienen en el modelo las distribuciones probabilísticas de las tres variables en estudio. Asimismo, en el Anexo IV, se presenta un ejemplo de aplicación en el que se determinan factores de seguridad de diseño acordes a una “probabilidad de falla aceptable” definida y a información de la variabilidad de los parámetros, empleando las expresiones planteadas. Debido a la diversidad de muros de contención y tipos de suelo, el presente trabajo toma como caso de estudio: muros de contención en voladizo, con suelo de cimentación cohesivo y suelo de relleno granular, así como una sobre-carga de diseño de 250 kg/cm2.
Análisis del problema de interacción suelo - estructura para un pórtico 2D en suelos granulares
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-03) Picón Santamaría, Alexis Thomás; Ruiz Sánchez, Luis Carlos Alberto; Zavala Rosell, Guillermo José; Pando López, Miguel Ángel
En la actualidad, es común que para efectos del análisis estructural de edificaciones en el Perú, se desprecie los asentamientos de las cimentaciones. En otras palabras, los modelos estructurales comúnmente incorporan condiciones de borde en los nodos de cimentación que restringen las deformaciones verticales, por lo que no se consideran los posibles efectos de redistribución de fuerzas internas asociados a los asentamientos de la fundación en el diseño estructural. Esta selección de metodología de análisis estructural quizás esté asociada a la relativamente alta capacidad portante, baja deformabilidad de los suelos y la simplicidad del modelo. Sin embargo, considerando que las cargas transferidas desde la superestructura a los cimientos no son uniformes para los distintos elementos, es de esperarse que existirán asentamientos distintos en los diversos elementos de cimentación. La ocurrencia de asentamientos diferenciales, por más pequeños que sean, afecta los valores de fuerzas internas de los elementos de la estructura con respecto a los calculados con la suposición habitual de cimientos sin asentamiento vertical. Es decir, la ocurrencia de asentamientos diferenciales causa una redistribución de cargas en los diversos elementos internos que componen la superestructura. El objetivo principal de esta tesis es evaluar el impacto que tiene el no incluir asentamientos totales y diferenciales en los nodos de apoyo del modelo estructural comparado con la metodología habitualmente utilizada por ingenieros calculistas en el Perú. De identificarse diferencias importantes, y en especial el peligro de incurrir en diseños no seguros, se buscará difundir los resultados de esta investigación para ayudar a mejorar la práctica local. Por el contrario, si la investigación concluye que la suposición habitual no difiere mucho de la metodología que incorpora asentamientos, entonces también es importante difundir los resultados para ayudar a justificar la práctica habitual. El presente trabajo de investigación emplea el modelo estructural con el programa Etabs de un pórtico de 4 pisos considerado representativo para edificios de baja altura. El modelo es 2D y asume que las columnas están cimentadas sobre elementos superficiales para estudiar el efecto de asentamientos absolutos y diferenciales ya mencionado. Se realizaron dos series de análisis: la primera involucró análisis del pórtico utilizando la metodología habitual de análisis que desprecia los asentamientos verticales de las zapatas, las cuales se modelaron como nodos restringidos en todas las direcciones (base empotrada). La combinación de carga considerada fue carga viva y muerta sin incluir cargas laterales como viento o terremoto que se consideró fuera del alcance de esta tesis de pregrado. La segunda serie de análisis incorporó resortes lineales equivalentes como condición de borde en los nodos de cimentación. Estos resortes lineales equivalentes capturan la no linealidad de la interacción cimiento-suelo usando un proceso iterativo donde la constante del resorte representa una rigidez secante de la curva presión-asentamiento de la zapata. En ambas series de análisis estructural, se comparan las fuerzas internas en los elementos estructurales (i.e., momentos flectores, fuerzas de corte y axiales). Los resultados de este estudio muestran que al permitir los asentamientos en el modelo estructural, se genera una redistribución significativa de las fuerzas internas en la estructura, para las condiciones de carga y geometría utilizadas. Por tanto, la consideración de la interacción suelo – estructura podría presentarse como un factor importante del análisis previo que, de no tomarse en cuenta, podría ocasionar que los elementos sean diseñados de una manera poco conservadora y con un margen de seguridad menor al planeado en el diseño.
Análisis dinámico de una presa de relaves del tipo eje central en FLAC2D – Caso estudio
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-12) Torres Quiroz, Paola; Zavala Rosell, Guillermo José
El objetivo principal del estudio es evaluar el comportamiento de una presa de relaves con recrecimientos del tipo eje central ante la solicitación de cargas sísmicas. La presa alcanzará aproximadamente 90 m de altura, estará cimentada directamente en roca competente y estará conformada por una presa de arranque y cinco recrecimientos. La principal razón de realizar este análisis fue la de verificar la respuesta de la presa ante la ocurrencia del fenómeno de licuefacción en los relaves ubicados aguas arriba del eje de la presa, de modo tal que la contención de los relaves no se vea comprometida ante un evento sísmico. Para lograr el objetivo del estudio se realizó un análisis de deformaciones permanentes inducidas por sismo en el programa de diferencias finitas FLAC 8.0, utilizando modelos constitutivos no lineales como UBCHYST y PM4Silt. Para este fin fue necesaria la ejecución de un programa completo de ensayos especiales para los relaves que serán descargados en el depósito. Además, se utilizaron tres registros sísmicos de terremotos ocurridos en el Perú: (1) Lima, 1974; (2) Moquegua 2001 y (3) Pisco, 2007. Estos registros fueron ajustados al espectro del sismo MCE de acuerdo a los criterios de diseño de la presa. Para la configuración final de la presa se obtuvieron desplazamientos horizontales en la cresta de 0,30 a 1,00 m, y verticales entre 0,50 a 0,80 m. En los bancos intermedios los desplazamientos horizontales estuvieron en el rango de 0,60 a 1,00 m, y los verticales en el rango de 0,20 a 0,30 m. Estos resultados indicarían que podría haber deslizamientos superficiales en los bancos de la presa ante la ocurrencia del evento sísmico de diseño, por lo que será necesario realizar trabajos de remediación locales. Además, no se observan deformaciones cortantes en el cuerpo de la presa que indique la generación de un mecanismo de falla global hacia aguas arriba o agua abajo de la presa. Finalmente, y de acuerdo a los criterios de análisis considerados, se espera que no haya pérdida en la contención de los relaves ante la ocurrencia del sismo de diseño. Adicionalmente, se verificó el comportamiento postsismo de la presa considerando la reducción de la resistencia en las zonas de relaves licuadas, sin embargo, no se obtuvieron deformaciones significativas adicionales a las generadas por el sismo.
Análisis y aplicabilidad en el mercado peruano de los métodos más usados y las nuevas metodologías en el cálculo de asentamientos de zapatas en arcillas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-12) Guedes del Pozo, Rodrigo Fernando; Quispe Rojo, Roberto Manuel; Ancajima Bernal, Alex Paul; Mogollon Jimenez, Sebastian; Campos Mallqui, Kevin Elvis; Zavala Rosell, Guillermo José
En el presente trabajo se explica los diferentes tipos de asentamientos generados en una zapata sobre arcilla y se resalta las peculiaridades e importancia de cada uno. A su vez, se describen los daños que pueden ejercer estos asentamientos a la estructura y se contextualiza las condiciones sobre las que la respuesta de la arcilla a esta carga de la cimentación es variada. Por ello, se presenta una variada cantidad de fórmulas usadas y propuestas para el cálculo de los asentamientos de zapatas en arcillas. Dichas formulas se detallan y describen identificando sus requerimientos y condiciones bajo las cuales fueron planteadas. Este punto es importante ya que saber los requerimientos que presenten, así como las condiciones bajo las que se diseñaron ayuda a elegir la correcta o más idónea al momento de requerir el cálculo de asentamientos de zapatas en zarcillas para algún proyecto. Dentro de los métodos evaluados se verán asentamientos inmediatos, por consolidación primaria y por consolidación secundaria. Sabiendo que estamos evaluando para arcillas se toma en mayor consideración el asentamiento por consolidación primaria. Como una de las principales conclusiones del trabajo se tiene que para elegir el mejor método de cálculo se debe tener en cuenta varios factores técnicos, así como económicos, a su vez se debe tener en cuenta el riesgo del diseño para decidir si los esfuerzos extras requeridos para usar métodos más modernos valdrán la pena para el proyecto. Mediante la masificación y difusión de los nuevos métodos se podrá elevar la calidad de los trabajos, así como generar que se sean económicamente factible su uso y registro de información más detallada.
Comparación de la resistencia equivalente a la flexión entre las fibras de acero Wirand producidas en Italia y las producidas en Perú
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-11-27) Córdova Pérez, Claudia Cecilia; Cuéllar Soto, Liseth Adriana; Guizado Barrios, Mayra Shuguey; Elera Moreno, Diego; Zavala Rosell, Guillermo José
En el presente trabajo se busca obtener el valor Re3, para 3 dosificaciones de concreto (210, 245 y 280 kg/cm2) por dosificación de fibra (20 y 25kg/m3) para cada tipo de fibra Wirand FF1 Y FF3.
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 José
En 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.
Diseño de un edificio mutifamiliar de concreto armado de 4 pisos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-05) Bueno Cuadrado, Marialejandra; Espinoza Vela, Claudia Nicole; Pacheco Gonzales, Cristhian Alfredo; Rojas Gala, Melisa Betzabé; Carrera Quinto, Claudia Vanessa; Zavala Rosell, Guillermo José
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar un edificio multifamiliar de concreto armado de cuatro pisos ubicado en el distrito de Chorrillos e implementar métodos que conviertan el edificio en una construcción sostenible, teniendo en cuenta que este tipo de proyectos son una fuente de trabajo y desarrollo al distrito, incluyendo el crecimiento económico del país. El proyecto consiste en diseñar un edificio compuesto por un sistema de techado de losas aligeradas y losas macizas con un sistema estructural de columnas y placas. Para comenzar con el diseño se realizó el Estudio de Mecánica de Suelos para definir los parámetros del suelo y el tipo de cimentación a diseñar. Luego se realiza el predimensionamiento de los elementos estructurales, en base a parámetros especificados en la especialidad de estructuras, se sigue una distribución simétrica de cada elemento, ya sea de columnas, vigas y placas. Luego se realiza el análisis de la estructura, para ello se usa el programa Etabs, ya que este programa permite realizar de una forma rápida y sencilla el respectivo modelado, de acuerdo a los resultados se obtiene un sistema de muros estructurales. Cabe resaltar que en esta etapa también se obtiene la cantidad de fierro que tiene cada elemento estructural y se corrobora o corrige las dimensiones de las columnas si no cuentan con las necesarias para soportar las cargas. El siguiente procedimiento es el de instalaciones, dónde se hallan la distribución y las dimensiones de las tuberías, accesorios, fuente de almacenamiento del sistema de red de agua fría y caliente; para la red de desagüe, de igual forma, se diseña la distribución y se hallan las dimensiones de las tuberías, accesorios y de las cajas de registro. Finalmente, se realiza el presupuesto del proyecto y se proponen soluciones para que el proyecto sea sostenible y obtenga la certificación LEED. En lo que respecta a la certificación LEED, se realiza la implementación de cada requerimiento para obtener un nivel de Certificado y Silver, con la finalidad de conocer la cantidad de inversión que se necesita incluir en el presupuesto final. Como resultados del trabajo realizado, se llegó a la conclusión que el aporte y compatibilización de cada especialidad es de suma importancia para la implementación de aportes sostenibles y lograr obtener una certificación de prestigio como LEED y poder ofrecer una garantía de calidad a los futuros residentes.
Diseño integral de una vivienda multifamiliar de cuatro pisos e implementación de una certificación de sostenibilidad
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-26) Carbajal Fuentes, Eros Joseph; Pérez Fonseca, Alexander Víctor; Rabanal Lobato, Jean Paul; Echeverría Sú, Mario Esteban; Conde Jauregui, Luis Alberto; Zavala Rosell, Guillermo José
En la actualidad, se vienen desarrollando distintos proyectos de viviendas multifamiliares en todo el País, lo que supone un avance económico y social. Sin embargo, los efectos negativos ambientales que produce la industria de la construcción en nuestro país siguen relegados en un segundo plano. Por ello, diversas herramientas y certificaciones han sido desarrolladas en las últimas décadas, con el propósito de evaluar el desempeño ambiental de un proyecto de construcción, en todo su ciclo de vida o parte de este, así como reconocer aquellos que logran estándares de sostenibilidad muy por encima de la práctica convencional. El presente trabajo de investigación presenta el diseño integral de una edificación de vivienda multifamiliar, desde las especialidades de arquitectura, geotecnia, estructuras, instalaciones, costos y planificación de obra. La metodología de trabajo se basa en un desarrollo colaborativo y secuencial entre las especialidades mencionadas, con el propósito de mitigar las incompatibilidades de inicio a fin del diseño. Asimismo, previamente al diseño de la edificación, se presenta una revisión de literatura actual sobre la implementación de conceptos de sostenibilidad aplicados a la construcción, y en la sección de discusión se explican algunas acciones y cambios que deben ser realizados, de modo que este edificio pueda obtener una certificación de sostenibilidad nacional e internacional. Como se explica también en dicha sección, las condiciones sociales y económicas de la región suponen un obstáculo para la obtención de certificaciones de sostenibilidad internacionales, confirmando lo observado en la revisión de literatura, y este problema es más significativo en proyectos ubicados en zonas alejadas del núcleo urbano de Lima Metropolitana.
Edificio Multifamiliar de la Urb. Los Huertos de Villa y los criterios para convertirlo en una edificación sostenible
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-14) Pinao Melga, Anthony Stephen; Gonzales Caldas, Aldair Alessandro; Hermitaño Montoya, Juan Humberto; Velille Pablo, Lida Judith; Arias Carrasco, Gerardo Moré; Zavala Rosell, Guillermo José
El presente trabajo de investigación presenta el desarrollo completo de un proyecto de edificación desde el diseño arquitectónico, geotécnico, estructural, de instalaciones eléctricas y sanitarias y un análisis de costos y presupuestos. Asimismo, se presentan las principales certificaciones otorgadas a edificaciones que toman en cuenta el aspecto de sostenibilidad. En base a dichas certificaciones, se eligió la más idónea para lograr calificar el proyecto de edificación concebido en base a las modificaciones necesarias. EDGE es la certificación elegida debido a su principal implicancia en la reducción del consumo de recursos energéticos e hídricos y a la disminución de emisiones de CO2 al ambiente que estas reducciones conllevan. El principal objetivo es lograr el diseño de una edificación sostenible que cumpla con las normas peruanas de diseño y construcción a través de la incorporación de las medidas eficientes. Asimismo, identificar el tipo de certificación idónea para garantizar la sostenibilidad del proyecto y conocer los recursos, materiales o dispositivos necesarios para lograr calificar y obtener la certificación elegida. La metodología empleada fue la revisión y aplicación de conceptos de diseño presentes en las normas peruanas de edificaciones, principalmente en las normas E.010, E.030, E.050 y E.060; del mismo modo, para el proceso de calificación sostenible, se utilizaron los procedimientos y el software EDGE, habilitados por la Corporación Financiera Internacional (IFC). Es así, que luego de utilizados los mecanismos pertinentes, entre ellos la selección de materiales y dispositivos(Bombillas LED, sensores de movimiento, material impermeabilizante EPDM, bloques de concreto celular, piso parquet y dispositivos que regulen el flujo del agua), se logra la concepción de una edificación que cumpla con las normas pertinentes y además logre una reducción de más del 20% respecto a su consumo de recursos energéticos e hídricos y con ello una cantidad evitada de 12.5 t CO2/Año aproximada de emisiones de CO2. Finalmente, se concluye la factibilidad de la incorporación de conceptos de sostenibilidad en el desarrollo y ejecución de proyectos de edificación y, de la misma forma, lograr el cumplimiento de las normas de edificaciones peruanas sin dejar de lado un balance económico y social favorable para el proyecto.
Ensayos especiales de laboratorio en suelos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-28) Caparachin Vilca, Steisy Graciela; Aquino Chumbile, Kevin Gunter; Patiño Padilla, Rodrigo José; Portal Espino, Jared Fernando; Yeckle Damian, Jose Stefano; Zavala Rosell, Guillermo José
La geotecnia es una de las ramas de la ingeniería civil. Uno de sus campos de interés es el diseño de las cimentaciones de los diversos proyectos que se ejecuten. Para la realización de estos diseños, es fundamental determinar las características del suelo y los parámetros geotécnicos que definen su comportamiento como material de cimentación y construcción. Para obtener estos parámetros, se realizan múltiples ensayos de laboratorio tradicionales. En la actualidad, debido a los avances tecnológicos, es posible realizar ensayos de laboratorio de mecánica de suelos más avanzados en lo referente a precisión con la que se obtienen los parámetros geotécnicos de interés. Existe un amplio número de ensayos modernos, los cuales se vienen desarrollando, en la mayoría de los casos, desde hace menos de 25 años. Para el presente trabajo, se realizó una búsqueda de información sobre cinco (5) ensayos que permiten determinar múltiples parámetros geotécnicos para diversos tipos de suelos. Los ensayos seleccionados para esta investigación son el ensayo triaxial con trayectorias de esfuerzos, el ensayo triaxial cíclico, el ensayo de consolidación a deformación constante, el ensayo de consolidación inducida por flujo y el ensayo de consolidación incremental. Para cada uno de los ensayos, se revisó el estado del arte de su aplicación en investigaciones geotécnicas reales y se realizó una descripción general del ensayo, de los equipos utilizados y del procedimiento estándar a seguir. Además, se detallaron los parámetros geotécnicos que pueden obtenerse con cada ensayo. Para ello, se enunciaron las ecuaciones matemáticas planteadas por otros autores. Asimismo, se explicó la aplicación a la ingeniería de cada uno de los ensayos y se compararon los ensayos modernos con sus contrapartes tradicionales. Finalmente, sobre la base de la investigación realizada, se formularon las conclusiones principales sobre cada uno de los ensayos. Entre ellas, destacan la necesidad de realizar adaptaciones a equipos tradicionales (o reemplazarlos) para poder ejecutar los ensayos especiales, la capacidad de estudiar variables geotécnicas bajo condiciones de ensayo y ejecución que no serían posibles con los ensayos tradicionales, y que los ensayos especiales no suelen reemplazar íntegramente a sus contrapartes tradicionales por diferencias notorias entre parámetros obtenibles.
Ensayos geofísicos para la exploración de suelos en estructuras patrimoniales
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-05-18) López Montalbán, Saulo Yoel; Zavala Rosell, Guillermo José
En la investigación de suelos en estructuras patrimoniales se necesita emplear técnicas no destructivas que permitan investigar el suelo y determinar sus propiedades sin causar daños a la estructura del monumento ni alterar el suelo que se investiga. Aquí los métodos geofísicos se presentan como una alternativa de solución debido a que cumplen con los requisitos necesarios para investigar el suelo y en gran mayoría son métodos no destructivos. La presente investigación se centra en comprender y aplicar los métodos geofísicos con fines geotécnicos en la exploración de tres estructuras patrimoniales de interés empleando los equipos disponibles en la Pontificia Universidad Católica (PUCP). Los métodos geofísicos que se emplearon son el análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), refracción sísmica y cociente espectral (H/V). En el desarrollo de la tesis se presenta la teoría necesaria para entender los métodos empleados, entrando más a detalle en el método MASW por ser el más complejo de analizar. También se describe las características de los equipos empleados y la metodología que se ha seguido en los ensayos para la toma de la información, el procesamiento y la posterior discusión de los resultados. El primer caso de estudio fue el Complejo Arqueológico de Huaca de la Luna localizado en la ciudad de Trujillo donde se realizaron principalmente ensayos de MASW y refracción sísmica. También se realizaron ensayos de SCPTu como una técnica de comparación de los resultados de velocidad de onda de corte (Vs). Adicionalmente se realizaron algunos ensayos geotécnicos tradicionales complementados con una breve revisión de la geología del lugar para comprobar la eficacia de los resultados y así tener una mejor estimación del perfil estratigráfico del sitio. Este primer estudio permitió confirmar que las técnicas empleadas y los equipos utilizados permitían brindar buenas aproximaciones de los parámetros del suelo. Los resultados geofísicos y el SCPTu brindaron resultados comparables de Vs, y permitieron estimar el perfil que sigue el estrato duro en el fondo que corresponde con la geología del lugar. Los otros dos casos de estudio fueron la Iglesia San Juan Bautista de Huaro y la Iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, ambas ubicadas en la Ciudad de Cusco. Aquí se realizaron ensayos de MASW y H/V, y los resultados permitieron realizar una estimación del perfil del suelo en función de los resultados de Vs y la información geológica de la zona. Adicionalmente se estimó la frecuencia de vibración del modo fundamental del suelo en ambas zonas. Los resultados obtenidos en los casos de estudio confirmaron la eficacia de los métodos geofísicos para la exploración de suelos cuando se necesita estimar el perfil estratigráfico del suelo o estimar parámetros como el Vs, que posteriormente se puede emplear para determinar la rigidez del suelo. Otro de los objetivos logrados fue comprobar la utilidad de emplear los equipos de la PUCP sin necesidad de recurrir a equipos convencionales que se emplean en la industria, esto gracias a que se logró un buen conocimiento de los ensayos.
Estudio comparativo de metodologías de análisis de licuación de suelos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-10) Avilés Farfán, Gonzalo Benjamín; Grados Trujillo, Darío Augusto; Ochoa Pérez, José Gonzalo; Pariona Palomino, César Gustavo; Vite Heredia, Arom Neil; Zavala Rosell, Guillermo José
Debido a que la licuación de suelos es un fenómeno que ocurre en varias partes del Perú, surge la necesidad de emplear métodos de análisis de licuación de suelos. Sin embargo, son muy numerosos, por lo que una comparación entre estos es útil para determinar si uno u otro resulta más conveniente dado un cierto escenario particular. Por tanto, el objetivo de este trabajo de investigación es el de realizar un análisis comparativo entre cuatro métodos de licuación de suelos. Específicamente, se busca presentar los cuatro métodos seleccionados, evaluar el potencial de licuación para un suelo dado y comparar los resultados obtenidos y parámetros empleados. Los métodos seleccionados fueron los de: R.W. Boulanger e I. M. Idriss (2014), Kayen R. et al. (2013), Eurocódigo 8 – AENOR (2011) y Cetin et al. (2016). El caso de estudio será para un suelo ubicado en territorio peruano, en específico, en la ciudad de Juliaca en Puno, y para dos sismos: uno esperable en la zona y otro cuya ocurrencia es muy improbable. Se analiza de esta manera para observar cómo varían los métodos con la magnitud y aceleración de un sismo. En este análsis comparativo se encuentra que el método de Cetin et al. (2016) es el más confiable de utilizar, por ser el que considera más variables; mientras que el del Eurocódigo 8 – AENOR (2011) es el más práctico de usar al ser parte de una norma. Además, para sismos fuertes (factores de seguridad de licuación bajos) los métodos tienden a asemejarse para estratos licuables y las curvas basadas en el número de golpes N del ensayo SPT tienen la misma forma, a diferencia del método que emplea la velocidad de ondas de corte. La variabilidad de las propiedades del suelo utilizado, complican el análisis de resultados final en cuanto a la búsqueda de relaciones. Sin embargo, es posible obtener diferencias numéricas cuantificables y cualitativas entre cada uno de los métodos.
Evaluación de la influencia de la interacción suelo-estructura en el margen de seguridad estructural de un pórtico 2D sobre zapatas superficiales en arenas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-31) Valdivia Ruiz, Luis Alberto; Zavala Rosell, Guillermo José; Pando López, Miguel Ángel
Actualmente, la omisión de las deformaciones del suelo durante el proceso de análisis estructural de edificaciones se ha convertido en una práctica usual en el Perú que desestima el efecto de la ISE en el margen de seguridad de los elementos estructurales diseñados. Esto se debe a que la fundación usualmente es modelada como nodos sin libertad de movimiento, hecho que puede concluir en un diseño poco conservador. El objetivo de esta investigación es determinar el impacto de la ISE en el margen de seguridad de los elementos estructurales de un pórtico de 4 niveles, diseñado de forma convencional y cimentado sobre arena medianamente densa a densa. La tesis se sustenta en el comportamiento compresible del suelo, descrito inicialmente por Kondner (1963) mediante una relación hiperbólica entre el asentamiento y el esfuerzo aplicado en una zapata, y el procedimiento metodológico desarrollado por Picón & Ruiz (2019), que introduce la ISE en un pórtico plano en base a estudios de Li & Liu (2012) y el método de Winkler (1867). La metodología utilizada insertó la ISE en un pórtico diseñado frente a cargas de gravedad mediante dos procedimientos independientes, un proceso sistematizado de aplicación de ISE y una progresión creciente de distorsiones angulares aplicadas sobre la zapata más cargada. Por último, el impacto de la interacción fue determinado tras analizar la variación de parámetros de seguridad de flexión, corte y carga axial (RM, RV y RP) entre los estados inicial y final. En conclusión, en relación al primer procedimiento, la ISE resulta determinante en la integridad estructural a flexión de las vigas del pórtico analizado en particular, asimismo, el impacto crítico del fenómeno es más evidente al término del segundo procedimiento, donde α2=1/500 disminuye de forma alarmante el margen de seguridad.
Evaluación de sostenibilidad mediante el sistema leed en un edificio de viviendas en Chorrillos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-19) Veliz Moreno, Waldir Alexander; Contreras Salas, Christian Román; Sulca Cruzado, Miguel Ángel; Alvarado Trujillo, Alexander Israel; Romero Ángeles, Gonzalo Nicolás; Zavala Rosell, Guillermo José
La construcción informal corresponde un problema presente en el contexto de la sociedad peruana desde hace décadas. Según estimaciones realizadas por la Cámara Peruana de la Construcción (2017), más del 70% de las viviendas en Lima son informales. Esto no hace más que evidenciar el latente riesgo al cual se encuentran expuestos los residentes producto de diseños deficientes, baja calidad de materiales, nulas consideraciones medioambientales y otras características presentes en este tipo de edificaciones. Dentro de este marco, el presente trabajo de investigación busca ejemplificar el desarrollo óptimo y detallado de las especialidades más importantes comprendidas en el proyecto de construcción de un edificio de viviendas. Esto, tomando en cuenta también las distintas particularidades presentes en la ciudad de Lima, tales como factores geográficos (características de los suelos), económicos (costos de materiales y mano de obra) y medioambientales (factibilidad de implementar medidas verdes en esta localidad). En el primer capítulo, se empieza por señalar las características del proyecto, así como los objetivos a fin de delimitar el alcance del trabajo en cuestión. A continuación, en el capítulo de revisión de literatura, se presenta la información obtenida a partir de la recolección e interpretación de distintas fuentes en materia de sostenibilidad en la construcción. Posteriormente, se realiza una descripción detallada de los procedimientos para el desarrollo de cada una de las especialidades comprendidas en el proyecto. En la discusión de resultados, se analiza el contenido de los distintos acápites desarrollados bajo los conceptos de sostenibilidad presentados en el capítulo de revisión de literatura. Así también, se proponen métodos y componentes a implementarse al proyecto a fin de que este puede calificar como “edificio verde” en base a los parámetros establecidos en la certificación LEED. Finalmente, las conclusiones contienen información acerca de distintas consideraciones y dificultades que pudieron ser notados durante el desarrollo del proyecto, así como una retroalimentación de ciertos puntos que pueden ser mejorados a fin de obtener un diseño más eficiente, con un presupuesto óptimo y la correcta implementación de las “medidas verdes”.
Geosintéticos: tipos, usos, medición y utilización de sus propiedades índice y de interacción con el suelo
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-11) Aguilar Herrera, Joyce Lissette; Montenegro Rios, Naysha Verónica; Pauccar Navarrete, Dayana Elizabeth; Luna Torrejón, Ricardo Miguel; Todco Gutierrez, Edgard Jean Piere; Zavala Rosell, Guillermo José
Los geosintéticos tienen un elevado número de aplicaciones en la ingeniería geotécnica y su uso se incrementó en los últimos años, esto puede ser explicado por el avance tecnológico de estos y la economía que ellos brindan. Por eso, el presente trabajo de investigación consiste en la descripción de los tipos de geosintéticos, las funciones que cumplen y el uso que se les puede dar en proyectos de ingeniería. Además, se explican algunas de propiedades índice y de interacción con el suelo más importantes en el diseño de los mismos, así como los ensayos necesarios para obtener dichos parámetros. Este trabajo resulta importante ya que menciona las características de cada tipo de geosintético, que son necesarias para el proceso de planificación, análisis y diseño de proyectos de ingeniería civil, geotecnia, entre otros. El objetivo principal de la presente investigación es explicar las funciones y propiedades de los geosintéticos aplicables en obras civiles. Para ello, se aplica una metodología de estudio de caso que consiste en la revisión de fuentes académicas confiables y documentos de empresas relacionadas al rubro de la ingeniería geotécnica. Finalmente, como se detalla en la sección de conclusiones, se menciona que los geosintéticos pueden ser aplicados según la función que se desea cumplir, y la elección del tipo de geosintético a usar depende del análisis según las propiedades, el tipo de proyecto, aspectos económicos, entre otros.
Implementación de la certificación leed a nivel certificado en un edificio multifamiliar de cuatro pisos en el distrito de Chorrillos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-23) Cárdenas Rojas, Ronald Víctor; Kokuba García, Isaac Moisés; Morales Agustín, Jhon Alexander; Zea Quispe, Smith Gerardo; Mendoza Chávez, Luis Enrique; Zavala Rosell, Guillermo José
Durante los últimos años, surge la necesidad de establecer un cambio de las prácticas convencionales de la industria de la construcción para evitar generar impactos negativos en la salud humana, medio ambiente y economía. Según el IPCC, se informó que los edificios del mundo representan el 32% del consumo mundial de energía y 19% de las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que provocaría cambios perjudiciales en nuestro ambiente. A partir de ello, actualmente se busca reducir estos impactos para bienestar de la población. Por consiguiente, para el presente proyecto, el principal objetivo fue convertir una edificación convencional a una sostenible a través de la implementación Leed a nivel certificado durante la etapa de diseño. Este sistema integra la dimensión social, ambiental y económica en un proyecto de vivienda. Asimismo, para la construcción y diseño, se tuvo que aplicar de manera firme los lineamientos y recomendaciones estipuladas por el reglamento nacional de edificaciones y normativa peruana para cada partida del proyecto (geotecnia, estructuras, arquitectura e instalaciones). De la misma forma, se estableció una buena comunicación entre cada especialista durante todo el proceso del proyecto con la finalidad de evitar cometer errores de diseño, reducir los costos y minimizar el tiempo de duración del proyecto. En efecto, el presente proyecto de viviendas multifamiliares tuvo una duración de 7 meses desde su inicio hasta su entrega al cliente, con un costo total de S/. 1,443,974.9, aplicando la certificación Leed, que garantizará que la edificación genere ahorros en consumo de energía y agua, costos de mantenimiento y ofrecerá un ambiente cómodo y de calidad para los ocupantes. A modo de conclusión, el presente trabajo plantea mejorar el enfoque de edificación convencional a una edificación con características de sostenibilidad respetando las exigencias de la normatividad peruana para edificaciones para bienestar de la ciudadanía.