El presente trabajo consiste en el modelamiento hidrológico e hidráulico de la quebrada Cashahuacra ubicada en el distrito de Santa Eulalia con el fin de proponer la estructura de un sistema de alerta temprana que integre estos modelos para evitar la pérdida, primordialmente, de vidas humanas. Se presenta una síntesis de los principales eventos de flujo de detritos ocurridos en dicho lugar así como un marco teórico que aborda conceptos básicos relacionados al estudio de la hidrología e hidráulica. Para el modelo hidrológico, se llevó a cabo la caracterización de la quebrada Cashahuacra y se obtuvo sus parámetros principales, así también, fue necesario la adquisición de los datos históricos de precipitación. De esta manera, el modelo hidrológico fue realizado con el software HEC-HMS versión 4.2 en colaboración con ArcGIS versión 10.2.1. y su extensión HEC-GeoHMS. Así, se pudo determinar los caudales máximos bajo los periodos de retorno de 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años. El modelo hidráulico fue desarrollado con el software FLO-2D versión PRO. Tuvo como parámetros de entrada al hidrograma calculado por el modelo hidrológico, a la topografía digital del terreno, y a parámetros reológicos como la viscosidad y el esfuerzo de cedencia. Luego, fueron obtenidas las velocidades y profundidades máximas de los periodos de retorno mencionados líneas arriba. Finalmente, se ha integrado estas dos modelaciones en la estructura de un sistema de alerta temprana frente a huaycos y se ha sugerido la implementación de un radar meteorológico para la quebrada en estudio. / The present work consists of hydrological and hydraulic modeling of the Cashahuacra stream located in the Santa Eulalia district in order to propose the structure of an early warning system that integrates these models to avoid the loss, primarily of human lives. A synthesis of the main debris flow events occurring in that place is presented as well as a theoretical framework that addresses basic concepts related to the study of hydrology and hydraulics. For the hydrological model, the characterization of the Cashahuacra stream was carried out and its main parameters were obtained, as well as the acquisition of the historical precipitation data. In this way, the hydrological model was made with the HEC-HMS software version 4.2 in collaboration with ArcGIS version 10.2.1. and its HEC-GeoHMS extension. Thus, it was possible to determine the maximum flow rates under the return periods of 5, 10, 20, 50, 100, 200 and 500 years. The hydraulic model was developed with the FLO-2D PRO version software. It had as input parameters to the hydrograph calculated by the hydrological model, to the digital topography of the land, and to rheological parameters such as viscosity and yield strength. Then, the maximum speeds and depths of the return periods mentioned above were obtained. Finally, these two models have been integrated into the structure of an early warning system against hurricanes and the implementation of a meteorological radar for the stream under study has been suggested. / Tesis

Este trabajo fue realizado en la quebrada Huaycoloro el cual forma parte de la cuenca que lleva el mismo nombre ubicada en el distrito de Lurigancho-Chosica en la provincia de Lima, donde se busca explicar los criterios de modelación de flujo de detritos aplicando dos modelos matemáticos de análisis para este tipo de flujos. El primero de libre acceso KANAKO-2D y el segundo de acceso de paga FLO-2D, ambos modelos requieren datos de entrada en común como la topografía digital del terreno, valores de rugosidad del canal, hidrogramas para diferentes periodos de retorno, propiedades reológicas del fluido a dos fases (agua-sedimento) entre otros. Para esta investigación se realizó un Modelo de Elevación Digital (DEM por sus siglas en inglés) con resolución espacial de 5mx5m, donde al hidrograma liquido se le añade el porcentaje de concentración de sedimentos para la representación del flujo de escombros en los modelos correspondientes, los parámetros reológicos (viscosidad, porcentaje de concentración, esfuerzo de cedencia) son tomados de manera referencial comparando resultados de estudios hechos en la quebrada con muestras validadas recopiladas de la literatura. Para finalmente con el procesamiento de estos datos en ambos programas, obtener resultados como profundidad de flujo, velocidad, concentración de sedimentos, fuerza de impacto, etc. De los cuales, este artículo se centró en la comparación de la profundidad del flujo de escombros de los respectivos modelamientos con un evento real, donde para el modelo Kanako-2D, Flo-2D y la medida en campo se presenta una profundidad promedio de 2.20, 2.50 y 2.60 metros respectivamente, por lo que se concluye que el programa Flo-2D es más preciso en su modelamiento para esta situación en especial. / This work was carried out in the Huaycoloro stream which is part of the basin that bears the same name located in the district of Lurigancho-Chosica in the province of Lima, where it seeks to explain the criteria of debris flow modeling applying two mathematical models analysis for this type of flows. The first one with free access KANAKO-2D and the second one with paid access FLO-2D, both models require common input data such as digital terrain topography, channel roughness values, hydrographs for different return periods, rheological properties of the two-phase fluid (water-sediment) among others. For this research, a Digital Elevation Model (DEM) was carried out with spatial resolution of 5mx5m, where the percentage of sediment concentration is added to the liquid hydrograph to represent the debris flow in the corresponding models, the Rheological parameters (viscosity, concentration percentage, yield stress) are taken as a reference, comparing results of studies carried out in the stream with validated samples collected from the literature. Finally, with the processing of these data in both programs, obtain results such as flow depth, velocity, sediment concentration, impact force, etc. Of which, this article focused on the comparison of the depth of the debris flow of the respective modeling with a real event, where for the Kanako-2D, Flo-2D and the field measurement an average depth of 2.20 is presented , 2.50 and 2.60 meters respectively, so it is concluded that the Flo-2D program is more accurate in its modeling for this particular situation. / Trabajo de investigación

La presente tesis aplica un análisis de tendencias asociados a la variación de la energía de impacto y localización que tienen las barreras flexibles ante eventos de flujos de detritos. Esto para establecer y considerar la variabilidad anteriormente mencionada como un parámetro de diseño para barreras flexibles y, por consiguiente, desarrollar una propuesta de ingeniería eficaz que permita maximizar el comportamiento de las barreras flexibles y sea aplicable a diferentes proyectos que consideren como propuesta estructuras de contención dinámica para frenar el impacto de los flujos de detritos. Todo esto tomando en cuenta los parámetros geotécnicos e hidro morfológicos de la zona, con principal importancia en la pendiente y la precipitación como desencadenante de eventos de flujos de detritos. El estudio se desarrolló en la quebrada Primero de Mayo ubicado en el distrito de Lurigancho, departamento de Lima, Perú. Tomando en cuenta que es una quebrada sin presencia de estructuras de contención previas y con un crecimiento poblacional no controlado que aumenta el riesgo de pérdidas económicas y sociales en la zona. Las simulaciones del comportamiento de las barreras flexibles ante diferentes situaciones de energía y localización se desarrollaron en el software Rocfall para establecer el número de barreras necesario para contener el flujo de detritos de la zona y plantear cuatro diferentes iteraciones para el estudio. / 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

En la actualidad, se puede observar situaciones en las que el terreno sufre constantes cambios debido a factores climáticos, geológicos, sísmicos, y demás fenómenos naturales, provocando movimientos que ocasionan la falla del talud. Por lo cual, cada proyecto de ingeniería debe tener como objetivo principal velar por la integridad del usuario final, interviniendo de manera adecuada en un diseño óptimo para cada situación, ya que esto depende de las características, condiciones y necesidades propias de cada proyecto, no dejando de lado la logística, aérea o terrestre, necesaria. El proyecto de ingeniería en el cual se enfoca la tesis es la “Rehabilitación Integral del Ferrocarril Huancayo Huancavelica”, donde el tramo de estudio elegido es entre las estaciones Mariscal Cáceres y Acoria. Este tramo analizado presenta socavación y deslizamientos o flujos que incrementan paulatinamente debido a las vibraciones ocasionadas por el paso del tren, por agentes naturales y climáticos. También, se evidencia la ausencia de estructuras de soporte y la falta de mantenimiento constante en las progresivas km 86+154 al km 86+208. Este problema puede traer consigo la falta de acceso de pasajeros y/o transporte de mercancías y mineral, a los pueblos que une la línea ferroviaria. Frente a la problemática en mención, existen varias opciones de reforzamiento estructural para el mejoramiento de la capacidad portante del suelo e incluso desde una visión más general existen diferentes tipos de muros de contención. Por ende, una solución óptima frente a nuestra problemática es el uso de suelos reforzados con paramento de gavión como estructura de soporte y protección. El diseño de muro de suelo reforzado para el tramo estudiado se realizó considerando la teoría de equilibrio límite de la metodología de “Diseño por Esfuerzos Admisibles” (ASD - Allowable Stress Design) basada en las recomendaciones de la guía FHWA-NHI-00-043 y las consideraciones en el método de diseño de la “American Association of State Highway and Transportation Officials” (AASHTO). La metodología ASD consiste en evaluar la estabilidad externa e interna en todos los esfuerzos límites de resistencia, mientras que la estabilidad global y el desplazamiento vertical u horizontal se evalúan en los estados límites de servicio. Para el análisis de la estabilidad del muro se utilizó los softwares SLIDE (equilibrio límite) y PLAXIS (elementos finitos), en el cual se concluye que el diseño propuesto de muro de suelo reforzado para la estructura ferroviaria en el tramo estudiado es estable, ya que los valores de los Factores de Seguridad (F.S.) superan los valores mínimos y el desplazamiento horizontal no supera al valor máximo permitido recomendado por la Federal Highway Administration en la publicación FHWA-NHI-00-043. / At present, situations can be observed in which the terrain undergoes constant changes due to climatic, geological, seismic factor s, and other natural phenomena, causing movements that cause the slope to fail. Therefore, each engineering project must have as its main objective to ensure the integrity of the end user, intervening appropriately in an optimal design for each situation, since this depends on the characteristics, conditions, and needs of each project, without leaving aside the necessary air or ground logistics. The engineering project on which the thesis is focused is the "Integral Rehabilitation of the Huancayo Huancavelica Railway", where the section of study chosen is between the Mariscal Cáceres and Acoria stations. This section analyzed presents landslides or debris flow that gradually increase due to the vibrations caused by the passage of the train; furthermore, there is evidence of the absence of support structures and the lack of maintenance in the progressive km 86+154 to km 86+208. This problem brings with it the lack of access for passengers and/or transport of merchandise and minerals, to the towns that the railway line connects. Faced with the problem in question, there are several options for structural reinforcement to improve the bearing capacity of the soil and even from a more general view there are different types of retaining walls. Therefore, an optimal solution to our problem is the use of reinforced soil as a support structure. The design of the reinforced soil wall for the section studied was carried out considering the theory of limit equilibrium of the methodology of "Design by Allowable Stress Design" (ASD - Allowable Stress Design) based on the recommendations of the guide FHWA-NHI- 00-043 and the considerations in the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) design method. The ASD methodology consists of evaluating the external and internal stability in all the resistance limit stresses, while the global stability and the vertical or horizontal displacement are evaluated in the service limit states. For the analysis of the stability of the wall, the software SLIDE (limit equilibrium) and PLAXIS (finite elements) were used, in which it is concluded that the proposed design of reinforced soil wall for the railway structure in the studied section is stable since the values ​​of the Safety Factors (FS) exceed the minimum values ​​and the horizontal displacement does not exceed the maximum allowed value recommended by the Federal Highway Administration in publication FHWA-NHI-00-043. / Tesis