En el año 2017, Perú sufrió el fenómeno del Niño Costero luego de 19 años. Este desastre afectó principalmente la costa norte del país, ocasionando que numerosas viviendas e instalaciones terminaran enterradas por las inundaciones. Además, varios puentes colapsaron causando que pueblos queden incomunicados. A raíz de ello, se puede determinar que no todos los puentes están preparados para este tipo de fenómenos, teniendo como posibles causas estudios de suelos y diseños estructurales con escasa información. Por tales motivos, la presente tesis se refiere al diseño y determinación del tipo de pilote para la cimentación profunda más eficiente en puentes sobre suelos arenosos en Tumbes mediante un modelo computarizado. La aplicación se realizará en el puente Canoas, en el cual se buscará optimizar el rendimiento de ejecución considerando que pueda soportar las cargas actuantes y las características del suelo. Se propondrá un diseño alternativo para la superestructura que junto con una cimentación profunda con pilotes analizados será un proyecto óptimo tiempo de construcción, sin descuidar la capacidad resistente y costo. Esta propuesta consta de un puente de 50m de luz con vigas metálicas que presenta estribos de 16 m de altura en cada apoyo. Estos estribos tienen un encepado con 12 pilotes cada uno tipo CPI-8 con barrena de hélice continua (CFA). El diseño de la superestructura se realizará en SAP2000, los estribos serán en GEO5 y los pilotes se diseñarán por dos métodos (FHWA 1999 y analítico) comprobando su resistencia grupal con la eficiencia del grupo de 12 pilotes. / In 2017, Peru suffered the phenomenon of the Coastal Child after 19 years. This disaster mainly hit the north coast of the country, causing numerous homes and facilities to end up buried by flooding. In addition, several bridges collapsed causing villages to go intocommunicado. As a result, it can be determined that not all bridges are prepared for this type of phenomenon, taking as possible causes soil studies and structural designs with little information. For these reasons, this thesis refers to the design and determination of the type of pilot for the most efficient deep foundation in bridges on sandy soils in Tumbes using a computerized model. The application will be carried out on the Canoas bridge, in which it will be sought to optimize the execution performance considering that it can withstand the actuating loads and characteristics of the ground. An alternative design will be proposed for the superstructure that together with a deep foundation with analyzed piles will be an optimal construction time project, without neglecting the resilient capacity and cost. This proposal consists of a 50m light bridge with metal beams that presents 16 m high stirrups in each support. These stirrups have a brush with 12 piles each type CPI-8 with continuous propeller auger (CFA). The superstructure design will be done in SAP2000, the stirrups will be in GEO5 and the piles will be designed by two methods (FHWA 1999 and analytical) checking their group resistance with the efficiency of the group of 12 piles. / Tesis

La presente investigación alcanza una alternativa de utilizar los muros de suelo reforzado como estribos de puente en la mina Cuajone situado en el departamento de Moquegua, con el objetivo de comprobar si es posible que estas estructuras soporten las altas cargas de los camiones mineros que transitan por los “Haul Road” de la mina. Luego, se desarrolla los procedimientos de diseño estructural del muro MSE con la metodología LRFD según la norma AASHTO. Finalmente, se verifica los resultados que se obtuvieron mediante el modelo y el análisis de los elementos finitos del diseño consolidado en el software PLAXIS y se presentan las conclusiones del caso. En primer lugar, está el capítulo introductorio, que presentar de manera resumida y cualitativa el tema de la tesis y las motivaciones del caso. Se desarrolla el problema planteado y finaliza esta sección con la descripción de los antecedentes históricos de los muros MSE, hipótesis, objetivos y alcances de la presente investigación. Asimismo, se describe de manera extendida los conceptos de los muros MSE, ventajas, desventajas, tipos de sistemas, tipos de refuerzo, tipos de paramentos y sus aplicaciones. Además, se presentan los pasos diseño de los muros como estribo de puente y el procedimiento del análisis sísmico de estos. Finalmente, se describen los conceptos del método de elementos finitos y el análisis del software PLAXIS. En el segundo lugar; se presentan el material y método, considerando el nivel y diseño de investigación, variables y técnicas que se emplearon para poder desarrollar de manera satisfactoria el argumento de la presente tesis. En el tercer lugar, se presentan los resultados de acuerdo a cada objetivo planteado. Al finalizar esta sección, se presentan los desplazamientos de muro MSE como estribo de puente modelado en el software PLAXIS, concluyendo con la afirmación o la negación de la hipótesis. Por último, se presenta las conclusiones, comentarios y recomendaciones de acuerdo al desarrollo y resultados de la presente investigación. / The present investigation achieves an alternative use of the reinforced soil walls as bridge abutments in the Cuajone mine in the department of Moquegua, with the objective that these structures bear the high loads of the mining trucks that transit through the "Haul Road" of the mine. Then, the structural design procedures of the MSE wall are followed with the LRFD methodology according to the AASHTO standard. Finally, the results obtained by means of the model and the analysis of the finite elements of the consolidated design in the PLAXIS software are verified and the conclusions of the case are presented. In the first place, there is the introductory chapter, the summary and qualitative presentation of the topic of the thesis and the motivations of the case. The problem raised and finalized in this section was developed with the description of the historical background of the MSE walls, hypotheses, objectives and scope of the present investigation. In the next chapter, we describe how to extend the concepts of MSE walls, advantages, disadvantages, types of systems, types of reinforcement, types of walls and their applications. In addition, the steps of the walls are presented as bridge abutment and the procedure of the seismic analysis of these. Finally, the concepts of the finite element method and the analysis of the PLAXIS software are described. In the second place; It presents the material and the method, the level and design of the research, the variables and the techniques used to successfully develop the argument of the present thesis. In the third place the results are presented according to each objective. At the end of this section, the displacements of the wall are presented as a work program in the PLAXIS software, concluding with the affirmation or denial of the hypothesis. Finally, the conclusions, comments and recommendations are presented according to the development and results of the present investigation. / Tesis

El objetivo general es analizar la propuesta de reforzamiento con encamisado en estribos de puentes sometidos a socavación por la acción del agua durante la ocurrencia de las máximas avenidas. Para ello, se estudió al puente Morón ubicado sobre el río Rímac para asegurar su estabilidad. Se identificó que la principal causa de falla de los puentes es hidráulica y está asociada a la socavación producida por las máximas avenidas que se presentan en el periodo de diciembre-abril y se intensifican notablemente con la ocurrencia del Fenómeno El Niño. Para ello, se propuso realizar un encamisado de los estribos, propuesta que se comparó con otras alternativas utilizando metodologías sugeridas por expertos, la evaluación de las condiciones existentes en el terreno para validar la investigación. El nivel de investigación realizado es descriptivo, debido a que se caracterizará las obras de protección contra la socavación de estribos, comparando diversas alternativas con la propuesta de encamisado. Además, exploratorio, documental y se complementó con datos obtenidos de campo. Para luego calcular la socavación empleando la metodología propuesta por el HEC-18 con datos hidráulicos obtenidos en el modelamiento del tramo estudiado con el HEC-RAS. Los resultados indicaron que el puente Morón presenta falla hidráulica a causa de la socavación en estribos. Además, se determinó que es necesario proteger el talud del río con revestimiento de enrocado 476 m aguas arriba y 574 m aguas abajo del puente, por ubicarse en una curva, concluyendo que por razones técnico-económicas el encamisado es la mejor alternativa de protección. / The main objective is to analyze the proposal of jacketed reinforcement in bridge abutments subjected to scour by flowing water during major flood stage. For that purpose, the Morón Bridge located over the Rímac River was studied to ensure its stability. It was identified that the main reason of bridge failure is hydraulic and this is associated to the scour caused by the major flood stage in the December–April period, and it is significantly intensified by the El Niño Phenomenon. To that end, we proposed to carry out an abutment jacketing, this proposal was compared to other alternatives applying methodologies suggested by experts and the evaluation of existing conditions in the land in order to validate this research. The level of research is descriptive because it will characterize the protection works against undermining of bridge abutments, comparing various alternatives with the cladding proposal. In addition, exploratory, documentary and was supplemented with data obtained from the field. To then calculate the scour using the methodology suggested on HEC-18 with hydraulic data obtained in the modeling in the section studied in HEC-RAS. The results indicated that the Morón bridge presents failure is hydraulic to the scour in abutments. In addition, it was determined that it is necessary to protect the river slope with a riprap of 476 meters upstream and 574 meters downstream from the bridge for this being located in a curve, concluding the proposal of jacketed reinforcement of reinforced concrete is the best option for technical-economic and environmental reasons. / Tesis

[EN] The most established infrastructure in the territory is the road. The sections in bridge and tunnel are the most unique and expensive although the former are more numerous than the latter. Today overpass bridges are one of the most common in all major highways. The most recommended and usual for this type of bridge abutment is open. Many efforts have been devoted to the calculation and design of bridge decks, fewer piers, and even less, to the abutments. This thesis deals with optimal design of open abutment of reinforced concrete road bridges. Optimal abutments of the thesis are obtained by heuristics methods and a computer program has been made, are fully designed to be built, and they consist of 40 discrete variables. Abutments have not been previously treated in the optimization references. Optimized criteria are cost, structural safety, constructability and environmental sustainability both isolated or in pairs with the cost (recent hybrid multi-objective optimization MOSAMO). The abutments thus obtained are optimal designs that have not required previous experience of a designer of structures to propose, as has been done until now, the initial design (resistant checks), either manually or, as at present, by one or more computer programs structures; in which case, the initial design is retouched slightly by the engineer if it does not meet any testing, by trial and error. Current programs do not yet include optimization routines like the thesis so that the goodness of the final design depends heavily on the designer that manages them and literature that knows. The literature on the design of abutments is scarce and incomplete. The thesis extends it providing the geometric relationships, the orders of magnitude and the resistant mechanisms of optimal abutments (pre-dimensioning criteria) and compares them with the literature and with a reference abutment ER a height of 9 m really built and designed by renowned engineers, in respect of which have been got cost savings greater than 18% (basically at the shallow foundation), and for which it has conducted a parametric study to obtain optimum abutments with overall heights between 6 and 15 m for admissible stress from 0,2 to 0,5 MPa. They have been used with success heuristic algorithms to the abutments of the two existing main groups: first, Hill Climbing; and, secondly, Population-based or Evolutionary Algorithms (EA); in both cases, with feasible and infeasible solutions. In this thesis, through a new proposal of penalty in the objective function, savings of 60% are achieved in time of calculation that are definitive. The algorithms used are based on simulated annealing (SAMO) and thresholds acceptance (TAMO). They are two hybrid stochastic climbing algorithms with mutation operators based on genetic algorithms. The differences between them are not significant, less than 0.2%. The reheating do not give good results. With an Intel Core 2 Quad Q6600 computer 2.4 GHz CPU and 3.24 GB RAM optimization is achieved (with higher penalties) in just an execution of the algorithm, as a novelty compared to other research, 1h 35' (38' with a current computer). Within the second group two new heuristics are developed HSDLS and HSPDLS based on Harmony Search and hybridized with DLS without and with penalties (and the same mutation operator first group) with similar results are achieved but with times 9 and 6 times higher, respectively. Both monobjetivo as multiobjective optimization (MO) show the equivalence of optimizing cost, CO2 or energy with minor differences of 1.5%, although it is, at the expense of a high number of bars. The MO (cost-bar) optimization offers an average saving of 78.4% in bars with an average increase of the other three criteria of 7.85% and with a cost savings compared ER still of 12.23%. / [ES] La infraestructura de mayor implantación en el territorio es la carretera. Los tramos en puente y en túnel son los más singulares y costosos, aunque los primeros son más numerosos que los segundos. Hoy en día los puentes de paso superior son uno de los más frecuentes en todas las carreteras importantes. El estribo más recomendable y habitual para este tipo de puentes es el abierto porque, se esconde bajo el terraplén mejorando la visibilidad de los conductores de la vía inferior, y, ahorra materiales respecto al cerrado a partir de una altura de terraplén suficiente. Muchos esfuerzos se han dedicado al cálculo y diseño de los tableros de puente, menos a las pilas, y, aún menos, a los estribos. Esta tesis se ocupa del diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera. Los estribos óptimos de la tesis se obtienen mediante métodos heurísticos y un programa informático que se ha realizado. Están completamente diseñados para ser construidos, y para ello constan de 40 variables discretas. Los estribos no han sido antes tratados en la bibliografía de optimización. Las funciones objetivo son el coste, la seguridad estructural, la constructibilidad y la sostenibilidad ambiental tanto de forma aislada como por parejas con el coste (con una optimización multiobjetivo híbrida MOSAMO). Los programas actuales aún no incluyen rutinas de optimización como el de la tesis. Por ello la bondad del diseño final depende mucho del proyectista que los maneja y de la bibliografía que conoce. La bibliografía sobre el diseño de estribos es escasa y no completa. Este trabajo la amplía aportando las relaciones geométricas, los órdenes de magnitud y los mecanismos resistentes de los estribos óptimos (criterios de predimensionamiento) y los compara con los de la bibliografía y con los de un estribo de referencia ER. Estribo con una altura de 9 m, realmente construido y proyectado por reconocidos ingenieros, respecto al que se han comprobado ahorros económicos superiores al 18% (fundamentalmente en la zapata). Para este ER se ha realizado un estudio paramétrico obteniendo los estribos óptimos con alturas totales entre 6 y 15 m y para tensiones admisibles entre 0,2 y 0,5 MPa. Se han empleado con éxito algoritmos heurísticos a los estribos de los dos grandes grupos existentes: por un lado, de Búsqueda Secuencial por Entornos o Hill Climbing; y, por otro, de los llamados Algoritmos Poblacionales o Evolutivos; en ambos casos, tanto con soluciones factibles como infactibles. En esta tesis, mediante una nueva propuesta de penalización de la función objetivo, se consiguen, ahorros del 60% en tiempo de cálculo. Los algoritmos empleados se basan en el recocido simulado (SAMO) y en la aceptación por umbrales (TAMO). Son dos algoritmos híbridos de escalada estocástica con operadores de mutación basados en los algoritmos genéticos. Las diferencias entre ellos no son significativas, menores del 0.2%. Con un ordenador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz y con 3.24 GB de memoria RAM se consigue la optimización (con penalizaciones altas) en tan sólo una ejecución del algoritmo, como novedad frente a otras investigaciones, de 1h 35'(38' con ordenador actual). Dentro del segundo grupo se desarrollan dos nuevas heurísticas HSDLS y HSPDLS basadas en Harmony Search e hibridadas con DLS sin y con penalizaciones (y el mismo operador de mutación primer grupo) con las que se consiguen resultados similares pero con tiempos 9 y 6 veces superiores respectivamente. Tanto la optimización monobjetivo como la multiobjetivo (MO) ponen de manifiesto la equivalencia de optimizar en coste, en CO2 o en energía con diferencias menores del 1.5%, si bien es, a costa de un elevado número de armaduras pasivas. La optimización MO (coste-barras) ofrece un ahorro medio en barras del 78.4% con un incremento medio de los otros tres criterios de 7.85% siendo el ahorro económico respecto ER todavía de / [CA] La infraestructura de més implantació al territori és la carretera. Els trams en pont i en túnel són els més singulars i costosos tot i que els primers són més nombrosos que els segons. Avui en dia els ponts pas superior són un dels més freqüents en totes les carreteres importants. L'estrep més recomanable i habitual per a aquest tipus de ponts és l'obert. Molts esforços s'han dedicat al càlcul i disseny dels taulers de pont, menys a les piles, i, encara menys, als estreps. Aquest tesi s'ocupa del disseny òptim d'estreps oberts de formigó armat en ponts de carretera. Els estreps òptims de la tesi s'obtenen mitjançant mètodes heurístics i un programa informàtic que s'ha realitzat, estan completament dissenyats per ser construïts, i per a això consten de 40 variables discretes. Els estreps no han estat abans tractats en la bibliografia d'optimització. Els criteris optimitzats són el cost, la seguretat estructural, la constructibilitat i la sostenibilitat ambiental tant de forma aïllada com per parelles amb el cost (recent optimització multiobjectiu híbrid MOSAMO). Els programes actuals encara no inclouen rutines d'optimització com el de la tesi pel que la bondat del disseny final depèn molt del projectista que els maneja i de la bibliografia que coneix. La bibliografia sobre el disseny d'estreps és escassa i no completa. La tesi l'amplia aportant les relacions geomètriques, els ordres de magnitud i els mecanismes resistents dels estreps òptims (criteris de predimensionament) i els compara amb els de la bibliografia i amb els d'un estrep de referència d'una altura de 9 m realment construït i projectat per reconeguts enginyers, respecte al qual s'han comprovat estalvis econòmics superiors al 18% (fonamentalment a la sabata), i per al qual s'ha realitzat un estudi paramètric obtenint els estreps òptims amb altures totals entre 6 i 15 mi per a tensions admissibles entre 0,2 i 0,5 MPa. S'han emprat amb èxit algoritmes heurístics als estreps dels dos grans grups existents: per una banda, de Recerca Seqüencial per Entorns o Hill Climbing; i, de l'altra, dels anomenats Algorismes poblacionals o Evolutius; en tots dos casos, tant amb solucions factibles com infactibles. Nou és l'ús de solucions infactibles amb algoritmes del primer grup en optimització d'estructures, ja que només un company del grup de recerca ho havia fet en marcs tipus volta però sense quantificar la millora. En aquest tesi, mitjançant una nova proposta de penalització de la funció objectiu, s'aconsegueixen estalvis del 60% en temps de càlcul que són definitius. Els algoritmes emprats es basen en el recuit simulat (SAMO) i en l'acceptació per llindars (TAMO). Són dos algoritmes híbrids d'escalada estocàstica amb operadors de mutació basats en els algoritmes genètics. Les diferències entre ells no són significatives, menors del 0.2%. Els rescalfaments no donen bons resultats. Amb un ordinador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz i amb 3.24 GB de memòria RAM s'aconsegueix l'optimització (amb penalitzacions altes) en tan sols una execució de l'algorisme, com a novetat enfront d'altres investigacions, de 1h 35 (38' amb ordinador actual). Dins el segon grup es desenvolupa dos novas heurísticas, HSDLS i HSPDLS, basadas en Harmony motor i hibridada amb DLS sense i amb penalitzacions (i el mateix operador de mutació primer grup) amb la qual s'aconsegueixen resultats similars però amb temps 9 i 6 cops superiors, respectivament. Tant l'optimització monobjetivo com la multiobjectiu (MO) posen de manifest l'equivalència d'optimitzar en cost o en CO2 o Energia amb diferències menors del 1.5%, si bé és, a costa d'un elevat nombre de barres. L'optimització MO (cost-barres) ofereix un estalvi mitjà en barres del 78.4% amb un increment mitjà dels altres 3 criteris de 7.85% i l'estalvi econòmic respecte ER encara d'un 12,23%. / Luz Ivars, AJ. (2016). Diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera mediante optimización heurística [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61291