This thesis work involve an analysis and design of two types of surface foundations used in electrical transmission towers based on international and national standards applied to the reality of the country. This study is applied to a 43.1m high transmission tower that is part of a project called "Línea de Transmisión 220 kV La Virgen - Caripa". About the design of the foundations, compression and turning verifications are made to define the geometry and size in order to respect the bearing capacity of the ground (1kg / cm2), in addition the foundation is designed by punching, cutting, bending and the verification by removal. A metal tower is modeled in the SAP2000 software, having previously defined all the loads in the structure to obtain the compression and tensile reactions at the base, with this reactions manual calculations are carried out for the different verifications and compared with the results obtained by the SAFE software when modeling the superficial foundations in this program, thus resulting in verification by compression being the determining factor for the geometry of the foundation in soils with low resistance. Finally, the types of surface foundations designed for the transmission tower are compared in terms of cost, being the footings the most economical type of foundation in comparison with a foundation slab and the structural plans of these surface foundations are presented. / El presente trabajo de tesis trata el análisis y diseño de dos tipos de cimentaciones superficiales usadas en torres de transmisión eléctrica basándose en normas internacionales y nacionales aplicadas a la realidad del país. Este estudio es aplicado a una torre de transmisión de 43.1m de altura que forma parte de un proyecto denominado “Línea de transmisión 220 kV La Virgen – Caripa”. Para el diseño de las cimentaciones se hacen verificaciones por compresión y volteo para definir la geometría y cumplir con la capacidad admisible del terreno (1kg/cm2), a su vez el diseño por punzonamiento, corte, flexión y verificación por arranque de la estructura de concreto armado. Se modela una torre metálica en el programa SAP2000 habiéndose definido previamente todas las cargas que llegan a la estructura para obtenerse las reacciones de compresión y tracción en la base; con las reacciones halladas en la base se realizan cálculos por métodos analíticos y métodos numéricos (FEM) para las distintas verificaciones comparando así los resultados que se obtiene de las hojas de cálculo con el software SAFE al modelarse las cimentaciones superficiales dando como resultado que la verificación por compresión es el factor determinante para la geometría de la fundación en suelos con baja resistencia. Finalmente, se comparan los tipos de cimentaciones superficiales diseñados para la torre de transmisión en términos de costo resultando las zapatas aisladas el tipo de cimentación más económica versus una losa de cimentación y se presentan los planos estructurales de estas cimentaciones superficiales.

Este trabajo consiste en la evaluación constructiva y económica de dos métodos de mejoramiento de terreno para la cimentación de un Espesador de Concentrados de tipo tanque elevado metálico de 43 metros de diámetro, la descripción del proceso constructivo y desarrollo del cronograma de ejecución de la alternativa seleccionada. El primer método planteado fue el mejoramiento de terreno mediante el retiro de 7 metros de profundidad aproximadamente y reemplazo de material inadecuado por una capa de cuatro metros de enrocado y sobre ello colocar tres metros de concreto ciclópeo para sostener a una losa de concreto armado de 2 metros de espesor y la segunda alternativa propuesta fue de mejoramiento del terreno de fundación con la ejecución de 305 micropilotes (de 12 y 16 pulgadas de diámetro) dispuestos radial y concéntricamente debajo del área donde se ubicaría la losa de cimentación (43 metros de diámetro). Las facilidades de construcción, ahorro económico y ventajas técnicas fueron las razones por las cuales se escogió la alternativa de mejoramiento del terreno mediante la ejecución de micropilotes, el cronograma propuesto en este trabajo está basado en la experiencia y se muestran las oportunidades de mejora que se identificaron para optimizar los plazos y el uso de los recursos. El mejoramiento del terreno mediante micropilotaje es un trabajo especializado que requiere de una adecuada planificación basada en la disponibilidad de espacios, maquinaria y mano de obra para poder realizarse sin inconvenientes en el plazo deseado, se recomienda la aplicación de ésta metodología especialmente para casos como éste en el cual en el terreno a mejorar mediante reemplazo es abundante y presenta un nivel freático alto.

Aún con los constantes avances en la industria de la construcción, existen puntos clave que continúan siendo relevantes en la toma de decisiones para el diseño y ejecución de un proyecto. Puntos como la selección de un suelo apropiado para cada tipo de proyecto. Ahora bien, uno de los principales impedimentos está relacionado a no poder obtenerse un suelo adecuado que permita garantizar la estabilidad y durabilidad que se requiere. Si a esta problemática le añadimos que, la constante demanda en infraestructura a nivel mundial exige a su vez un incremento en la demanda del hormigón, cuya producción contribuye en la emisión de gases de efecto invernadero y alternativas como la implementación de impresión 3D aplicada a la industria de la construcción introduce varios retos de ingeniería desde el punto de vista de los materiales. La búsqueda de una manera apropiada de estabilizar el suelo, así como poder generar la capacidad de auto-reparación en los elementos impresos, se traduce en una necesidad que requiere pronta atención. Esta tesis propone el desarrollo de una metodología para estabilizar el suelo y para auto-reparar matrices empleadas en impresión 3D catalizadas por la enzima ureasa. De los resultados adquiridos para la estabilización de suelos, la evaluación de durabilidad frente a la erosión por agua nos indicó que la mezcla de suelo modificado con CaCl2-urea con concentración equimolar de 1 M y solución enzimática de 5 U, presenta una pérdida de masa de sólo el 18.35 %, en comparación con la erosión completa de la muestra en el agua en el caso de la mezcla de suelo con agua. Por su parte, el ensayo de compresión indicó que el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas del material con un nivel de resistencia a la compresión inferior de 35.5 % con respecto al de las muestras no estabilizadas. Por otro lado, los resultados adquiridos luego del proceso de reparación para el caso de matrices de suelo muestran que los defectos intervenidos se pudieron rellenar casi por completo, aunque se evidencia la presencia de erosión debido a la inestabilidad de la propia matriz de suelo frente al contenido líquido propio de la solución enzimática. Lo cual no se evidencia en matrices cementicias, donde los defectos se repararon sin evidencia de erosión. Finalmente, el ensayo de compresión en las muestras auto-reparadas indicó que, el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas de matrices de suelo. Esto debido a la erosión mencionada con anterioridad al aplicarse la solución enzimática directamente. Por su parte, el uso de una solución enzimática logra mantener las propiedades mecánicas de matrices cementicias, donde se alcanza un valor idéntico en resistencia a la compresión con respecto al de las muestras intervenidas. / Even with the constant advances in the construction industry, there are crucial points that continue to be relevant in the decision-making process for the design and execution of a project. Points such as the selection of an appropriate soil for each type of project. However, one of the main impediments is related to not being able to obtain adequate soil to guarantee the required stability and durability. If we add to this problem that the constant demand for infrastructure worldwide requires an increase in the demand for concrete, whose production contributes to the emission of greenhouse gases, and alternatives such as the implementation of 3D printing applied to the construction industry introduce several engineering challenges from the point of view of materials. The search for an appropriate way to stabilize the soil, as well as to be able to generate the capacity of self-healing in the printed elements, translates into a need that requires early attention. This thesis proposes the development of a methodology to stabilize soil and to self-repair matrices used in 3D printing catalyzed by the enzyme urease. From the results acquired for soil stabilization, the evaluation of durability against water erosion indicated that the soil mixture modified with CaCl2-urea with equimolar concentration of 1 M and 5 U enzyme solution, presents a mass loss of only 18.35 %. In comparison with the complete erosion of the sample in water in the case of the soil-water mixture. The compression test indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of the material with a level of compressive strength 35.5 % lower than that of the non-stabilized samples. On the other hand, the results obtained after the repair process for the case of soil matrices show that the intervened defects could be almost filled, although the presence of erosion is evidenced due to the instability of the soil matrix itself against the liquid content of the enzymatic solution. This is not evident in cementitious matrices, where the defects were repaired without evidence of erosion. Finally, the compression test on the self-repaired samples indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of soil matrices. This was due to the previously mentioned erosion when the enzyme solution was applied directly. However, the use of an enzymatic solution did not show a significant increase in the mechanical properties of cementitious matrices, where an identical value in compressive strength was achieved with respect to that of the treated samples.

La presente investigación tiene como objetivo es evaluar el comportamiento mecánico de un suelo arcilloso con inclusiones de fibras de polipropileno, con la finalidad de mejorar las propiedades del suelo aumentando los valores de sus parámetros de resistencia y retrasando la proliferación de grietas por la disminución en sus cambios volumétricos. Las fibras de polipropileno son utilizadas como refuerzo de una arcilla extraído del distrito de Wanchaq en Cusco. Las fibras de polipropileno son de 0.88 mm de diámetro y 5 mm de longitud en diferentes porcentajes: 0.3%, 0.6%, 0.9% y 1.2% respecto al peso seco del suelo. Se realizaron ensayos en laboratorio tales como la humedad, granulometría por tamizado, gravedad específica de sólidos, límites de consistencia, ensayo de compactación Proctor modificado, CBR y corte directo. Como resultado, se obtuvo que la arcilla de baja compresibilidad y reforzada con 0.3% y 0.6% de fibras, pasó de clasificación de subrasante insuficiente a subrasante regular, según el Manual de Carreteras del MTC, y de subrasante regular a subrasante buena, según la norma CE.010 Pavimentos Urbanos. También se obtuvo que la arcilla reforzada con 0.3% de fibras obtuvo una mejora de los parámetros de resistencia al corte, de ángulo de fricción y cohesión del 34% y 71%, respectivamente, con respecto al suelo sin reforzamiento.

La presente tesis tiene como objetivo evaluar la influencia de las condiciones del suelo en el comportamiento estructural de un hospital con aislamiento sísmico, mediante la comparación de resultados obtenidos del análisis y diseño, considerando 3 casos de estudio que se diferencian por tener distintas condiciones de suelo y zona sísmica. Se ha evaluado un módulo hospitalario, cuya estructura consiste principalmente en placas conectadas entre sí por medio de vigas peraltadas y un sistema de techos de losas aligeradas en dos direcciones; considerando un sistema de aislamiento conformado por aisladores y elementos del nivel de base: vigas, losas y capiteles; y una cimentación conformada por pedestales y zapatas aisladas. El comportamiento estructural de la edificación en estudio ha sido evaluado en el marco de los requerimientos normativos de nuestro Reglamento Nacional de Edificaciones: NTE E.020 (Cargas), NTE E.030 (Diseño Sismorresistente), NTE E.050 (Suelos y Cimentaciones) y NTE E.060 (Concreto Armado); y de normas especializadas en aislamiento sísmico: ASCE/SEI 7-16 y el proyecto de norma técnica peruana E.031. Para cada caso se ha realizado el análisis modal espectral de la edificación de base empotrada; los análisis estático, espectral y tiempo historia de la edificación aislada; el diseño de cada elemento más esforzado del sistema de aislamiento y de la cimentación; y por último se han comparado los resultados obtenidos. Para 3 casos se tiene la misma superestructura con diferentes propiedades de aisladores, sin embargo no se considera la optimización de la superestructura y sistema de aislamiento para efectos de comparación. Los resultados del análisis espectral demuestran que las derivas de entrepiso y la fuerza cortante en la base de la superestructura se reducen al aislar la edificación, siendo esta reducción en derivas 50% y 70% para suelo flexible y suelo rígido respectivamente; y en fuerza cortante, 20% y 50% para suelo flexible y suelo rígido respectivamente. Los parámetros de eficiencia demuestran que los aisladores son más efectivos si la edificación se ubica sobre suelo rígido; y que sobre suelo flexible con zona sísmica 2 (Z2S3) es el doble de eficiente que en suelo flexible con zona sísmica 4 (Z4S3), por lo que podría también considerarse el uso de aisladores en el caso Z2S3. / Tesis

Actualmente, la omisión de las deformaciones del suelo durante el proceso de análisis estructural de edificaciones se ha convertido en una práctica usual en el Perú que desestima el efecto de la ISE en el margen de seguridad de los elementos estructurales diseñados. Esto se debe a que la fundación usualmente es modelada como nodos sin libertad de movimiento, hecho que puede concluir en un diseño poco conservador. El objetivo de esta investigación es determinar el impacto de la ISE en el margen de seguridad de los elementos estructurales de un pórtico de 4 niveles, diseñado de forma convencional y cimentado sobre arena medianamente densa a densa. La tesis se sustenta en el comportamiento compresible del suelo, descrito inicialmente por Kondner (1963) mediante una relación hiperbólica entre el asentamiento y el esfuerzo aplicado en una zapata, y el procedimiento metodológico desarrollado por Picón & Ruiz (2019), que introduce la ISE en un pórtico plano en base a estudios de Li & Liu (2012) y el método de Winkler (1867). La metodología utilizada insertó la ISE en un pórtico diseñado frente a cargas de gravedad mediante dos procedimientos independientes, un proceso sistematizado de aplicación de ISE y una progresión creciente de distorsiones angulares aplicadas sobre la zapata más cargada. Por último, el impacto de la interacción fue determinado tras analizar la variación de parámetros de seguridad de flexión, corte y carga axial (RM, RV y RP) entre los estados inicial y final. En conclusión, en relación al primer procedimiento, la ISE resulta determinante en la integridad estructural a flexión de las vigas del pórtico analizado en particular, asimismo, el impacto crítico del fenómeno es más evidente al término del segundo procedimiento, donde α2=1/500 disminuye de forma alarmante el margen de seguridad.

El presente trabajo de investigación comprende la elaboración de una propuesta preliminar para el análisis de interacción suelo - estructura (ISE) para suelos peruanos en base a la revisión de normas internacionales e investigaciones relacionadas a este tema. Es conocido que ninguna de las normas peruanas incluye el efecto del suelo con la estructura y que nuestro país cuenta con una alta actividad sísmica, lo cual podría generar que se eliminen algunos efectos perjudiciales al momento de realizar un diseño sismorresistente si es que se considera esta interacción. Como parte de la metodología, se empezó realizando una recopilación de conceptos generales de los distintos modelos de interacción suelo - estructura como, por ejemplo, el modelo dinámico de Winkler. Luego de la revisión de la bibliografía, se realizó la comparación entre las normas peruana, chilena, mexicana y rusa, para que se plantee una propuesta que incluya el efecto de este fenómeno en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente. Finalmente, se presentaron las conclusiones y recomendaciones producto de esta investigación para que puedan ser usados como sustentos al momento de modificar e incluir el efecto de la interacción suelo - estructura en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente.

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.

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.

Actualmente, se presentan nuevos retos en la construcción de infraestructuras y con ello una mayor demanda de nuevas soluciones en múltiples disciplinas de ingeniería, incluido en el campo de las cimentaciones. El presente estudio analiza teóricamente el comportamiento de un pilote cimentado en arena ante una carga lateral estática. El análisis de la interacción suelo-estructura se describe con los modelos Winkler, Ideal lineal elastoplástico y curva P-Y que representan el comportamiento del suelo utilizando curvas esfuerzo-deformación linealmente elástico, elastoplástico perfecto y curvo. Estos resultados permiten obtener la distribución de fuerza lateral, momento flector y deflexión del pilote a lo largo de la profundidad de análisis. En esta tesis se programa en Matlab la elaboración de la curva esfuerzo–deformación del suelo para cada uno de los modelos y los resultados de este análisis se desarrollan con los programas Matlab, D-Sheet Piling y L-Pile. El objetivo de esta tesis es presentar un análisis comparativo de la respuesta de cada modelo con relación a sus curvas esfuerzo-deformación, para determinar el mejor modelo que represente el comportamiento del suelo. Esta comparación se realiza con la metodología del MCA (Análisis Multicriterio) en la cual se asigna una serie de criterios de comparación basado en el marco teórico de los modelos y el análisis de la respuesta del pilote al aplicar una carga lateral estática de pequeña y gran magnitud. Se espera que la curva P-Y sea mejor modelo para analizar el comportamiento de un pilote cimentado en arena ante una carga lateral estática, porque ha sido desarrollado a través de múltiples ensayos, respaldado por múltiples fuentes científicas y recomendaciones de la API (Instituto Americano del Petróleo), por lo tanto, puede representar mejor el comportamiento del suelo y su interacción con el pilote.