Ciencias con mención en Ingeniería Civil

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    Uso de biopolímeros en el control de asentamientos
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-24) Jaime Monge, Diego Andree; Diaz Rojas, Daniel Gustavo; Aguilar Estación, Christian Anthony; Ovalle Sánchez, Jhofrant Mariano; Alvarado Osorio, Pablo Josué; Zavala Rosell, Guillermo José
    Los asentamientos que presentan algunos suelos debido a factores que relacionan las propiedades físicas y mecánicas de este, son problemas que han estado presentes desde hace mucho tiempo en el sector de la construcción. Por ello, se han estudiado diversas técnicas de distintos tipos, como físicas (compactación del suelo) o químicas (uso de cal o cemento) en la búsqueda de fortalecer el suelo y mejorar su comportamiento con fines constructivos. Estas últimas técnicas generan una gran cantidad de contaminantes y emisión de CO2 desde su elaboración y su utilización puede afectar al funcionamiento del suelo y el ambiente. Debido a esto, ha crecido el interés de analizar otras sustancias que puedan servir para mejorar las propiedades geotécnicas del suelo. Ante ello, aparecieron los biopolímeros como alternativa económica y ecológica que brindan grandes beneficios a los suelos, optimizando sus propiedades físicas, como su porosidad, y mecánicas, como la resistencia a la compresión. Por ello, en la presente investigación se recopilaron las principales características de los biopolímeros más utilizados en el mercado, tales como la goma Xantana, goma Gellan, goma Agar, goma Guar, la caseína y el betaglucano, y se analizaron los diversos resultados obtenidos por distintos autores que realizaron ensayos de laboratorio aplicados a suelos tratados con biopolímeros. Posteriormente, se hizo una discusión de resultados para cada uno de los ensayos y se mencionó cómo estos se relacionan con el control del asentamiento. Finalmente, a partir de los ensayos estudiados se determinó que el uso de biopolímeros en el tratamiento del suelo mejora sus propiedades físicas y mecánicas, lo cual conlleva en una reducción de los asentamientos. Además, se brindaron recomendaciones donde se resaltó como el precio de los biopolímeros ha bajado, por lo que se les debería tomar en cuenta como material a utilizar en obras reales y se enfatiza que se realicen mayores investigaciones donde se incluyan otros factores que simulen ambientes más reales y no se limite a ambientes controlados en un laboratorio.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    Métodos in-situ de obtención de parámetros de resistencia al corte en arcillas
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-10) Sulca Marro, Elsa Gabriela; Becerra Quispe, Nilton Diego; Almora Alvarez, Oscar Benjamín; Echevarría Cabrera, Diego Andrei; Montufar Canal, Kevin Andre; Zavala Rosell, Guillermo José
    Los parámetros de resistencia al corte en arcillas son determinantes para obtener el valor de la capacidad portante del suelo y, por ende, en la elaboración de estudios geotécnicos previos a cualquier proyecto de edificaciones o infraestructura. Debido a la habitual presencia de suelos arcillosos en el territorio peruano, existe la obligación de evaluar métodos para la obtención de los parámetros antes mencionados que, aunque involucran la realización ensayos de laboratorio, comprenden también métodos in-situ, cuya demanda es cada vez mayor. Por ello, el presente trabajo de investigación pretende exponer y comparar diversos métodos in-situ que permiten obtener parámetros de resistencia la corte en arcillas, los cuales podrían ser más adecuados para determinar las propiedades del terreno debido a la menor alteración del mismo presente en los ensayos de laboratorio, en vista de la dificultad que significa la extracción de muestras verdaderamente inalteradas. La metodología de la investigación aquí seguida incluye la revisión de fuentes bibliográficas como journals de geotecnia en bases de datos como ASTM y ASCE, de donde también se ha extraído la normativa existente de algunos ensayos tratados en el desarrollo de la investigación y otras fuentes en línea de empresas y profesionales relacionados a la realización de ensayos geotécnicos para describir su procedimiento, los parámetros obtenidos y las limitaciones de cada ensayo. Luego, se comparan los métodos in-situ, con énfasis en la resistencia al corte no drenada Su y se analiza la viabilidad de estos métodos en un proyecto de centro educativo en el distrito limeño de Puente Piedra. Por último, se elaboran las conclusiones de la investigación, donde se resuelve que existen discrepancias entre los resultados obtenidos por cada ensayo in-situ para el valor de Su respecto a ensayos de laboratorio, como la compresión triaxial. Adicionalmente, se señala que el ensayo CPTu es el más óptimo considerando el tiempo y dinero invertido para la realización del ensayo, ofreciendo además una mayor cantidad de parámetros que el resto de ensayos tratados en la investigación.
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    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.
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    Métodos de obtención de parámetros geotécnicos y sus aplicaciones en suelos arenosos mediante ensayos in-situ
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-16) Olivos Mendoza, César Augusto; Flores Ccolque, Ronaldo; Chávez Pérez, Miguel Andrés Jesús; Gálvez Roldán, Carlos Alfredo; Trillo Espinoza, Naysha Estefany Eva; Zavala Rosell, Guillermo José
    La geotecnia es una rama necesaria para el diseño de cimentaciones, por lo que es esencial conocer las características y parámetros geotécnicos del suelo donde se va a cimentar un proyecto. Para obtener estos, es necesario aplicar una serie de ensayos al suelo inalterado con el objetivo de poder semejar el comportamiento in-situ que este tendría; sin embargo, la obtención de muestras inalteradas en suelos de este tipo resulta ser una tarea casi imposible debido a la ausencia de cohesión y la soltura de las arenas, por lo que para este tipo de suelo es recomendable usar los llamados “ensayos in-situ”. Existe una múltiple variedad de este tipo de ensayos, algunos de los cuales se vienen desarrollando desde muchos años atrás. En la presente investigación, se realizó la revisión de literatura para desarrollar y describir cinco (5) métodos que permitan obtener parámetros geotécnicos para suelos arenosos y se presentan correlaciones necesarias para que sean aplicables a dicho tipo de suelo. Los cinco métodos con las características antes mencionadas son los siguientes: El Penetrómetro Dinámico de Cono (DCP), el cual utiliza un martillo con caída libre que hinca un cono de acero y proporciona una medida de la resistencia a la penetración; el Ensayo de Penetración de Cono o Piezocono (CPT), que consiste en hincar a presión un cono de acero cuya punta tiene un ángulo de 60°, con sensores para medir presiones, resistencias entre otros parámetros; el Presiómetro Ménard (PMT), que es un dispositivo que ejerce presión radial contra el suelo circundante y se lleva un registro de presión contra deformación; el Dilatómetro Plano de Marchetti (DMT), el cual consiste en una paleta afilada de acero, la cual posee una membrana circular de acero en una de sus caras y, una vez que alcanza la profundidad deseada, se hace una prueba de carga lateral con el objetivo de obtener parámetros que sirvan para hacer una predicción de los asentamientos del suelo; finalmente, la técnica de Refracción de Microtremores (ReMi) utiliza un tendido lineal con doce o más geófonos y se registra tanto vibración ambiental (microtremores) como superficial (impactos, vehículos, etc.). Este método permite separar las ondas de Rayleigh de otras ondas elásticas y determina la variación de la velocidad de onda de corte a profundidad con la que se puede caracterizar un perfil estratigráfico y estimar asentamientos. A partir de los métodos desarrollados, se describieron formas para poder obtener los parámetros geotécnicos en suelos arenosos y sus aplicaciones ingenieriles. Además, se comentó la factibilidad de estos ensayos a proyectos del medio local cimentados sobre suelo arenoso, para finalmente elaborar las conclusiones más relevantes en base a lo obtenido y criticar los beneficios o limitaciones que cada ensayo presenta.
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    Métodos de investigación geotécnica para la caracterización mecánica de un suelo arenoso
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-08) Poma Balbin, Ricardo Henry; Paytan López, Yeshira; Oré Espinoza, Álvaro Gustavo; Serrano Huaman, Diana; Ccansaya Maldonado, Rosario; Zavala Rosell, Guillermo José
    Caracterizar y comprender el comportamiento de un suelo resulta muy complejo debido a sus características heterogéneas y anisotrópicas. Por ello, se plantean modelos constitutivos para representar este comportamiento a base de parámetros mecánicos de resistencia y elasticidad. Cuanto más importante sea el proyecto, más datos confiables necesitará; es decir, mayor número de parámetros. En el caso de suelos granulares, resulta más compleja la obtención de parámetros confiables debido a la dificultad de obtener muestras inalteradas o poco alteradas para realizar ensayos triaxiales. Esta investigación busca plantear métodos alternativos para este propósito y evaluar en qué casos deberá ser importante realizar ensayos triaxiales en arenas. Los parámetros que se utilizarán son aquellos empleados en el modelo básico constitutivo Mohr Coulomb: ángulo de fricción, ángulo de dilatación, módulo de Young y relación de poisson. Para determinar estos parámetros, la investigación se enfocó en los ensayos CPTu, DMT, PMT, Down-Hole y el ensayo triaxial CD. Si bien estos ensayos in situ logran determinar los parámetros de resistencia y elásticos para suelos arenosos, siempre deben estar acompañados de pruebas en las que se obtengan muestras como el ensayo SPT o perforaciones. Finalmente, para proyectos de edificación, el empleo de estos ensayos dependerá de los alcances y del tipo de cimentación a emplear. En este caso, la cimentación será superficial y no va a ser necesario obtener parámetros muy detallados; sin embargo, si el proyecto requiriera de cimentaciones profundas por problemas en el suelo arenoso como la licuefacción, sería importante determinar los parámetros mecánicos con los métodos anteriormente planteados debido a su mayor confiabilidad.
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    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.