La presente tesis lleva por tema: Ajuste de la correlación de los resultados de las auscultaciones por cono de Peck con los resultados del ensayo de penetración estándar (SPT). Este tema está relacionado con las pruebas de investigación del subsuelo llamadas: Ensayo de Penetración Estándar (SPT, por sus iniciales en inglés, Standar Penetration Test) y la auscultación por cono de Peck. Para el desarrollo de la fundamentación del presente trabajo se ha divido el contenido en 5 capítulos, los cuales son los siguientes: 1. Antecedentes de las auscultaciones con el cono de Peck y del ensayo de Penetración Estándar (SPT) 2. Situación actual del Perú en relación al ensayo de SPT y la auscultación con el cono de Peck. 3. Presentación y selección de la información pertinente para cada tipo de prueba 4. Metodología estadística para el análisis de la información seleccionada. 5. Análisis de posibles distorsiones entre la correlación obtenida. Debido a la gran difusión de la auscultación cono de Peck en el Perú y a su poca afinada correlación con el ensayo SPT, basada actualmente en un reducido número de datos, se propone ajustar dicha correlación para suelos granulares sin presencia de nivel freático y evaluar si ésta varía en función de otros parámetros como la profundidad y el numero de golpes. Con el fin de lograr este objetivo, se está trabajando con un importante número de estudios de suelos realizados en diferentes zonas del país. A través de estos estudios, se podrá obtener los resultados de los ensayos de SPT y de cono de Peck, que permitirán juntar una data de pares de puntos de ambos ensayos que facilitarán el desarrollo de un soporte estadístico adecuado que permita respaldar o, en su defecto, corregir los valores de correlación usados en nuestro país. Al concluir el desarrollo de la tesis se pudo determinar, con un importante nivel de confianza, la fiabilidad de las actuales correlaciones empleadas entre la auscultación por cono de Peck y el SPT, considerando algunas posibles distorsiones que se deberían trabajar internamente en cada proyecto si fuera el caso. Esto va a resultar fundamental para tener una medición precisa del nivel de seguridad con el que se está trabajando actualmente. / Tesis

Aborda el tema de “Sistemas de Mejoramiento de Suelos Blandos para las Carreteras no Pavimentadas mediante Estabilización Química y Comparación de Costos entre los Aditivos Químicos Estabilizadores Proes y Consolid en la Carretera La Joya – Infierno” ubicada en el departamento de Madre Dios, provincia de Tambopata. La aplicación de estos agentes estabilizadores mejora el comportamiento de los suelos tanto en su resistencia, rozamiento entre partículas sólidas del suelo, cohesión del suelo, reducción de las partículas de aire y agua. Además, son económicos, pues no requieren de cambiar el suelo existente para realizar la estabilización, y con una buena gestión de mantenimiento, se alarga el tiempo de servicialidad de las carreteras. Por ello, es importante invertir en los aditivos estabilizadores que disminuye los costos en el mejoramiento de suelo y reparación de carreteras. Por consiguiente, en primer lugar se definirá y explicará los diferentes tipos de carreteras, tipos de suelos en el Perú, tipos de estabilizadores químicos y la importancia del mantenimiento rutinario y periódico en las carreteras y por último se tratará del levantamiento de la información, el cual consiste en conocer las características de la carretera La Joya - Infierno, el tipo de suelo encontrado y las deficiencias existentes, la aplicación de los aditivos estabilizadores Proes y Consolid, y el diseño del plan de mantenimiento rutinario, en base al GEMA (Gestión de Mantenimiento Rutinario), elaborado por Provias. Finalmente, se hará una comparación de la viabilidad técnica de los estabilizadores, es decir cuál de los dos, tiene mejor comportamiento en la selva peruana, de esta manera comparar los costos totales de la aplicación y mantenimiento evaluado a lo largo de la vida útil de la vía (10 años), con la finalidad de buscar la mejor opción para el suelo de la selva. / Tesis

En la actualidad, es común que para efectos del análisis estructural de edificaciones en el Perú, se desprecie los asentamientos de las cimentaciones. En otras palabras, los modelos estructurales comúnmente incorporan condiciones de borde en los nodos de cimentación que restringen las deformaciones verticales, por lo que no se consideran los posibles efectos de redistribución de fuerzas internas asociados a los asentamientos de la fundación en el diseño estructural. Esta selección de metodología de análisis estructural quizás esté asociada a la relativamente alta capacidad portante, baja deformabilidad de los suelos y la simplicidad del modelo. Sin embargo, considerando que las cargas transferidas desde la superestructura a los cimientos no son uniformes para los distintos elementos, es de esperarse que existirán asentamientos distintos en los diversos elementos de cimentación. La ocurrencia de asentamientos diferenciales, por más pequeños que sean, afecta los valores de fuerzas internas de los elementos de la estructura con respecto a los calculados con la suposición habitual de cimientos sin asentamiento vertical. Es decir, la ocurrencia de asentamientos diferenciales causa una redistribución de cargas en los diversos elementos internos que componen la superestructura. El objetivo principal de esta tesis es evaluar el impacto que tiene el no incluir asentamientos totales y diferenciales en los nodos de apoyo del modelo estructural comparado con la metodología habitualmente utilizada por ingenieros calculistas en el Perú. De identificarse diferencias importantes, y en especial el peligro de incurrir en diseños no seguros, se buscará difundir los resultados de esta investigación para ayudar a mejorar la práctica local. Por el contrario, si la investigación concluye que la suposición habitual no difiere mucho de la metodología que incorpora asentamientos, entonces también es importante difundir los resultados para ayudar a justificar la práctica habitual. El presente trabajo de investigación emplea el modelo estructural con el programa Etabs de un pórtico de 4 pisos considerado representativo para edificios de baja altura. El modelo es 2D y asume que las columnas están cimentadas sobre elementos superficiales para estudiar el efecto de asentamientos absolutos y diferenciales ya mencionado. Se realizaron dos series de análisis: la primera involucró análisis del pórtico utilizando la metodología habitual de análisis que desprecia los asentamientos verticales de las zapatas, las cuales se modelaron como nodos restringidos en todas las direcciones (base empotrada). La combinación de carga considerada fue carga viva y muerta sin incluir cargas laterales como viento o terremoto que se consideró fuera del alcance de esta tesis de pregrado. La segunda serie de análisis incorporó resortes lineales equivalentes como condición de borde en los nodos de cimentación. Estos resortes lineales equivalentes capturan la no linealidad de la interacción cimiento-suelo usando un proceso iterativo donde la constante del resorte representa una rigidez secante de la curva presión-asentamiento de la zapata. En ambas series de análisis estructural, se comparan las fuerzas internas en los elementos estructurales (i.e., momentos flectores, fuerzas de corte y axiales). Los resultados de este estudio muestran que al permitir los asentamientos en el modelo estructural, se genera una redistribución significativa de las fuerzas internas en la estructura, para las condiciones de carga y geometría utilizadas. Por tanto, la consideración de la interacción suelo – estructura podría presentarse como un factor importante del análisis previo que, de no tomarse en cuenta, podría ocasionar que los elementos sean diseñados de una manera poco conservadora y con un margen de seguridad menor al planeado en el diseño.

Para el diseño de cimentaciones superficiales en suelos granulares es necesario controlar el asentamiento que pueden sufrir estas por acción de las cargas aplicadas. Por lo tanto, el problema geotécnico referido al cálculo de este parámetro se vuelve importante, y es necesario enfocarlo desde diversos puntos de vista en cuanto al método de solución a utilizar. Hoy en día, existen diversos métodos con los cuales es posible estimar el asentamiento de cimentaciones superficiales en suelos granulares, cada uno de estos con sus propias consideraciones, tanto en los parámetros de entrada que se utilizan como en el procedimiento de cálculo. En esta investigación, se analiza comparativamente los valores de asentamiento de una zapata cuadrada de 1m de lado cimentada en un estrato de suelo granular, ubicado en el distrito de La molina en Lima, obtenidos empleando cinco métodos analíticos (Elástico, Meyerhof, Terzaghi y Peck, Parry y Burland & Burbridge) y el método computacional utilizando el programa de elementos finitos Plaxis 2D (con el modelo constitutivo Mohr - Coulomb), considerando variaciones progresivas en las cargas aplicadas. De esta forma, se definen las principales diferencias entre los métodos estudiados, los cuales se refieren a la definición de parámetros de entrada, procedimiento de cálculo y la complejidad de la solución. Asimismo, se precisan tendencias en cuanto a la coincidencia entre los métodos analíticos con el computacional, teniendo en cuenta las diversas variables mencionadas anteriormente.

El análisis de estabilidad de taludes puede realizarse a través de diferentes metodologías. La selección de una técnica apropiada es un proceso muy importante en la evaluación de inestabilidades. Teniendo en cuenta que el Factor de Seguridad (FoS) es el índice principal para determinar qué tan cerca o lejos están los taludes de la falla. La utilización del Método de Equilibrio Limite (MEL) es aceptado como parte de la práctica profesional y es el método de análisis más utilizado en la evaluación de taludes. Sin embargo, esta metodología realiza simplificaciones a priori que no representan el comportamiento y deformación real de un talud. Las herramientas informáticas disponibles han permitido que el modelamiento numérico, mediante el Método de Elementos Finitos (MEF), puedan ser utilizados como opciones de análisis viables. La implementación del Método de Reducción de la Resistencia al Corte (MRR) permite estimar equivalencias (Factor de Reducción de Resistencia) a los factores de seguridad de taludes. En este trabajo se implementa el MRR dentro del programa comercial por MEF Abaqus® y se realiza la simulación del comportamiento de falla de taludes en dos casos hipotéticos. El modelamiento numérico verifica la utilización de las condiciones de contorno en modelos bidimensionales, las que fueron replicadas en un modelo tridimensional. Los resultados fueron comparados con los obtenidos por el MEL usando el Slide®. En general, los resultados obtenidos fueron similares para los casos analizados con ambas metodologías; sin embargo, se encontró que los resultados con el análisis MEF generaron valores más altos para el FoS en comparación con los obtenidos por MEL. Esto se debe principalmente a que el MEF, al ser un método más riguroso, considera las relaciones esfuerzo-deformación de los materiales, requiriendo una mayor cantidad de parámetros y menos simplificaciones en comparación al MEL. Aunque el MEL es considerado un método más conservador, la sinergia de ambos métodos es una fuente valiosa de verificación de la estabilidad de taludes y su interpretación del mecanismo de falla.

Esta investigación tiene como finalidad analizar la estabilidad de los taludes de la Costa Verde en un tramo del distrito de Magdalena del Mar, a través del cálculo probabilístico de falla con el uso del método Monte Carlo mediante el software Slide V6.0. Según estudios anteriores, resulta importante conocer las propiedades de los suelos que componen los taludes, y su variación respecto al parámetro a obtener de cada material que interviene en el cálculo del factor de seguridad, ya que el método determinístico solo toma valores ideales y uniformes de estudios geotécnicos. Por ello, uno de los objetivos específicos y procedimientos a seguir consisten en seleccionar secciones de los taludes de la Costa Verde para el análisis, con sus respectivos parámetros determinísticos (peso unitario, ángulo de fricción, cohesión) y probabilísticos (media, desviación estándar, coeficiente de variación) para el análisis propuesto. En primer lugar, se obtuvieron los factores de seguridad convencionales por métodos de equilibrio límite, y posteriormente, la media de los factores de seguridad para un número de simulaciones mediante el método probabilístico indicado, calculando a partir de estos la probabilidad de falla de las secciones. Asimismo, con el software mencionado se procesaron los análisis bajo condiciones estáticas y pseudoestáticas. Finalmente, con los resultados se elaboraron mapas de riesgo para cada condición, interpretando en ellos la estabilidad que tiene el tramo en estudio, el cual viene presentando desprendimientos en los últimos años. De estos se concluye que el método probabilístico muestra una probabilidad de ocurrencia de falla que complementa el factor de seguridad del método determinístico.

Los taludes de la Costa Verde están ubicados entre los distritos de San Miguel y Chorrillos en Lima. Esta zona presenta gran afluencia de personas, cuenta con edificaciones en la parte superior y, al pie, se ubica el circuito vehicular de playas. El problema radica en que continuamente ocurren deslizamientos que pueden ocasionar accidentes. Además, Lima se encuentra en una región altamente sísmica, lo cual agrava el problema. Tradicionalmente, para analizar la estabilidad de un talud, se emplean métodos determinísticos mediante los cuales se obtiene un factor de seguridad. Sin embargo, existe el enfoque probabilístico, el cual incorpora la incertidumbre de los parámetros involucrados y determina la probabilidad de falla. La presente tesis tiene por objetivo analizar el riesgo en la estabilidad de los taludes de la Costa Verde considerando la variabilidad de los parámetros de resistencia del suelo. El estudio abarca 23 secciones distribuidas a lo largo de los taludes de la Costa Verde, analizando dos casos: estático y pseudoestático. El factor de seguridad es determinado mediante el método de equilibrio límite (método de Spencer) y la probabilidad de falla, mediante el análisis de Monte Carlo. Se concluye que la mayoría de secciones (10) tienen un nivel de riesgo bajo; 6, un riesgo medio; 6, un riesgo alto; y 1, un riesgo muy alto. Además, se presenta al banqueteo como una solución convencional de estabilización. Al comparar los costos de rehabilitación y de riesgo, se concluye que es más económico realizar la estabilización a afrontar las consecuencias del riesgo.

Ingeniero Civil / Las necesidades de crecimiento de áreas como minería y obras civiles han forzado el uso cada vez más frecuente de materiales con partículas de gran tamaño en la construcción de sus geo-estructuras. La caracterización mecánica de estos macro materiales se determina actualmente con ensayos triaxiales de gran escala, los cuales admiten probetas de hasta 100 cm x 180 cm, ensayos in-situ o utilizando técnicas de escalamiento que permiten ensayar probetas que contengan tamaños de partículas admisibles para equipos triaxiales convencionales. Como el uso de triaxiales de gran escala o ensayos in-situ son de alto costo, tiempo y esfuerzo, los ensayos a probetas escaladas se presentan como una alternativa factible y rentable para los diseños actuales de ingeniería. De acuerdo con estudios anteriores (Gesche, De La Hoz y Dorador entre otros), el método de curvas paralelas u homotéticas es la técnica de escalamiento que mejor puede replicar el comportamiento de un suelo granular grueso, sin embargo, debido a una serie de limitaciones del método (contenido de finos, efecto del escalamiento en la dureza y forma de las partículas entre otros), aún se estudia su validez como método de representación de la resistencia de macro materiales. Por lo anterior, se ha propuesto y desarrollado el siguiente trabajo de forma de ampliar el nivel de entendimiento y rango de aplicabilidad de este método. En el presente trabajo se utilizó un material proveniente de una cantera de mármol negro para estudiar la validez del método de las curvas homotéticas al realizar ensayos triaxiales CID a confinamientos de 5, 10 y 20 [kgf/cm2], en donde el tamaño medio de la muestra escalada es aproximadamente 36 veces menor que el de la muestra original. Se estudió como influye la magnitud del escalamiento y el nivel de confinamiento cuando se intenta replicar la resistencia máxima de un suelo granular mediante granulometrías paralelas. Los resultados obtenidos muestran que para replicar la resistencia máxima, el índice de vacíos de ensayo del material escalado debe ser mayor que el del suelo original en una magnitud que crecerá a medida que el nivel de confinamiento sea mayor.

Ingeniera Civil, Mención en Estructuras, Construcción y Geotecnia / La caracterización geotécnica de la cuenca de Santiago es de gran importancia para determinar se respuesta dinámica. La infraestructura urbana de Santiago ha mostrado diferentes niveles de daños tras los terremotos de Valparaíso 1985 (Mw 7.8) y del Maule 2010 (Mw 8.8), los cuales se han correlacionado con la geológica superficial y razones espectrales (H/V) de estudios previos. En la presente memoria se trabajó con registros sismológicos de tiempo continuo, de 25 sismógrafos banda ancha ubicados sobre diferentes tipos de suelos de la cuenca de Santiago para obtener razones espectrales (H/V). Los resultados obtenidos permiten agrupar las razones H/V en 4 grupos según la forma de las curvas: planas, con peak somero, con peak marcado y con peak muy marcado. Al correlacionar estos tipos de curva con los depósitos geotécnicos se pudo concluir que los registros obtenidos sobre roca y grava tienden a mostrar razones espectrales planas, mientras que otros tipos de suelo muestran razones con uno o más peak de distinta amplitud. Se estudió la variación de las razones de 5 estaciones durante 24 horas y de 29 días, obteniéndose que el periodo predominante asociado a los peak de las curvas se mantiene constante, con lo que se concluyó que la técnica de razones espectrales H/V es un método estable para estimar el periodo fundamental del suelo. Como recomendación práctica, dadas las diferencias en los valores H/V alcanzados durante el análisis diario, se sugiere utilizar un registro temporal de al menos media hora dentro del rango de las 1am hasta las 4am, periodo donde se observa mayor estabilidad en las señales. En otro horario se recomienda usar mayor tiempo de registro.

Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geólogo / Los procesos de falla generadores de remociones en masa por movimientos sísmicos presentan aún grandes cuestionamientos que no han podido ser explicados, debido a la complejidad que presentan los procesos mecánicos y físicos que afectan a los taludes durante el transcurso de un terremoto. Con la idea de contribuir a esta línea de investigación, en el siguiente trabajo se estudiaron muestras extraídas de tres lugares afectados por remociones en masa cosísmicas, asociados a tres eventos sísmicos (el primero de subducción y los dos últimos someros). El primero de estos eventos corresponde al terremoto del Maule de magnitud Mw 8,8 que azotó la costa de nuestro país entre las regiones V y VIII, el segundo hace referencia al enjambre sísmico del año 2007 producido en el fiordo de Aysén (Mw 6,2) que generó más de 500 RM y finalmente, el sismo del año 1958 ocurrido en el cajón del Maipo que afectó gravemente la localidad de Las Melosas (Mw 6,9-6,7). Los materiales extraídos corresponden a rocas sedimentarias marinas blandas de la Península de Arauco (2010), depósitos de arena de antiguos deslizamientos removilizados por el sismo de 1958, y cubierta de suelo de origen volcánico del área del fiordo de Aysén. El plan de trabajo incluyó descripción de los deslizamientos escogidos en terreno, junto con la realización de ensayos geotécnicos de distinta índole en laboratorios del IDIEM, y ensayos de corte directo monotónico y cíclico en el laboratorio de remociones en masa de la Universidad de Durham (UK). Estos últimos se realizaron en un nuevo aparato diseñado para la investigación del comportamiento cosísmico de los taludes. Este equipo permite recrear las condiciones de stress (normal, cizalle, etc.) a las que están sometida los taludes, ya sea en condiciones saturadas o no saturadas. De forma específica se estudió el efecto que presentan las cargas cíclicas con distintas amplitudes y frecuencias sobre los distintos materiales extraídos al estar bajo distintos niveles de stress de cizalle definidos a través de los ensayos monotónicos. Los ensayos realizados indicaron que el comportamiento de cada muestra en condiciones monotónicas y dinámicas va a estar controlado por la reología del material, con distintos estilos de deformación (dúctil a frágil), o cambios en los parámetros de resistencia. Las muestras no perturbadas y no saturadas de Arauco presentan una tendencia dilatante post peak, excepto en los casos dinámicos en donde ocurrió una densificación de las muestras durante la primera fase de carga que explicaría el aumento de los valores peak en los casos que no hubo falla. Además, las constantes caídas en el nivel de stress post peak no permitió encontrar un valor residual único que se asociaría al tipo de ruptura que exhiben las muestras, correspondiente a una serie de microfracturas que controlan el fallamiento sin la formación de estructuras de cizalle claras. No se pudo asociar el fallamiento en los ensayos dinámicos a un parámetro utilizado, sino que se relacionaría con el tiempo de aplicación del esfuerzo (ruptura en casos con dos fases dinámicas). Si asociamos estas características al deslizamiento de Tubul, este se habría formado como un proceso mixto que involucraría una etapa inicial de caída de rocas de menor tamaño, que al alcanzar un máximo de resistencia provocaría la caída del bloque completo. Las muestras de suelo ensayadas presentan un comportamiento dúctil a semi dúctil, y los parámetros utilizados en los ensayos dinámicos no generaron el fallamiento del material. En cuanto a las remociones en masa en la Peninsula de Arauco, se identificó que estos fenómenos se concentraron en áreas donde la geología local presentaba rocas sedimentarias marinas de edades cuaternarias con parámetros de resistencia bajas (1,4-3 MPa) sin la presencia de estructuras importantes ni rasgos geomorfológicos distintivos, que aportaran a la susceptibilidad del área. Sin embargo, se reconoce que existen zonas afectadas en cortes de caminos que no resistieron las aceleraciones del sismo, por lo que sería recomendable aumentar los resguardos para este tipo de construcciones.