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.

Caracterizar y comprender el comportamiento de un suelo resulta muy complejo debido a sus características heterogéneas y anisotrópicas. Por ello, se plantean modelos constitutivos para representar este comportamiento a base de parámetros mecánicos de resistencia y elasticidad. Cuanto más importante sea el proyecto, más datos confiables necesitará; es decir, mayor número de parámetros. En el caso de suelos granulares, resulta más compleja la obtención de parámetros confiables debido a la dificultad de obtener muestras inalteradas o poco alteradas para realizar ensayos triaxiales. Esta investigación busca plantear métodos alternativos para este propósito y evaluar en qué casos deberá ser importante realizar ensayos triaxiales en arenas. Los parámetros que se utilizarán son aquellos empleados en el modelo básico constitutivo Mohr Coulomb: ángulo de fricción, ángulo de dilatación, módulo de Young y relación de poisson. Para determinar estos parámetros, la investigación se enfocó en los ensayos CPTu, DMT, PMT, Down-Hole y el ensayo triaxial CD. Si bien estos ensayos in situ logran determinar los parámetros de resistencia y elásticos para suelos arenosos, siempre deben estar acompañados de pruebas en las que se obtengan muestras como el ensayo SPT o perforaciones. Finalmente, para proyectos de edificación, el empleo de estos ensayos dependerá de los alcances y del tipo de cimentación a emplear. En este caso, la cimentación será superficial y no va a ser necesario obtener parámetros muy detallados; sin embargo, si el proyecto requiriera de cimentaciones profundas por problemas en el suelo arenoso como la licuefacción, sería importante determinar los parámetros mecánicos con los métodos anteriormente planteados debido a su mayor confiabilidad.

La geotecnia es una rama necesaria para el diseño de cimentaciones, por lo que es esencial conocer las características y parámetros geotécnicos del suelo donde se va a cimentar un proyecto. Para obtener estos, es necesario aplicar una serie de ensayos al suelo inalterado con el objetivo de poder semejar el comportamiento in-situ que este tendría; sin embargo, la obtención de muestras inalteradas en suelos de este tipo resulta ser una tarea casi imposible debido a la ausencia de cohesión y la soltura de las arenas, por lo que para este tipo de suelo es recomendable usar los llamados “ensayos in-situ”. Existe una múltiple variedad de este tipo de ensayos, algunos de los cuales se vienen desarrollando desde muchos años atrás. En la presente investigación, se realizó la revisión de literatura para desarrollar y describir cinco (5) métodos que permitan obtener parámetros geotécnicos para suelos arenosos y se presentan correlaciones necesarias para que sean aplicables a dicho tipo de suelo. Los cinco métodos con las características antes mencionadas son los siguientes: El Penetrómetro Dinámico de Cono (DCP), el cual utiliza un martillo con caída libre que hinca un cono de acero y proporciona una medida de la resistencia a la penetración; el Ensayo de Penetración de Cono o Piezocono (CPT), que consiste en hincar a presión un cono de acero cuya punta tiene un ángulo de 60°, con sensores para medir presiones, resistencias entre otros parámetros; el Presiómetro Ménard (PMT), que es un dispositivo que ejerce presión radial contra el suelo circundante y se lleva un registro de presión contra deformación; el Dilatómetro Plano de Marchetti (DMT), el cual consiste en una paleta afilada de acero, la cual posee una membrana circular de acero en una de sus caras y, una vez que alcanza la profundidad deseada, se hace una prueba de carga lateral con el objetivo de obtener parámetros que sirvan para hacer una predicción de los asentamientos del suelo; finalmente, la técnica de Refracción de Microtremores (ReMi) utiliza un tendido lineal con doce o más geófonos y se registra tanto vibración ambiental (microtremores) como superficial (impactos, vehículos, etc.). Este método permite separar las ondas de Rayleigh de otras ondas elásticas y determina la variación de la velocidad de onda de corte a profundidad con la que se puede caracterizar un perfil estratigráfico y estimar asentamientos. A partir de los métodos desarrollados, se describieron formas para poder obtener los parámetros geotécnicos en suelos arenosos y sus aplicaciones ingenieriles. Además, se comentó la factibilidad de estos ensayos a proyectos del medio local cimentados sobre suelo arenoso, para finalmente elaborar las conclusiones más relevantes en base a lo obtenido y criticar los beneficios o limitaciones que cada ensayo presenta.

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.

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.