Realiza un modelo de investigaciones geológicas y geotécnicas seleccionadas y cuya realización permitan definir una cimentación adecuada y estable de las estructuras de las líneas de transmisión de energía eléctrica. Se presenta un ejemplo de estudio geológico y geotécnico de la Línea de Transmisión hecho por el suscrito: “Geología y Geotecnia de la Linea de Transmisión 66 kV S.E. Huancarama- S.E. Chipmo- S.E. Poracota Orcopampa, Arequipa, 2005”. Este proyecto ya ejecutado, se encuentra actualmente estable. Al final de la tesis en el anexo C se presenta sus planos geológicos y geotécnicos, álbum de fotografías y resultados de laboratorios. / Tesis

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.

En la última década, la actividad constructora ha tenido mayor dinamismo que en años pasados. Las edificaciones que se construyen para vivienda u oficinas tienen mayor cantidad de pisos y de sótanos, los cuales atienden Se ha construido una gran cantidad de edificaciones de vivienda u oficinas. Muchos de estos edificios tienes más de diez pisos y, por exigencias de estacionamientos, más de tres sótanos. Los muros perimetrales de estos transmiten una carga axial significativa a la cimentación. Esta al ser excéntrica genera esfuerzos altos en el suelo y posibles giros en la cimentación. Además, en el análisis de esta estructura, existe una gran incertidumbre. Por tanto, es necesario estudiar este problema y proponer una solución. Cuando se realiza el diseño de elementos estructurales que interactúan con el suelo se debe tener en cuenta varios parámetros. Los parámetros geotécnicos y las condiciones del suelo en el que se apoya la estructura afectan al diseño. Cabe resaltar que los elementos estructurales en contacto con el suelo, en una edificación con sótanos, son los muros perimetrales y las cimentaciones de los mismos, así como la de los demás muros estructurales o placas, y la de las columnas. El objetivo principal de esta tesis es evaluar los efectos que se producen debido a cargas excéntricas en las cimentaciones de muros perimetrales. Asimismo, se evaluará la necesidad del uso de vigas de cimentación que conecten el cimiento del muro perimetral con otros elementos de la cimentación. Se realizará el análisis de distintos escenarios que se puedan presentar en una edificación con sótanos. Es decir, se analizará una edificación para una cantidad diferente de sótanos y, también, considerando si las edificaciones aledañas tienen o no sótanos. También, se modificará la carga axial que llega a los cimientos variando la cantidad de pisos típicos del edificio. Finalmente, se evaluará los esfuerzos en la cimentación al modificar las dimensiones del muro y de la cimentación.

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.

Para el diseño de cimentaciones superficiales en suelos granulares es necesario controlar el asentamiento que pueden sufrir estas por acción de las cargas aplicadas. Por lo tanto, el problema geotécnico referido al cálculo de este parámetro se vuelve importante, y es necesario enfocarlo desde diversos puntos de vista en cuanto al método de solución a utilizar. Hoy en día, existen diversos métodos con los cuales es posible estimar el asentamiento de cimentaciones superficiales en suelos granulares, cada uno de estos con sus propias consideraciones, tanto en los parámetros de entrada que se utilizan como en el procedimiento de cálculo. En esta investigación, se analiza comparativamente los valores de asentamiento de una zapata cuadrada de 1m de lado cimentada en un estrato de suelo granular, ubicado en el distrito de La molina en Lima, obtenidos empleando cinco métodos analíticos (Elástico, Meyerhof, Terzaghi y Peck, Parry y Burland & Burbridge) y el método computacional utilizando el programa de elementos finitos Plaxis 2D (con el modelo constitutivo Mohr - Coulomb), considerando variaciones progresivas en las cargas aplicadas. De esta forma, se definen las principales diferencias entre los métodos estudiados, los cuales se refieren a la definición de parámetros de entrada, procedimiento de cálculo y la complejidad de la solución. Asimismo, se precisan tendencias en cuanto a la coincidencia entre los métodos analíticos con el computacional, teniendo en cuenta las diversas variables mencionadas anteriormente.

El Proyecto CHAVIMOCHIC, aporta un beneficio a la sociedad en niveles de desarrollo, pero una contraparte es el cambio de las propiedades de los suelos circundantes que se generan como consecuencia de estas actividades. Particularmente, en este caso, la afectación es el incremento del nivel freático, esto ocasiona que los cimientos de las estructuras de viviendas, templos, santuarios, ruinas, complejos arqueológicos, entre otros; se encuentren propensos al colapso por la poca capacidad de carga admissible de sus suelos areno limosos. Para identificar el nivel de impacto de esta afectación se recopiló: estudios de suelos, perfiles estratigráficos, registros de niveles freáticos y planos históricos de las ruinas Chan Chan; además, de la realización de una calicata, para, aplicando las metodologías de Terzaghi, Meyerhof y Hansen, determinar el máximo valor de la capacidad de carga admisible de los suelos influenciados por la variación del nivel freático. A partir de estos estudios y análisis se identificó, que el nivel freático alcanza 0.80 m de profundidad, con ello la capacidad de carga que ofrecen estos suelos es 1.20 kg/cm2; por otra parte, la estimación de equilibrio límite indica que si el nivel freático asciende a 0.40 m de profundidad, la capacidad de carga del suelo disminuye soportando 1.17 kg/cm2. Finalmente, con la intención de perpetuar en condiciones óptimas las estructuras edificadas sobre estos suelos, citando mayor importancia en las ruinas Chan Chan, se propone dos soluciones geotécnicas con el fin de mantener el nivel freático a una profundidad tal que no afecte dichas estructuras. / The CHAVIMOCHIC project, provides a benefit to society at the levels development, but a counterpart is the change in the properties of the surrounding soils, that generated as a consequence to these activities. Particularly, in this case, the affectation is the increase of the groundwater level, this causes that foundations of the structures of the houses, the temples, the sanctuaries, the ruins, the archaeological complexes, among others thins; They can be found prone to collapse due to the low admisible for the allowable bearing capacity of their sandy soils. To identify the level of impact of this affectation, we collected: soil testing, stratigraphic profiles, records of groundwater levels and historical plans of the Chan Chan ruin; in addition, of the realization of a pit, for applying the methodologies of Terzaghi, Meyerhof and Hansen, determine the maximum value of the admissible load capacity of the soils influenced by the variation of the groundwater level. Based on these studies and analysis, it was identified that the groundwater level reaches 0.80 m deep, which means a load of 1.20 kg / cm2; On the other hand, the limit equilibrium rate indicates that the water table rises to 0.40 m depth, the load capacity of the soil is supporting 1.17 kg / cm2. Finally, with the intention of perpetuating under optimal conditions the structures built on these soils, citing greater importance in the Chan Chan ruins, geotechnical solutions are proposed in order to maintain the water table at a depth such that it does not affect the structures. / Tesis

El presente proyecto consiste en el análisis y el diseño estructural en concreto armado de un edificio de seis niveles destinado a oficinas. El edificio se tomará en base a una arquitectura hipotéticamente de un Ministerio de Justicia en el departamento de Tacna. El edificio esta cimentado sobre un suelo de buena calidad, el cual tiene un esfuerzo admisible de 4kg/cm2 a una profundidad de cimentación de 1.5 m. La arquitectura del proyecto tiene una distribución de un primer piso para estacionamientos y almacenes, piso típico donde estarán las oficinas del Ministerio de Justicia, sexto piso donde se encuentra la terraza y auditorio, y la azotea donde se ubica el cuarto de máquinas y techo de escaleras. La división de los ambientes en los pisos típicos se realizará por medio de taquería móvil. La primera parte de este proyecto consistió en definir el sistema estructural que se adecue a la necesidad del proyecto (Ministerio de Justicia), para lo cual se utilizarán diversos criterios de estructuración y pre dimensionamiento de los principales elementos estructurales frente a las solicitaciones de cargas. La segunda parte fue realizar el metrado de cargas y el análisis sísmico del edificio. Se utilizaron las normas de cargas E.020 y la norma sismo resistente E.030-2016 como herramientas para el metrado de cargas y análisis sísmico respectivamente. La tercera parte fue el diseño estructural de todos los elementos del proyecto. Se utilizaron las normas de suelos y cimentaciones E.050 y la norma de concreto armado E.060 para el diseño de los elementos estructurales. Finalmente, se procedió con la elaboración y detalles de los planos estructurales. / Tesis

Actualmente al evaluar las opciones de cimentación para una torre de alta tensión se suelen utilizar sistemas tradicionales de concreto armado. Esto representa un problema, pues en condiciones geográficas demandantes, como es el caso de la mayoría de líneas de transmisión, el costo de esta partida se eleva considerablemente y, en algunos casos, los tiempos de construcción pueden extenderse. En esta tesis se plantea el uso de un sistema de pilotaje novedoso en Perú, el de pilotes helicoidales, fabricados de acero, con representación de la marca Chance™. Se obtuvieron valores de ensayos en campo realizados por M&M CONSULTORES, requeridos para el diseño del sistema, cumpliendo con proveer la capacidad de carga axial a compresión y a tracción requeridas por la torre de alta tensión evaluada en Tarapoto. Posterior a esto, se realizó el diseño de una zapata convencional de concreto armado y con el apoyo de las empresas EMIN GEOESTRUCTURAS y GRAÑA Y MONTERO, se pudo obtener un costo para ambos sistemas y así poder establecer una comparación económica. / Tesis

Las fórmulas basadas en la teoría de la elasticidad son ampliamente utilizadas para el cálculo de asientos de cimentaciones, ya que la mayor parte de la normativa y/o recomendaciones geotécnicas recomiendan su empleo. Estas fórmulas se han utilizado durante más de un siglo de forma satisfactoria, ofreciendo las comparaciones existentes entre asientos medidos y calculados según esta teoría un grado de acuerdo aceptable. Su fácil aplicación, la claridad y sencillez en la determinación de los parámetros intervinientes, son otras características que hacen que, en la actualidad, estas fórmulas se sigan utilizando profusamente en la mayor parte de los problemas geotécnicos. No obstante, estos métodos no cubren toda la casuística existente en la ingeniería geotécnica, por lo que se han desarrollado una serie de coeficientes, denominados factores de influencia, que modifican dichas fórmulas y las adecuan a casos particulares que quedan fuera del ámbito de aplicación de las fórmulas generales. La presente tesis, tiene por objeto la propuesta de nuevos factores de influencia mediante el Método de los Elementos Finitos, de modo que, bien se obtengan factores de influencia que mejoren la predicción de factores de influencia ya existentes, o bien se creen nuevos factores de influencia que cubran situaciones geotécnicas no estudiadas hasta la fecha. Para ello, se han resuelto un número elevado de modelos no lineales de elementos finitos, sobre los que se ha realizado previamente un estudio de verificación y optimización. Estos modelos verificados se resuelven variando los parámetros clave del problema. Posteriormente, con los resultados de los modelos, se ha realizado un estudio estadístico de los datos, del que se desprenden nuevas expresiones para determinar los factores de influencia obtenidos. Finalmente, con las expresiones validadas desde el punto de vista estadístico, se procede a verificar la aplicabilidad del factor propuesto, por comparación entre los valores medidos de asiento de cimentaciones instrumentadas y los calculados teniendo en cuenta los valores de los factores de influencia propuestos.

Cuando se tienen suelos que pueden generar diferentes problemas geotécnicos, como licuación, grandes asentamientos o expansión del suelo, entre otros, se suele proponer cimentaciones profundas como la solución más factible. Sin embargo, estas en muchos casos pueden llegar a ser muy costosas, por la gran cantidad de materiales necesarios para su construcción y bajos rendimientos. Es por ello que los tratamientos y mejoramientos de terreno surgen como una solución más efectiva ante la presencia de estos problemas. En específico las Columnas de Módulo Controlado (CMC) son un método de mejora del terreno que consiste en una malla de columnas semirrígidas compuestas por mortero u hormigón fluido bajo un colchón de reparto de cargas, con el fin de mejorar las propiedades del terreno y reducir los asentamientos diferenciales. El sistema de transmisión de cargas es generado por la interacción entre el colchón de reparto, el suelo circundante y las columnas de módulo controlado. En el presente trabajo de investigación se presenta el estado del arte del método analítico empleado para el diseño de las Columnas de Módulo Controlado (CMC) y de los métodos numéricos aplicados en esta solución. Esto con el fin de aplicarlos en un caso en específico variando el espesor del colchón de reparto y el espaciamiento entre inclusiones, y obtener las deformaciones y los esfuerzos producidos a lo largo de la columna y del suelo circundante a esta. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos, considerando variables como el asentamiento producido, profundidad del eje neutro, tasa de reducción esfuerzos (SRR) y eficiencia, por ambos métodos con el fin de conocer sus diferencias en cuanto a cálculos. Es así que se observa que el modelo de deformación plana propuesto representa mejor la distribución de esfuerzos y de asentamientos que el método axisimétrico, y se asemejan mucho más a los resultados obtenidos por el método analítico.