Actualmente, en la construcción de los edificios de vivienda en Lima se utiliza en gran cantidad tabiquería construida con la placa P-7, el cual es un bloque sílico calcáreo de 7cm de espesor, 50cm de longitud y 25cm de altura. Estos bloques se asientan usando mortero y sus alveolos se rellenan con grout, para de este modo formar el tabique, cuyo refuerzo vertical y horizontal (varillas de 6 mm de diámetro) es especificado por el fabricante de la Placa P-7 (sistema no reglamentado). En adición, el refuerzo vertical consta de dos partes. Cada pórtico se ancla químicamente en perforaciones hechas en las vigas y se rellenan con epóxico y se traslapan las partes en la zona central del tabique. Por otro lado, en obra se usan dos tipos de aparejo: traslapado en medio bloque entre hiladas (amarre de soga tradicional) y aparejo con juntas verticales continuas (pilares). Este sistema aún no ha sido sometido a terremotos severos, por lo que no se tiene conocimiento de su comportamiento ante solicitaciones sísmicas perpendiculares a su plano. De esta manera, el presente trabajo tiene como objetivo principal analizar experimentalmente el comportamiento sísmico perpendicular al plano de un tabique de placa P-7 asentadas en aparejo en soga y en pilares, así como también estudiar la efectividad del anclaje químico y el traslape de las barras verticales. Para desarrollar esta investigación se utilizó un pórtico de concreto armado en el que se construyeron en simultáneo dos tabiques de placa P-7, ambos con las mismas dimensiones, pero con diferentes tipos de aparejo propuestos. / Tesis

El sector industrial es clave en el desarrollo de los países, por lo cual, las normativas asociadas al diseño de estructuras e instalaciones industriales adquiere especial relevancia. Uno de los diseños más comunes observados en estructuras de acero es la fluencia y fractura de los pernos de anclaje debido esencialmente a que estos presentan disipación de energía, reduciendo daños en otros elementos estructurales. Es por esto que se decidió estudiar el comportamiento de los pernos de anclaje y cuantificar su influencia en la respuesta estructural de estructuras industriales. Para llevar a cabo lo anterior se modeló un sistema que permitiese simplificar los complejos análisis basándose en la idealización de ciertas características del sistema. De esta forma, se obtuvieron valores relevantes en cuanto a la capacidad de los pernos, la influencia del largo de los mismos y la capacidad al corte del modelo para casos en que los pernos poseían comportamiento lineal y no lineal. Los resultados obtenidos para el modelo simple mostraron la relevancia del comportamiento de los pernos sobre la respuesta estructural, entregando que el promedio de los factores de modificación de la respuesta estructural R fue menor al establecido por la normativa chilena. De forma complementaria se desarrolló la modelación con elementos finitos de un estanque vitivinícola, con características reales, de materiales y geométricas, con la finalidad de confirmar la validez de los resultados obtenidos con el modelo simplificado. Teniendo presente lo anterior se verificó la similitud entre modelos, obteniendo valores aproximados en condiciones apropiadas para el factor R y magnitudes disímiles en el caso de la sobre-resistencia. En conclusión, se ratifico la necesidad de aumentar el largo de los pernos de anclajes en la mayor parte de las estructuras analizadas, además de recomendar el uso de pernos con mayores capacidades y ductilidades superiores con la finalidad de maximizar la energía disipada por los pernos de anclaje.

Ingeniero Civil / Hoy en día es habitual el uso de barras o mallas de acero estructural para todo tipo de construcciones o reforzamientos en el área de la minería. El problema asociado a este tipo de barras o mallas, es que cuando estas estructuras son demolidas, reparadas o se incluyen en el proceso de explotación, finalizan en las máquinas chancadoras. Fracción del acero se extrae con imanes, pero el restante deteriora las chancadoras y estas máquinas conforman un activo primordial para el proceso minero. Para evitar el deterioro de las máquinas chancadoras, se plantea usar barras de fibra de vidrio reforzado en lugar de las barras de acero convencionales. El objetivo de este trabajo fue determinar la fuerza de adherencia de barras de anclaje compuestas por fibras sintéticas a usarse en el área de la minería. Dentro de la innovación que constituyen las barras de fibras en el mercado de la minería, es necesario estudiar y determinar cada una de sus propiedades de forma analítica y experimental. Para verificar la adherencia de las barras con el hormigón se ensayaron 14 barras de fibras a tracción. Para unir las barras al hormigón se utilizaron resinas epoxi. Las barras de 22 milímetros de diámetro tienen una resistencia última mayor a las 18 toneladas. Se utilizaron probetas de hormigón para emular la construcción dentro de la mina donde las barras se insertan en roca. Se obtuvo la fuerza y la deformación por adherencia. Con los datos obtenidos se calcularon los módulos de elasticidad de las barras ensayadas. Además se encontró una relación entre la profundidad de empotramiento y la resistencia última de las barras con valores de R del orden de 0,6 y 0,8. Finalmente y con estos valores se logró determinar que el largo de empotramiento usando las mínimas resistencias es de 98 centímetros tal que las barras de fibra no fallen por adherencia, sino que por fluencia de las mismas.

La presente tesis pretende realizar una comparación entre tres técnicas de anclaje: anclajes temporales pos tensados, anclajes auto-perforantes y suelos enclavados, para ejecutarse en suelos arenosos en el Perú. Para ello se definirá los conceptos teóricos de cada técnica de anclaje para conocer los detalles particulares que implican cada una de estas técnicas. Se empieza describiendo la técnica más aplicada en el Perú, que son los anclajes temporales pos tensados y realizando la presentación de otras dos técnicas muy usadas a nivel mundial, pero que aún no se aplican en el Perú por falta de conocimiento de las mismas. Se efectúa el diseño de un anclaje general, que es independiente del tipo de técnica que se elija, con las características propias de un suelo arenoso. Dichas características se obtienen con un estudio de mecánica de suelos, donde se conocerá los esfuerzos ejercidos por el suelo para una profundidad del terreno de 12 m. Así se puede definir la profundidad de falla del terreno y asimismo determinar la longitud del anclaje a utilizar. Con el propósito de tener una comparación objetiva, se describe los procesos Constructivos, la maquinaria y los equipos utilizados en cada técnica de anclaje y así, de esta manera, se realiza un análisis independiente de costos (por punto de anclaje o por metro lineal), tiempos de ejecución (rendimiento) y la seguridad en la realización de los trabajos de cada técnica de anclaje. Finalmente, se realiza un cuadro comparativo entre cada técnica de anclaje el cual tendrá los datos de costos, tiempos y seguridad (medido como el nivel de riesgos) obtenidos en el desarrollo de esta tesis y se concluye analizando las ventajas y desventajas de cada técnica en particular. / Tesis

El objetivo de la presente tesis es dar a conocer una propuesta de mejora referente al procedimiento de construcción de muros anclados en el Perú, de manera que se integre la interacción del subcontratista especializado y las cuadrillas del contratista principal. Para lograrlo se analizó la mano de obra, el uso de las herramientas, equipos y materiales de las cuadrillas utilizando la siguiente metodología de investigación: (1) Uso del método de First Run Study analizando a todos los involucrados,(2) Propuesta de un procedimiento constructivo que integre a todos los participantes, (3) Implementación del método propuesto y análisis de mano de obra, materiales, herramientas y equipos usando el método de carta balance, y (4)Obtención de lecciones aprendidas y retroalimentación en el siguiente ciclo de construcción del muro anclado. Se desarrollaron dos estudios de caso, los proyectos Panorama Plaza negocios de la empresa Graña y Montero, y Real Plaza Salaverry de la empresa COINSA, proyectos diseñados con una gran cantidad de muros anclados, lo que unido a la gran experiencia de ambas empresas, hicieron que estos proyectos sean ideales para el presente trabajo. Finalmente, los resultados demuestran que se puede optimizar el procedimiento de construcción de muros anclados logrando mejores tiempos de producción, mejor calidad en los productos, menor cantidad de re-trabajos, reducción de trabajos no contributorios, en consecuencia, menores costos. / Tesis

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo de esta memoria es evaluar los resultados de una prueba de terreno que se desarrolló en la mina El Teniente, sobre la aplicación de pernos Swellex como elemento de soporte. Se comparan estos resultados con el perno rosca lechado que actualmente se usa en fortificación de desarrollos de mina El Teniente. La prueba consistió en la instalación de 2.000 pernos Swellex en las galerías del nivel de hundimiento de Teniente 4 Sur. Los pernos Swellex se instalaron en condiciones similares a los pernos rosca lechado, con que se fortifican las galerías. La evaluación de la prueba fue hecha en base a los aspectos siguientes: operacionales, económicos, experimentales y teóricos. Se determinaron rendimientos y costos de instalación de los pernos Swellex y rosca lechado para comparar ambos elementos de soporte. Además, se realizaron ensayos en laboratorio y terreno para comprobar y conocer las características principales de estos elementos de soporte. Por último, se hizo una modelación y simulación de la excavación apernada con el objetivo de evaluar el efecto del perno Swellex como refuerzo inmediato al momento de instalarse. El rendimiento de instalación de los pernos Swellex fue mejor que el de los pernos rosca. Con respecto al costo de instalación del perno Swellex, este resultó mayor que el del perno rosca, debido al mayor precio de este elemento de soporte. El ensayo de tracción comprobó que las capacidades de anclajes de los pernos Swellex son del orden de 11 a 12 toneladas y la de los pernos rosca lechado son de 15 a 20 toneladas. La simulación confirmó el efecto de refuerzo inmediato del perno Swellex una vez instalado. Se concluye que el uso del perno Swellex es una buena alternativa, debido a su buen rendimiento de instalación que disminuye la exposición al riesgo de las personas y equipos y a que su capacidad de refuerzo inmediato, una vez instalado, permite el acceso inmediato a las galerías o lugares de trabajo. Su principal limitación es su costo de adquisición.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo principal del presente trabajo de título es analizar el comportamiento de los elementos metálicos en anclajes de columnas de acero frente a los distintos tipos de esfuerzos presentes en las estructuras, de manera de poder comprender de mejor forma su funcionamiento y mejorar su diseño. Actualmente el diseño de este tipo de conexiones, se sustenta en una serie de aproximaciones, las cuales deben ser mejoradas para poder proponer un procedimiento en el cual se pueda establecer una secuencia de falla clara y metódica que sea confiable. Para ello, es necesario realizar un diseño por capacidad de este tipo de conexiones, pues es la única forma de asegurar que la secuencia de falla propuesta se cumpla como se espera. Conforme a esto, se analizaron los estados de carga posibles en la conexión, considerando las posibles modelaciones de conexión y se analizaron por separado cada uno de los elementos que componen la conexión de anclaje. Los resultados obtenidos permitieron encontrar aproximaciones y errores, como modos de falla no factibles, que fueron corregidos en el procedimiento, así como también se encontró vacíos de información que es necesario cubrir mediante la realización de ensayos sobre todo para el caso de conexiones sometidas a tracción pura. Finalmente se concluye que es posible realizar un procedimiento que garantice una secuencia de falla óptima de la conexión, realizando un diseño por capacidad de la misma. Sin embargo también se concluye que aún es necesario conocer e investigar más acerca de esta conexión tan importante en el diseño de estructuras de acero.

El presente estudio trata sobre la interpretación y análisis de la Reflectometría Óptica Brillouin de Dominio Temporal (BOTDR) en su aplicación a pernos de anclaje en túneles. Su motivación surge de la búsqueda de perfeccionamiento o mayor eficacia en el monitoreo de sistemas de soporte en túneles, respecto a los métodos existentes en la actualidad. La tecnología BOTDR emplea fibra óptica para monitorear deformaciones con ventajas sobre métodos tradicionales, al permitir incluir extensos tramos con inmunidad a influencias electromagnéticas. La teoría establece que existen cambios en la frecuencia de la luz que pasa a través de la fibra óptica cuando ella se deforma, y que tales cambios están directamente relacionados con las deformaciones axiales que determina automáticamente el sistema analizador BOTDR. Éste sistema permite obtener las curvas de espectro de frecuencia, de donde se deduce la frecuencia característica asociada al máximo nivel de potencia. Para la aplicación en pernos de anclaje, ha sido necesario observar el procedimiento que usa el sistema deteniéndose en la curvas de espectro, y utilizar varias alternativas para la obtención de parámetros correlacionándolos con las mediciones de deformaciones unitarias a través de strain gages. Existe una importante restricción en la resolución espacial, ya que el sistema BOTDR sólo permite obtener las deformaciones unitarias axiales promedio en la fibra óptica en tramos de un metro de longitud. Su aplicación directa en pernos de anclaje es por tanto cuestionada, en particular debido a la gran variación de la deformación tanto en el tiempo, como en la posición a lo largo del perno. La alternativa que este estudio recomienda utilizar, consiste en modificar la curva del espectro de frecuencias aplicando una determinada función potencia, calcular luego su frecuencia promedio obtenida como centro de gravedad del área de esta curva y asociar esta frecuencia promedio con la deformación de la fibra. Las confirmaciones experimentales permiten trabajar con tramos de hasta aproximadamente 50 cm de longitud. Se entregan recomendaciones para la aplicación práctica de la fibra óptica en pernos de anclaje y su instrumentación en túneles utilizando un monitoreo central a través de una misma fibra óptica que permita obtener las deformaciones en un conjunto de pernos. Asimismo, se entregan recomendaciones para la continuidad de esta investigación.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / Los sistemas de fortificación tienen como objetivo resistir las solicitaciones estáticas y dinámicas propias del proceso de extracción minera, las cuales poseen altas dosis de energía involucrada, energía que debe ser absorbida por los elementos de fortificación, permitiendo su deformación y evitando a la vez que ocurran fallas en ellos. Esto corresponde a la capacidad de absorción de energía. Los pernos helicoidales de anclaje, en su estado natural son capaces de almacenar energía, debido a su capacidad de deformación pero al momento de ser instalados en minería, estos pernos son lechados a columna completa quedando un sistema rígido, con menor capacidad de deformación, lo cual los hace fallar frágilmente frente a una solicitación dinámica. De aquí nace la idea de entregarle al perno capacidad de absorber energía, aislando una parte de su longitud de la lechada, mediante una funda de PVC, es decir dejando una longitud libre mayor a la actual. El trabajo de título realizado tuvo como objetivo general estudiar el efecto de la longitud libre en la capacidad de absorción de energía en pernos helicoidales. El estudio constó de dos partes principales, un estudio analítico del efecto de la variación de la longitud libre, lo que posteriormente fue estudiado junto con todas las variables que participan en el balance energético de un sistema de fortificación minero. Teóricamente y a partir de los ensayos y resultados estudiados en la literatura, se deduce que el efecto de aumentar la longitud libre en sistemas de fortificación, genera un aumento en la capacidad de absorción de energía de los elementos, siendo el aumento para el caso estático mayor que el para el caso dinámico. Paralelamente se realizó la segunda parte del trabajo, la cual consistió en generar y realizar una prueba de terreno con su respectiva instalación de instrumentación geomecánica (3 celdas de carga y 3 Rockbolt Stressmeter). El estudio práctico concluyó que los valores de carga para pernos enfundados son bastante constantes en el tiempo, varían entre 0,6 [tonf] y 0,85 [tonf].esta variación se debe al efecto de la precisión de la celda de carga. Por lo tanto, la carga medida en terreno corresponde al apriete dado por el sistema de anclaje externo, en cambio los rockbolt stressmeter entregaron valores esperados de carga bajo las condiciones que estaba midiendo. Los valores de carga máxima fueron 7 [tonf]. Las deformaciones durante el período de monitoreo, fueron crecientes linealmente, lo que implica que los pernos completamente lechados estaban trabajando en el rango lineal de su comportamiento.

La presente tesis pretende realizar una comparación entre tres técnicas de anclaje: anclajes temporales pos tensados, anclajes auto-perforantes y suelos enclavados, para ejecutarse en suelos arenosos en el Perú. Para ello se definirá los conceptos teóricos de cada técnica de anclaje para conocer los detalles particulares que implican cada una de estas técnicas. Se empieza describiendo la técnica más aplicada en el Perú, que son los anclajes temporales pos tensados y realizando la presentación de otras dos técnicas muy usadas a nivel mundial, pero que aún no se aplican en el Perú por falta de conocimiento de las mismas. Se efectúa el diseño de un anclaje general, que es independiente del tipo de técnica que se elija, con las características propias de un suelo arenoso. Dichas características se obtienen con un estudio de mecánica de suelos, donde se conocerá los esfuerzos ejercidos por el suelo para una profundidad del terreno de 12 m. Así se puede definir la profundidad de falla del terreno y asimismo determinar la longitud del anclaje a utilizar. Con el propósito de tener una comparación objetiva, se describe los procesos Constructivos, la maquinaria y los equipos utilizados en cada técnica de anclaje y así, de esta manera, se realiza un análisis independiente de costos (por punto de anclaje o por metro lineal), tiempos de ejecución (rendimiento) y la seguridad en la realización de los trabajos de cada técnica de anclaje. Finalmente, se realiza un cuadro comparativo entre cada técnica de anclaje el cual tendrá los datos de costos, tiempos y seguridad (medido como el nivel de riesgos) obtenidos en el desarrollo de esta tesis y se concluye analizando las ventajas y desventajas de cada técnica en particular.