El presente trabajo se enfoca en investigar el comportamiento físico y mecánico de un suelo volcánico. Este ha sido extraído de la progresiva 88 + 100 Km de la carretera Arequipa-Omate-Moquegua. Según la normativa SUCS, el suelo es clasificado como arena pobremente gradada con presencia de limos SP-SM y su clasificación AASHTO es suelo bueno A-1-b. Para la investigación se utilizará cemento y fibra de polipropileno (PPF), estos fueron agregados al suelo natural y se realizó diferentes ensayos para poder comparar el comportamiento entre el suelo natural y el suelo con sus diferentes dosificaciones. (0.25%, 0.75%, 1.00% y 1.25% de fibra de polipropileno y 0.50% cemento, respecto al peso seco del suelo natural). Los resultados obtenidos determinaron que conforme aumenta la dosificación de fibra, la máxima densidad seca del suelo incrementa al máximo en la dosificación de 1.00%. Mientras que la resistencia al corte varía según la presión de confinamiento, es así que en una presión de confinamiento de 1 Kg/cm2 la mejor dosificación es de 1%-1.25%; de 2 Kg/cm2 es 1.25% y de 4 Kg/cm2 es 1.00%. Se concluye que la PPF en porcentajes de 1.00% y 1.25% genera que las resistencias a bajo confinamiento (1 Kg/cm2 y 2 Kg/cm2 ) sean mayores respecto al suelo natural, mientras que las fibras de 1.00% son el porcentaje que demuestran una mejor resistencia a presiones de confinamiento altas (4 Kg/cm2 ). Finalmente, se determinó que la dosificación con 1.00% de fibra y 0.50% de cemento fue la que mejor comportamiento presentó. / This paper focuses on investigating the physical and mechanical behavior of a volcanic soil. This soil has been extracted from the progressive 88 + 100 km of the Arequipa-Omate-Moquegua road. According to the SUCS regulations, the soil is classified as poorly graded sand with the presence of silt SP-SM and its AASHTO classification is good soil A-1-b. For the investigation, cement and polypropylene fiber will be used, these elements will be added to the natural soil and different tests will be carried out to compare the behavior between the natural soil and the soil with their different dosages. (0.25%, 0.75%, 1.00% and 1.25% of polypropylene fiber and 0.50% cement, with respect to the dry weight of the natural soil) The results obtained determined that as the fiber dosage increases the maximum dry density of the soil increases until it reaches a maximum in the dosage of 1.00%. While the shear strength changes according to the confinement pressure, so it is at a confinement pressure of 1 kg / cm2 the best dosage is 1% -1.25%; 2 Kg / cm2 is 1.25% and 4 Kg / cm2 is 1.00%. It is concluded that the polypropylene fiber in percentages of 1.00% and 1.25% in low confinement resistance (1 Kg / cm2 and 2 Kg / cm2) being higher than natural soil, while 1.00% fibers are the percentages that demonstrate better resistance to high confinement pressure (4 kg / cm2). Finally, it was determined that the dosage with 1.00% fiber and 0.50% cement was the best behavior presented. / Tesis

El suelo volcánico de la región de Moquegua en la provincia de Omate es un material de grano mediano, muy frágil y poco denso a su vez; lo cual hace que tenga un mal comportamiento geotécnico. El material proveniente de un talud, se le adicionará conglomerantes como el cemento y la cal para mejorar sus parámetros geotécnicos y evaluar desde un punto de vista más ingenieril. La metodología de esta investigación se inició con los ensayos para caracterizarlos, entre ello se realizó el ensayo de tamizado NTP 339.128 (ASTM D422), el ensayo para determinar el contenido de humedad NTP 339.127 (ASTM D42216); con la finalidad de poder determinar el suelo de estudio. Luego se realizaron ensayos de pH del suelo NTP 339.176 y de compactación Proctor Modificado NTP 339.141 (ASTM D1557), estos se usaron con el propósito de hallar la mejor dosificación de cal para la arena y del Proctor trato de encontrar la máxima densidad seca del suelo para aplicar esa misma densidad en los ensayos de corte. Finalmente, se ensayaron muestras a un Corte Directo NTP 339.171 (ASTM D3080), con la finalidad de obtener los parámetros de ángulo de fricción y cohesión. Las combinaciones de dosificación de cal que se usó para toda la tesis fueron de 4% constante para todas las muestras y de cemento fueron 2%, 4%, 6% y 8%. En suma, se realizaron estos ensayos a 3 y 7 días de curado, con el fin de evaluar el comportamiento y la tendencia de los esfuerzos cortantes a más días. Los resultados más relevantes mostraron que se obtuvieron un aumento de su ángulo de fricción en respecto al suelo natural de 16% para una mezcla de 2% de cemento y 4% de cal, 30% para una mezcla de 4% de cemento y 4% de cal, 28% para una mezcla de 6% de cemento y 4% de cal; y 22.57% para una mezcla de 8% de cemento y 4% de cal; estos resultados son dados para un curado de 3 días. En cambio, para un curado de 7 días se tienen los siguientes resultados de ángulo de fricción respecto al suelo natura de 27% para una mezcla de 2% de cemento y 4% de cal, 37% para una mezcla de 4% de cemento y 4% de cal, 35% para una mezcla de 6% de cemento y 4% de cal; y 29.92% para una mezcla de 8% de cemento y 4% de cal. En cuanto a los esfuerzos de resistencia al corte que se mostraran más adelante, se puede decir que mejoran con respecto al suelo natural, ya sea para un curado de 3 y 7 días. / The volcanic soil of the Moquegua region in the province of Omate is a medium grain material, very fragile and not very dense; which causes him to have a bad geotechnical behavior. The material from a slope will be added with binders such as cement and lime to improve its geotechnical parameters and evaluate from a more engineering point of view. The methodology of this investigation began with the tests to characterize them, among them the NTP 339.128 sieve test (ASTM D422) was performed, the test to determine the NTP 339.127 moisture content (ASTM D42216); in order to determine the study floor. Then, NTP 339.176 soil pH and Modified Proctor NTP 339.141 (ASTM D1557) compaction tests were performed, with the purpose of finding the best lime dosage for the sand and the Proctor trying to find the maximum dry soil density to apply that same density in cutting tests. Finally, samples were tested at a Direct Cut NTP 339.171 (ASTM D3080), in order to obtain the parameters of friction and cohesion angle. The lime dosage combinations that were used for the entire thesis were 4% constant for all samples and cement were 2%, 4%, 6% and 8%. In sum, these trials were performed at 3 and 7 days of cure, in order to evaluate the behavior and tendency of the shear stresses to more days. The results obtained indicate that the friction angle shows an increase in proportion to natural soil of 16% for a mixture of 2% cement and 4% lime, 30% for a mixture of 4% cement and 4 Lime%, 28% for a mixture of 6% cement and 4% lime; and 22.57% for a mixture of 8% cement and 4% lime; These results are given for a 3-day cure. On the other hand, for a 7-day cure, the following friction angle results with respect to the natural soil of 27% for a mixture of 2% cement and 4% lime, 37% for a mixture of 4% cement and 4% lime, 35% for a mixture of 6% cement and 4% lime; and 29.92% for a mixture of 8% cement and 4% lime. / Tesis

[ES] La técnica de "Soil Nailing" es un procedimiento de refuerzo del terreno utilizado continuamente en la estabilización de taludes y cortes del terreno en proyectos de ingeniería geotécnica. Esta técnica se aplica con frecuencia en la ciudad de Quito (Ecuador) para el refuerzo del terreno, mejorando la estabilidad de los taludes, durante el proceso de excavación de varios niveles de sótanos. Estas excavaciones de gran profundidad son habituales en proyectos inmobiliarios importantes de la ciudad, en los que el "Soil Nailing" se emplea con algunas variantes que la ajusten a los recursos constructivos disponibles en el medio. Pese a lo extendido de su uso, esta técnica, que ha resultado ser efectiva para estabilizar las excavaciones durante los procesos constructivos de estructuras de sótano en los suelos de la ciudad de Quito, actualmente dispone de pocas investigaciones locales, ya sean teóricas, numéricas o experimentales, basadas en las propiedades geotécnicas de los suelos volcánicos característicos de la ciudad. Esta Tesis Doctoral que contó con el soporte del Laboratorio de Ingeniería Geotécnica y el Laboratorio de Estructuras del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València presenta un estudio experimental y numérico del comportamiento de dos excavaciones reforzadas con la técnica de "Soil Nailing" para la construcción de las estructuras de sótano de dos importantes edificios ubicados en la zona centro-norte de la ciudad de Quito. Tanto el estudio experimental como el numérico se enfocan principalmente en la evolución de las fuerzas de tensión en las barras de acero de los "Soil Nails", el análisis de desplazamientos horizontales de las pantallas y el análisis de asentamientos en el terreno que se encuentra detrás de las pantallas y que fueron inferidos por la construcción de cada nivel de sótano. Como parte del análisis numérico a través de elementos finitos se han considerado diferentes modelos constitutivos de suelo, cuyos parámetros se determinaron detalladamente de acuerdo a los ensayos de laboratorio del estudio de caracterización geotécnica de esta investigación. Por tanto, esta Tesis Doctoral constituye una de las primeras investigaciones completas de la región encaminada a explicar el comportamiento experimental y numérico de excavaciones mediante la técnica de "Soil Nailing" y respaldada con un completo trabajo de caracterización geotécnica, llevado a cabo a propósito como parte de este estudio. / [CA] La tècnica de "Soil Nailing" és un procediment de reforç del terreny utilitzat contínuament en l'estabilització de talussos i talls del terreny en projectes d'enginyeria geotècnica. Esta tècnica s'aplica ben sovint en la ciutat de Quito (Equador) per al reforç del terreny, millorant l'estabilitat dels talussos, durant el procés d'excavació de diversos nivells de soterranis. Estes excavacions de gran profunditat són habituals en projectes immobiliaris importants de la ciutat, en els que el "Soil Nailing" s'empra amb algunes variants que l'ajusten als recursos constructius disponibles en el mig. A pesar d'allò que s'ha estés del seu ús, esta tècnica que ha resultat ser efectiva per a estabilitzar les excavacions durant els processos constructius d'estructures de soterrani en els sòls de la ciutat de Quito, actualment disposa de poques investigacions locals, ja siguen teòriques, numèriques o experimentals basades en les propietats geotècniques dels sòls volcànics característics de la ciutat. Esta Tesi Doctoral que va comptar amb el suport del Laboratori d'Enginyeria Geotècnica i el Laboratori d'Estructures de l'Institut de Ciència i Tecnologia del Formigó (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València presenta un estudi experimental i numèric del comportament de dos excavacions reforçades amb la tècnica del "Soil Nailing" per a la construcció de les estructures de soterrani de dos importants edificis ubicats en la zona centre-nord de la ciutat de Quito. Tant l'estudi experimental com el numèric s'enfoquen principalment en l'evolució de les forces de tensió en les barres d'acer dels "Soil Nailing", l'anàlisi de desplaçaments horitzontals de les pantalles i l'anàlisi d'assentaments en el terreny que es troba darrere de les pantalles i que van ser inferits per la construcció de cada nivell de soterrani. Com a part de l'anàlisi numèrica a través d'elements finits s'han considerat diferents models constitutius de sòl, els paràmetres de la qual es van determinar detalladament d'acord amb els assajos de laboratori de l'estudi de caracterització geotècnica d'esta investigació. Per tant, esta Tesi Doctoral constituïx una de les primeres investigacions completes de la regió encaminada a explicar el comportament experimental i numèric d'excavacions per mitjà de la tècnica del "Soil Nailing" i protegida amb un complet treball de caracterització geotècnica, dut a terme a propòsit com a part d'este estudi. / [EN] The "Soil Nailing" technique is a ground reinforcement procedure used consistently to stabilize slopes and land sections in geotechnical engineering projects. This technique is frequently used in the city of Quito (Ecuador) to reinforce the ground and improve slope stability during the excavation process for various underground parking levels. Such deep excavations are common in the city's most important real estate projects, in which "Soil Nailing" is used with different variations that are adjusted in accordance with the construction resources available in the particular environment. Despite its widespread use, this technique which has proven to be so effective in stabilizing excavations during the construction of underground structures in the soils of the city of Quito, currently suffers from a lack of local theoretical, numerical or experimental research based on the geotechnical properties of the city's characteristic soils. This Doctoral Thesis was supported by the Geotechnical Engineering Laboratory and the Structures Laboratory of the Concrete Science and Technology Institute (ICITECH) of the Universitat Politècnica de València. It presents an experimental and numerical study of the behavior of two excavations reinforced with the Soil Nailing technique for the construction of the basement structures of two important buildings located in the north-central area of the city of Quito. Both the experimental and the numerical study focus mainly on the stress of tension forces exerted on the steel bars of the "Soil Nails", analysis of horizontal wall displacements and analysis of settlements of the ground behind the walls, which were induced by the construction of each underground level. As part of the numerical analysis through finite elements, different constitutive soil models were considered, the parameters of which were determined in detail in accordance with laboratory testing from the geotechnical characterization study for this research. This Doctoral Thesis, therefore, constitutes one of the first complete studies in the region aimed at explaining the experimental and numerical behavior of excavations through the Soil Nailing technique, supported by complete geotechnical characterization work which was carried out for the purpose of forming part of this study. / Capa Guachón, VE. (2021). Estudio experimental y numérico del comportamiento de excavaciones ejecutadas mediante la técnica de suelo claveteado (soil nailing) en suelos de la ciudad de Quito (Ecuador) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/164174 / TESIS