La presencia de suelos arcillosos expansivos ocasiona problemas durante y después de una construcción, en el segundo caso se producen daños en la estructura que ocasionan grandes costos de reparación. Por ello, es importante conocer el comportamiento de este tipo de suelo a través de un análisis de sus características físicas, mecánicas y mineralógicas, además de métodos para reconocer la presencia y el potencial de expansión de la arcilla y así poder plantear la alternativa más adecuada para mitigar los riesgos asociados a este tipo de suelo. Para identificar la presencia de arcillas la norma E.050 de Suelos y Cimentaciones recomienda ensayos para identificar características físicas y mecánicas, otra forma de identificarlas es por medio de identificación mineralógica, además de métodos directos e indirectos. Todos los métodos se centran en determinar el potencial de hinchamiento de las arcillas expansivas que pueden ser bajo, medio, alto o muy alto. En base a este potencial se plantea si es mejor el reemplazo de suelo, el mejoramiento de suelo o simplemente evitar la construcción en dichas zonas por el peligro que representan. Además, al identificar los lugares en Perú con presencia de arcillas y revisar algunos casos y las soluciones empleadas ya sea a corto, mediano o largo plazo. Se concluyó que faltan estudios de suelos en diversos lugares del país, pero se sabe que las arcillas predominan principalmente en el norte. Y se sugiere buscar otras formas para mejorar el suelo con un menor costo e impacto ambiental, ya que el Manual de Carreteras (2014), para el caso de la subrasante, solo sugiere el uso de cal y cemento Portland.

El diseño de la cimentación en suelos granulares, se realiza normalmente por asentamiento, debido a que el proceso de consolidación del suelo ocurre de manera muy rápida y, por lo tanto, los asentamientos se producen casi al mismo instante en el que se termina la construcción de una estructura. Asimismo, si bien, la normativa vigente en nuestro país (Norma E.050) establece valores de distorsión angular a partir de los cuales se calcula el asentamiento diferencial y total para las obras de construcción, dependiendo del tipo de obra y de la presencia de grietas, no especifica un método para diseñar las zapatas que cumplan con este asentamiento diferencial. Razón por lo cual, queda a criterio del ingeniero responsable elegir el método por el cual se diseñarán estas zapatas en suelos granulares. Entre ellos, encontramos una gran variedad de modelos para estimar asentamientos en suelos granulares, los cuales han sido desarrollados a partir de pruebas en los suelos, como la prueba de penetración estándar, cono de penetración, carga de placa, dilatómetro, etc. Por lo tanto, la presente investigación tiene como objetivo evaluar los resultados obtenidos al aplicar cinco métodos para el cálculo de asentamiento en suelos granulares. Para ello, se seleccionó cinco métodos que requieren resultados de pruebas de penetración estándar: Terzaghi, Peck & Mesri (1996), Meyerhof (1965), Parry (1971), Burland & Burbidge (1985), D’Apollonia & Asociados (1970), debido a que se cuenta con dichos resultados. Luego se definió los parámetros y valores requeridos para cada método, los cuales se obtuvieron del Estudio de Mecánica de Suelos de un proyecto elaborado con anterioridad. Con dicha información se pudo calcular los asentamientos por cada método en una de las zapatas del proyecto y se realizó la comparación entre ellos. Esta comparación se realizó asumiendo que el valor obtenido por el método de Terzaghi, Peck & Mesri (1996) es el más preciso, debido a que el diseño de la zapata evaluada se realizó aplicando este modelo. Finalmente, se puede concluir que el modelo de Meyerhof presentó la menor variación respecto al valor asumido (5%); mientras que el modelo de Parry presentó la mayor variación (69%). Respecto al modelo de Burland & Burbidge y D’Apollonia & Asociados presentaron una variación igual al 40% y 26%, respectivamente. Sin embargo, si el modelo de Burland & Burbidge hubiera considerado el factor 1.6 que recomendó tras su investigación, se obtendría como resultado una variación cercana a cero.

El crecimiento de la demanda de viviendas ubicadas en zonas céntricas ha impulsado a que las construcciones tiendan a expandirse de forma vertical, buscando aprovechar lo más posible el terreno. De esta manera, se generó la necesidad de construir sótanos relativamente profundos. Para tal fin, es necesario conocer los diferentes sistemas de sostenimiento de terrenos que existen actualmente y cuáles son las que poseen más ventajas y/o desventajas. En el presente trabajo de investigación se presenta la comparación en cuanto al proceso de diseño, costos y plazos de construcción de cinco sistemas. Las técnicas de sostenimiento que se seleccionaron para el análisis son muro Berlinés, Top-Down, Muro Pantalla, Soil nailing, pantalla de Pilas y Pilotes. El sistema más económico resulto el muro Soil Nailing y el más caro el sistema Top – Down.

El Reglamento Nacional de Construcción que rige en el Perú es un conjunto de normas que abordan principalmente las pautas a considerar dentro de las especialidades de la ingeniería civil. Por ello, es posible encontrar tópicos en común que son abordados desde el punto de vista de cada comité designado por norma técnica para preparar dichas directrices. De esta manera, luego de una observación y análisis de las normas E.030 Diseño sismorresistente, E.050 Suelos y cimentaciones, y E.060 Concreto Armado, se encontraron distintas formas de abordar lo correspondiente al parámetro de la presión admisible y las consideraciones que se hacen para poder emplear y determinar la magnitud de esta variable. En consecuencia, en el desarrollo de esta investigación se detallan los juicios que cada normativa nacional lleva a cabo acerca de la presión admisible. Asimismo, se realizó una revisión de normas internacionales (Chile, Costa Rica, México y EE.UU.) sobre este tema y las anotaciones que hacen en el desarrollo de cada una de estas. Luego, se formula una propuesta unificadora que logre homologar los conceptos de presión admisible en las normas peruanas mencionadas. Además, se brinda una serie de recomendaciones para que se mejore la interpretación de los artículos referentes a la presión admisible y evitar ambigüedades.

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.

En este trabajo se desarrolló un análisis comparativo entre dos procedimientos usados para la estabilización de taludes, uno corresponde al uso de calzaduras y el otro al de muros anclados. El estudio parte haciendo una breve introducción en donde se describe la normativa vigente y se presentan las obras en estudio. Estas obras cuentan con dos y tres sótanos y medio respectivamente, con la idea de identificar a partir de cuántos sótanos resulta económicamente conveniente utilizar muros anclados. Las comparaciones comienzan haciendo un resumen de cada procedimiento con el fin de identificar diferencias entre ambos procedimientos, este análisis sirve de base para realizar la comparación referente al planeamiento en donde se puede observar que el procedimiento de muros anclados en ambos casos resultó ser 16% y 33% más rápido que el de calzaduras en condiciones estándar. Por otro lado, para el análisis económico, se usaron los rendimientos y análisis de precios unitarios de la empresa EDIFICA, empresa ejecutora de ambas obras, con la finalidad de llegar a valores reales económicamente y poder hacer una mejor comparación. Los resultados obtenidos muestran un ahorro de 14% y de 41% para el caso de dos y tres sótanos y medio respectivamente, utilizando el procedimiento de muros anclados. Como parte del estudio se hizo un análisis de seguridad, evaluando los principales peligros involucrados en cada procedimiento, en este caso se obtuvieron resultados similares ya que en ambos casos se tiene actividades como excavación masiva y perfilado que se consideran actividades de alto riesgo. Finalmente, se realizó un análisis sobre el impacto causado en las viviendas aledañas; por un lado, el impacto durante la construcción en donde ambos procedimientos generan los mismos inconvenientes hacia los vecinos; y por el otro, un impacto futuro económicamente positivo asumiendo que el vecino construirá un edificio de similares características. En este sentido, se ahorraría todos los gastos involucrados en la estabilización de taludes pues ya estarían los sótanos construidos, ahorro mucho mayor a la eliminación del sistema de estabilización que se encontraría en el terreno propio.

Existen diversos tipos de estructuras de suelo reforzado, entre los que destacan los muros de suelo reforzado con elementos extensibles y los reforzado con elementos inextensibles. Los elementos de refuerzo inextensibles consisten en flejes o mallas de acero, mientras que los elementos de refuerzo extensible son las geomallas o geotextiles. Con el propósito de poder establecer una comparación entre ambos sistemas de muros de suelo reforzado, se realizó el diseño para ambos sistemas, teniendo en consideración los mismos parámetros de diseño. En el diseño de muros de suelo reforzado con elementos extensibles, se puede verificar que los elementos de refuerzo (Geomallas) están afectados por numerosos factores de reducción, los cuales reducen significativamente su resistencia a la tracción en un 72%, lo cual genera un mayor factor de seguridad para la estructura. El factor de reducción de resistencia más influyente para los refuerzos extensibles es el que se debe al creep. Mientras que para los refuerzos inextensibles el factor más importante en la reducción de la resistencia es la disminución del espesor. Es por ello que el diseño para muros de suelo reforzado con elementos extensibles es mucho más conservador que para los muros reforzado con elementos inextensibles. Se puede concluir que los muros de suelo reforzado con elementos inextensibles son entre un 23 a 34% más costosos que los muros de suelo reforzado con elementos extensibles. Esta tendencia solo pudo ser verificada hasta una altura de diseño de 11.25m, la cual corresponde a la máxima altura diseñada para cada uno de los dos sistemas de muro de suelo reforzado. La envergadura de ambos sistemas de muros de suelo reforzado tiene influencia en los costos de los materiales. En el caso de los muros de suelo reforzado con elementos extensibles y fachada de bloques de concreto, para cualquier altura, el movimiento de tierra es el que tiene mayor influencia en el costo total del muro (de 46 a 51%) para el rango de alturas diseñadas (H=4.5m a H=11.25m). RESUMEN En el caso de los muros de suelo reforzado con elementos inextensibles y fachada de paneles de concreto, para cualquier altura, los elementos de refuerzo y el movimiento de tierra son los materiales que más influencia tienen en el costo total del muro de suelo reforzado.

El uso de Shicras, bolsas hechas con fibra vegetal tipo malla de soguillas que son rellenadas con piedras de diferente tamaño, se registra desde la época de la cultura Caral, la más antigua de América. Estas bolsas de piedras fueron utilizadas como núcleo de las plataformas que conforman las pirámides de sus edificios públicos, con el fin de provocar en ellas atenuaciones de la energía sísmica que se produciera. Por ello, las pirámides han conservado su geometría aún después de 5000 años, estando localizadas en una de las zonas más sísmicas del Perú. Asimismo, se conoce que las construcciones de tierra son muy vulnerables, cada vez que ocurren fenómenos naturales como terremotos o inundaciones, los más afectados son quienes viven en casas de tierra. Al ver fisuras y grietas en los muros de tierra, los ocupantes no se sienten seguros. La filosofía de la Ing.Civil busca reforzar y tener construcciones de tierra sismorresistentes; para ello se debe garantizar que no colapsen ante eventualidades sísmicas. Con esta investigación se busca disminuir las grietas y fisuras que se podrían formar en muros de tierra ante eventuales movimientos sísmicos. El Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú a través de su Laboratorio de Estructuras, permitió que se hicieran ensayos en 6 muros de tierra superpuestos a Prototipos de Sobrecimientos Aislantes, sobre el simulador sísmico. Los materiales empleados para la elaboración de los prototipos fueron locales y accesibles, propios a los pobladores rurales de estas construcciones. Los resultados fueron positivos e instructivos, pues es posible desplazar y crear atenuación de energía sísmica en los muros de tierra sin que estos se agrieten ni fallen. De este modo, se comprueba que el sistema de sobrecimientos que incluye ensambles de shicras elípticas, canicas y tacos de madera son potenciales disipadores sísmicos que disminuyen los daños a los muros de tierra.

Uno de los métodos más conocidos en el cálculo de asentamientos sobre suelos granulares es el método de Schmertmann. Este propone la obtención del valor del asentamiento a partir del uso del gráfico del factor de influencia de la deformación unitaria, el cual describe la variación de la deformación unitaria debido a la carga aplicada sobre la zapata a lo largo de la profundidad. Este gráfico tiene una configuración para el caso de zapatas cuadradas y otro para el caso de zapatas corridas, y plantea una interpolación lineal de los valores pico del gráfico y de la profundidad de influencia para obtener el asentamiento en una zapata. El principal objetivo de esta tesis ha sido determinar la validez de la interpolación lineal que Schmertmann plantea en su método de cálculo de asentamiento sobre suelos granulares para zapatas rectangulares, ya que este procedimiento es impreciso. Para tal fin, se llevó a cabo una serie de cálculos de asentamiento de manera manual con el método de Schmertmann y con las modificaciones planteadas por diversos autores. Estos valores se han comparado con los obtenidos a través de métodos computacionales por el software Plaxis 3D Foundation y haciendo uso del modelo constitutivo Hardening Soil. Se analizaron en total 17 casos de zapatas rectangulares de ancho constante de 2.4 m apoyadas sobre un estrato uniforme de arena limosa de parámetros calibrados a través del software y el modelo constitutivo anteriormente mencionados, sometidas a una carga constante de 200 kN/m2. Adicionalmente, se evaluó la variación de la deformación unitaria a partir de la construcción de las gráficas del factor de influencia planteado por Schmertmann. Los valores de asentamiento obtenidos a través del método computacional describen una variación no lineal, diferente a la planteada por Schmertmann. No obstante, los valores de asentamiento obtenidos por el método de Schmertmann difieren poco de los obtenidos por medio del método computacional, por lo que se puede inferir que la interpolación lineal del método de Schmertmann resta precisión al mismo. Se espera que futuras investigaciones puedan confirmar los resultados obtenidos en esta tesis a fin de establecer una metodología más precisa para el procedimiento de interpolación. PALABRAS CLAVE: Asentamiento, zapata rectangular, interpolación lineal, Plaxis 3D Foundation, Hardening Soil Model.

El problema geotécnico referido al cálculo de la capacidad de carga en una zapata infinitamente larga se puede enfocar desde diversos puntos de vista en cuanto al método de solución a utilizar. Existen diversos métodos con los cuales se puede llegar a una estimación, sin embargo, cada una de estos posee diversas consideraciones, tanto en la satisfacción de las condiciones de equilibrio como en la compatibilidad del sistema. En este proyecto se analiza comparativamente la relación entre los valores de capacidad de carga para un suelo granular (GP) particular, mediante el método de los elementos finitos (FEM por sus siglas en inglés) y métodos analíticos, considerando variaciones tales como la profundidad de cimentación, la dimensión de la zapata o el modelo constitutivo del suelo (solo para el caso de elementos finitos). Se modeló el problema geotécnico empleando el programa PLAXIS para doce (12) zapatas diferentes. Asimismo, se estimó la diferencia entre la capacidad de carga considerando las diferentes formulaciones tanto de autores pioneros en el tema como Prandtl (1920) y Terzaghi (1948), además de autores posteriores como Meyerhof (1963), Hansen (1970), Vesić (1975) y Chen (1972). Finalmente, se definieron las principales diferencias entre los métodos empleados, las cuales refieren a la definición de estados de falla, la regla de flujo asociada (determinada por el parámetro de dilatancia) y el estado tensorial del problema. Asimismo, se precisaron tendencias en cuanto a la coincidencia entre los métodos analíticos con FEM, teniendo en cuenta las diversas variables mencionadas anteriormente.