A lo largo de la historia de la ingeniería geotécnica, hubo soluciones analíticas dedicadas al cálculo de la capacidad de carga de los suelos que sirven como apoyo a los pilotes, a pesar de que muchos de ellos son el resultado de una sucesión de estudios en la misma época, cada uno posee sus propias particularidades como la asunción de un modo de falla en particular a cada método y la asunción de parámetros geotécnicos que eran complicados de obtener debido a las complicaciones tecnológicas de la época donde fueron postuladas. Debido a la existencia de softwares comerciales en la actualidad es posible modelar y analizar casi cualquier problema geotécnico con una respuesta aceptable ante lo que realmente sucedería en el campo de trabajo, sin embargo, no queda claro las diferencias entre las soluciones simplificadas. En la presente tesis se utiliza el método de elementos finitos para analizar un pilote aislado cargado axialmente y comparar los resultados con soluciones analíticas de mayor aceptación en el medio del diseño de cimentaciones profundas como lo propuesto por Meyerhof, Terzaghi, Brinch-Hansen, Caquot & Kerisel y Skempton. Una variable crucial que afecta la resistencia que ofrece el pilote es la profundidad efectiva de empotramiento en el depósito de suelo rígido. Por lo tanto, se analiza la influencia del diámetro y la relación de empotramiento del suelo de apoyo del pilote aislado.

El presente proyecto comprende el análisis y diseño de una estructura de 7 pisos, tanto en el caso que tuviera aislamiento en la base, como si no lo tuviera. La edificación está ubicada en la ciudad de Lima sobre buen suelo, y tendrá como fin el de un Museo. Este proyecto contemplará un análisis comparativo entre los dos diseños y sus respectivos comportamientos. El empleo de aisladores sísmicos en estructuras es una aplicación de la ingeniería civil que busca proteger las estructuras y sus contenidos de los efectos de los movimientos sísmicos. Su aplicación en el Perú esta apenas en sus inicios, sin embargo ya muchos países, tales como Chile, Japón y los Estados Unidos poseen normas y disposiciones relevantes al empleo de estos mecanismos aisladores. Su empleo ha garantizado ser una forma muy efectiva de prevenir los efectos devastadores de los terremotos.

Un pilote se ve afectado por diferentes solicitaciones de cargas (vertical, horizontal y momentos). La investigación analiza un pilote bajo una carga horizontal con los métodos analíticos/numéricos y un ensayo de campo. El ensayo para analizar comportamiento experimental fue realizado en Chilca, donde el ensayo de carga a escala real proporciona una base sólida para la comprensión del problema. El pilote cilíndrico, de acero A572 grado 50 de 24” de diámetro (½” de espesor). La profundidad enterrada del pilote es de 8.80 m y la carga lateral se aplica a una distancia de 0.40 m de la superficie. El ensayo siguió los lineamientos de la norma ASTM D3966. La caracterización geotécnica del sitio fue realizada en conjunto con la empresa. Con los ensayos de campo SPT y refracción sísmica se obtuvieron las propiedades mecánicas del suelo. Las propiedades del pilote de acero son conocidas por tratarse de un acero normalizado. Con estos datos se realizaron los análisis. Los cálculos analíticos y numéricos se compararon con las mediciones experimentales a través de gráficas de desplazamientos y momentos flexionantes a lo largo del pilote. El método de curvas p-y (Matlock y Reese) proporciona resultados aproximados y modela adecuadamente la distribución de cargas laterales y desplazamientos del pilote. El Método de Elementos Finitos (MEF) con el programa comercial Abaqus® se usa como herramienta para solucionar el problema. El modelo constitutivo elastoplástico de Mohr Coulomb es usado para analizar el comportamiento del suelo. El MEF modela la interacción suelo-pilote y simula aceptablemente bien el desplazamiento del pilote bajo la acción de la carga lateral. Finalmente, fue realizado un análisis paramétrico con el fin de conocer la influencia de los parámetros del suelo y pilote para entender mejor las respuestas del problema.

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.

El diseño de cimentaciones para torres de alta tensión en el Perú actualmente no tiene una regulación o normativa específica que indique las distintas consideraciones técnicas a tener en cuenta en el diseño (en nuestro país basadas en el Código Nacional de Electricidad y la NORMA E.030), por lo que usualmente este es realizado usando métodos convencionales poco óptimos. La primera parte de esta investigación realiza el estudio geotécnico para un punto de referencia específico en la formación “La Herradura” del distrito de Chorrillos, Lima, Perú. De este estudio se obtienen las características y parámetros del lugar como la Resistencia a la Compresión Simple de las Rocas, Peso Específico de la roca y estado en el que se encuentra el macizo rocoso a través de métodos prácticos que permiten estudiar cualquier tipo de terreno. La segunda parte se enfoca en el diseño geotécnico de una cimentación para torres de alta tensión usando pernos de anclaje, para lo que se toma en cuenta la Especificación CFE JA100-64 (México), la IEEE (Guide for Transmission Structure Foundation Design and Testing) y Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú). La tercera parte desarrolla un análisis paramétrico (proceso que evalúa la variabilidad de ciertos parámetros con respecto a valores “naturalmente” constantes definidos a través de diversos análisis de laboratorio e investigaciones científicas obtenidas de fuentes bibliográficas) en función del procedimiento que se ha establecido para el diseño de cimentaciones de torres de alta tensión usando pernos de anclaje. La finalidad de este análisis es determinar correlaciones que puedan ser significativas o no, a la par de identificar tendencias de comportamientos de acuerdo con la variabilidad de parámetros especificados previo a cada proceso iterativo y así poder proponer un método de diseño optimizado. La cuarta parte de la investigación desarrolla la propuesta de una metodología de diseño teniendo en cuenta el diseño geotécnico que se realizó y el análisis paramétrico con el fin de optimizar el diseño, cuantificando las ventajas y desventajas de asumir valores mayores o menores a los expuestos en la parte del diseño geotécnico. A la vez, se describe el aporte de la técnica y algunos motivos por los cuales sería conveniente usarla. Finalmente, se desarrollan las distintas conclusiones que generaron los cálculos y pruebas realizadas, de acuerdo con el alcance y objetivos del tema de investigación y se brindan recomendaciones que futuros investigadores deberían tomar en cuenta cuando se busque ampliar el estudio de la técnica y así establecer una normativa más orientada a las condiciones naturales y/o típicas de nuestro país. / The design of foundations for high voltage towers in Peru does not currently have a specific regulation or regulation that indicates the different technical considerations to take into account in the design, so this is usually done using unconventional conventional methods. The first part of this investigation carries out the geotechnical study for a specific reference point in the “La Herradura” formation of the Chorrillos district, Lima, Peru. From this study the characteristics and parameters of the place are obtained such as the Resistance to the Simple Compression of the Rocks, Specific Weight of the rock and state in which the rock mass is located. The second part focuses on the geotechnical design of a foundation for high voltage towers using anchor bolts, for which the Especificación CFE JA100-64 (Mexico), the IEEE (Guide for Transmission Structure Foundation Design and Testing) and Reglamento Nacional de Edificaciones (Peru) ) are taken into account. The third part develops a parametric analysis based on the procedure that has been established for the design of foundations of high-voltage towers using anchor bolts. The purpose of this analysis is to determine correlations that may be significant or not, while identifying behavioral trends according to the variability of parameters specified prior to each iterative process. This part provides practical expressions that can be used to have a previous design perspective and choose to make certain improvements. The fourth part of the research develops the proposal of a design methodology taking into account the geotechnical design that was carried out and the parametric analysis in order to optimize the design, quantifying the advantages and disadvantages of assuming values greater or less than those exposed in the part of geotechnical design. Finally, the different conclusions that generated the calculations and tests performed are developed, according to the scope and objectives of the research topic and recommendations that future researchers should take into account when seeking to expand the study of the technique. / 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.

Se presenta la propuesta de un factor probabilístico para determinar el porcentaje de falla que se puede presentar en cimentaciones superficiales, en nuestro caso zapatas. En este articulo presentaremos una comparación entre el factor de seguridad (F.S), definido por la norma E050 Suelos y Cimentaciones, y la probabilidad de falla. Este método se ejecutará a través de la simulación de datos de entrada, tales como peso específico, cohesión, ángulo de fricción y solicitación de carga. Para este proceso de simulación se aplicará el método Monte Carlo. Una vez obtenido los valores de la resistencia del suelo, teniendo en cuenta su distribución normal, y la solicitación, se comenzará a analizar las probabilidades de fallar mediante las curvas de densidad de la resistencia y solicitación. Finalmente analizaremos la relación que se dará entre el F.S y la probabilidad de falla para observar su comportamiento al aumentar los parámetros para la resistencia. / The proposal of a probabilistic factor is presented to determine the percentage of failure that can occur in shallow foundations, in our case footings. In this article we will present a comparison between the safety factor (F.S), defined by the standard E050 Soils and Foundations, and the probability of failure. This method will be executed through the simulation of input data, such as specific weight, cohesion, angle of friction and load stress. For this simulation process, the Monte Carlo method will be applied. Once the soil resistance values ​​have been obtained, considering its normal distribution and the stress, the probabilities of failure will begin to be analyzed using the strength and stress density curves. Finally, we will analyze the relationship that will occur between the F.S and the probability of failure to observe the behavior when increasing the parameters for resistance. / Trabajo de investigación

Esta Tesis de investigación estudia la propuesta de aplicación de un sistema de mejoramiento de suelos para un proyecto inmobiliario de nueve niveles que se proyecta ejecutar en el distrito de San Juan Bautista, en la región Loreto, la cual colinda con el distrito de Iquitos. Bajo esta premisa, se desarrolla la idea de cómo introducir un sistema de mejoramiento para suelos de baja resistencia, el cual reemplazará el sistema de cimentaciones profundas propuesto inicialmente, en el terreno del proyecto se realizó el estudio de suelos y se concluyó que las capas superficiales son de material orgánico, en la capa intermedia con alta potencia se clasifico a las arenas y finalmente se encontró arcilla dura a una profundidad promedio de 8 a 9 metros. A continuación se procedió a estudiar conceptualmente los diferentes tipos de cimentación profunda y sistemas de reforzamiento de suelos. Finalmente nos centramos en el sistema de Pilas de grava compactada, la cual ya registra eficientes antecedentes en diversos proyectos realizados en la ciudad de Lima, y en el norte del país. Es así, que debido a las características desfavorables de los suelos de la ciudad de San Juan Bautista, se optó a dar inicio con la realización del diseño, luego a la evaluación del proceso constructivo, el análisis de los recursos a emplear; siendo la etapa de exploración de canteras, el proceso más determinante para el inicio de la viabilidad del sistema en términos de diseño, costo y tiempo de ejecución. Finalmente se concluye que el sistema de Pilas de grava compactada tiene la capacidad de incrementar la presión admisible del suelo, y disminuir los costos de construcción de la cimentación. / This Research Thesis studies the proposal for the application of a soil improvement system for a nine-level real estate project that is planned to be executed in the San Juan Bautista district, in the Loreto region, which borders the Iquitos district. Under this premise, the idea of how to introduce an improvement system for highly compressible soils is developed, which will replace the system of deep foundations initially proposed, in the field of the project the soil study was carried out and it was concluded that the surface layers are of organic material, in the intermediate layer with high power the sands were classified and finally hard clay was found at an average depth of 8 to 9 meters. Next, the different types of deep foundations and soil reinforcement systems were conceptually studied. Finally, we focus on the system of Piles of compacted gravel, which already records efficient records in various projects carried out in the city of Lima, and in the north of the country. Thus, due to the unfavorable characteristics of the soils of the city of San Juan Bautista, it was decided to begin with the realization of the design, then to the evaluation of the construction process, the analysis of the resources to be used; being the quarry exploration stage, the most decisive process for the beginning of the viability of the system in terms of design, cost and execution time. Finally, it is concluded that the system of compacted gravel piles has the capacity to increase the admissible pressure of the soil, and decrease the construction costs of the foundation / Tesis