Aún con los constantes avances en la industria de la construcción, existen puntos clave que continúan siendo relevantes en la toma de decisiones para el diseño y ejecución de un proyecto. Puntos como la selección de un suelo apropiado para cada tipo de proyecto. Ahora bien, uno de los principales impedimentos está relacionado a no poder obtenerse un suelo adecuado que permita garantizar la estabilidad y durabilidad que se requiere. Si a esta problemática le añadimos que, la constante demanda en infraestructura a nivel mundial exige a su vez un incremento en la demanda del hormigón, cuya producción contribuye en la emisión de gases de efecto invernadero y alternativas como la implementación de impresión 3D aplicada a la industria de la construcción introduce varios retos de ingeniería desde el punto de vista de los materiales. La búsqueda de una manera apropiada de estabilizar el suelo, así como poder generar la capacidad de auto-reparación en los elementos impresos, se traduce en una necesidad que requiere pronta atención. Esta tesis propone el desarrollo de una metodología para estabilizar el suelo y para auto-reparar matrices empleadas en impresión 3D catalizadas por la enzima ureasa. De los resultados adquiridos para la estabilización de suelos, la evaluación de durabilidad frente a la erosión por agua nos indicó que la mezcla de suelo modificado con CaCl2-urea con concentración equimolar de 1 M y solución enzimática de 5 U, presenta una pérdida de masa de sólo el 18.35 %, en comparación con la erosión completa de la muestra en el agua en el caso de la mezcla de suelo con agua. Por su parte, el ensayo de compresión indicó que el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas del material con un nivel de resistencia a la compresión inferior de 35.5 % con respecto al de las muestras no estabilizadas. Por otro lado, los resultados adquiridos luego del proceso de reparación para el caso de matrices de suelo muestran que los defectos intervenidos se pudieron rellenar casi por completo, aunque se evidencia la presencia de erosión debido a la inestabilidad de la propia matriz de suelo frente al contenido líquido propio de la solución enzimática. Lo cual no se evidencia en matrices cementicias, donde los defectos se repararon sin evidencia de erosión. Finalmente, el ensayo de compresión en las muestras auto-reparadas indicó que, el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas de matrices de suelo. Esto debido a la erosión mencionada con anterioridad al aplicarse la solución enzimática directamente. Por su parte, el uso de una solución enzimática logra mantener las propiedades mecánicas de matrices cementicias, donde se alcanza un valor idéntico en resistencia a la compresión con respecto al de las muestras intervenidas. / Even with the constant advances in the construction industry, there are crucial points that continue to be relevant in the decision-making process for the design and execution of a project. Points such as the selection of an appropriate soil for each type of project. However, one of the main impediments is related to not being able to obtain adequate soil to guarantee the required stability and durability. If we add to this problem that the constant demand for infrastructure worldwide requires an increase in the demand for concrete, whose production contributes to the emission of greenhouse gases, and alternatives such as the implementation of 3D printing applied to the construction industry introduce several engineering challenges from the point of view of materials. The search for an appropriate way to stabilize the soil, as well as to be able to generate the capacity of self-healing in the printed elements, translates into a need that requires early attention. This thesis proposes the development of a methodology to stabilize soil and to self-repair matrices used in 3D printing catalyzed by the enzyme urease. From the results acquired for soil stabilization, the evaluation of durability against water erosion indicated that the soil mixture modified with CaCl2-urea with equimolar concentration of 1 M and 5 U enzyme solution, presents a mass loss of only 18.35 %. In comparison with the complete erosion of the sample in water in the case of the soil-water mixture. The compression test indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of the material with a level of compressive strength 35.5 % lower than that of the non-stabilized samples. On the other hand, the results obtained after the repair process for the case of soil matrices show that the intervened defects could be almost filled, although the presence of erosion is evidenced due to the instability of the soil matrix itself against the liquid content of the enzymatic solution. This is not evident in cementitious matrices, where the defects were repaired without evidence of erosion. Finally, the compression test on the self-repaired samples indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of soil matrices. This was due to the previously mentioned erosion when the enzyme solution was applied directly. However, the use of an enzymatic solution did not show a significant increase in the mechanical properties of cementitious matrices, where an identical value in compressive strength was achieved with respect to that of the treated samples.

Este trabajo ha consistido en la optimización de la instrumentación óptica y electrónica de un sistema de espectroscopia de plasma inducido por láser (del acrónimo LIBS: Laser Induced Breakdown Spectroscopy) para cuantificar Carbono Total (CT) en diez muestras de suelos agrícolas del Perú. El principal desafío para cuantificar CT con la técnica LIBS es la fuerte interferencia que ocurre entre las líneas atómicas de emisión de C(I) en 247.856 nm y Fe(II) en 247.857194 nm, por esta razón, se realizó un estudio temporal de ambas líneas atómicas para determinar un tiempo óptimo donde la interferencia de la línea atómica de Fe(II) sea mínima al registrar la línea atómica de C(I). Con este estudio previo se han registrado espectros atómicos a través de la técnica LIBS en muestras de suelos agrícolas, y así determinar un protocolo de cuantificación que ha permitido generar una curva de calibración en base a las amplitudes de las intensidades de la línea atómica de C(I) en 247.856 nm y a las concentraciones de CT, medidos por el método de combustión seca. Por otro lado, usando los mismos espectros atómicos de las muestras de suelo, se demostró la aplicabilidad de LIBS como un método alterno para determinar sus valores de pH. Los valores de pH medidos por el método del potenciómetro y las intensidades de la línea atómica del Ca(II) en 317.93 nm se encuentran correlacionadas linealmente, y esto ha permitido generar una curva de calibración para cuantificar el pH usando la técnica LIBS. Mediante el método de regresión lineal simple fue posible obtener un coeficiente de correlación para la curva de calibración del CT y pH de 0.95 y 0.97, respectivamente. Estos resultados muestran el potencial de la técnica LIBS para ser usado en la determinación de CT y pH en muestras de suelos agrícolas. / Tesis

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.

En esta tesis se presenta un procedimiento para el análisis de tuberías enterradas sometidas a un deslizamiento de suelo del tipo lateral, mediante la simulación por software de elementos finitos. Para desarrollar el mencionado procedimiento, se realizó inicialmente un estudio de los diferentes modelos analíticos y computacionales relacionados con el análisis de tuberías enterradas. Con el estudio de los métodos analíticos, se seleccionó el método de Kennedy para la realización del análisis de una tubería enterrada que es afectada por un deslizamiento de suelo lateral. Posteriormente, mediante el estudio de los métodos computacionales, se realizó la simulación del mismo problema tratado en el cálculo analítico utilizando el software de elementos finitos ANSYS Mechanical, el problema estudiado considera los efectos del deslizamiento lateral del suelo sobre la tubería enterrada. Los resultados obtenidos mediante simulación fueron comparados con los obtenidos por medios analíticos para su validación. Por lo que el modelo de elementos finitos desarrollado puede ser implementado para la ubicación de zonas críticas en tuberías de gran longitud afectadas por fallas del suelo. Luego de realizada la simulación se procede al análisis de resultados, para lo cual se presentan gráficas que muestran el comportamiento de la tubería a lo largo del tramo analizado. En la simulación se usó un caso real, una tubería enterrada de acero API 5L X70 de diámetro exterior 0,3556m (14”) con un espesor de 0.0048m sometida a un deslizamiento lateral del suelo de 0,7m. Los ángulos de falla estudiados son de 0°,45° y 90° con respecto a la posición inicial de la tubería. Al analizar los resultados, se tiene que la zona crítica a lo largo de la tubería se encuentra en el plano de falla del suelo.

En el contexto globalizado actual, los aeropuertos serán las infraestructuras claves del siglo XXI, ya que viajar en avión trae muchas ventajas en comparación a viajar empleando otro medio de transporte; por ejemplo, una de las principales ventajas es que permite recorrer grandes distancias en un periodo de tiempo mucho menor al que se haría empleando otro medio. Estas ventajas han hecho que el número de usuarios se incremente rápidamente en los últimos años.

Actualmente, en el Perú se está desarrollando un crecimiento significativo de tráfico aéreo; sin embargo, la infraestructura aeroportuaria muestra un atraso con relación a este crecimiento. Es por ello que se considera necesaria la implementación de nuevas estructuras que den soporte al movimiento aeroportuario. En la presente tesis se plantea la construcción de los pavimentos de un Aeropuerto Internacional, el cual estará ubicado en el distrito de San Andrés, provincia de Pisco, departamento de Ica. Se empleará la geometría del área de movimiento del Aeropuerto Internacional de Pisco, ya que es un aeropuerto de categoría OACI 4E, la misma que la del Aeropuerto Internacional Jorge Chávez (AIJCH), convirtiéndolo en el Aeropuerto alterno más cercano al AIJCH para vuelos internacionales. Para ello, se ha realizado el diseño de pavimentos de un Aeropuerto Internacional en Pisco. Se emplearon las metodologías de la Federal Aviation Administration de los Estados Unidos (FAA), las cuales se encuentran en las circulares AC 150/5320 6D y AC 150/5320 6F. Se decidió trabajar con ambas debido a que la primera (1995) fue la última circular en donde se emplearon curvas de cálculo de diseño, mientras que en la segunda (2016) se usa la versión 1.41 del software FAARFIELD, esta última es la circular vigente. Como se mencionó, el primer diseño está basado en curvas de cálculo, los resultados obtenidos se han usado como valores referenciales para el diseño bajo la segunda metodología. En cada caso se ha hecho el diseño de pavimentos flexibles y rígidos. Se ha realizado un análisis comparativo entre los resultados obtenidos por cada metodología. Para decidir el tipo de pavimento a emplear, se realizó un análisis económico de los diseños; sin embargo, para el caso de los pavimentos de la plataforma, se determinó que estos deberán ser rígidos, al margen del resultado económico, esto debido a que las plataformas se encuentran sometidas a cargas por un tiempo prolongado, lo cual puede generar una deflexión considerable en caso sea un pavimento flexible.

Uno de los factores más influyentes en la ejecución de un proyecto de construcción es el tipo de suelo donde se cimentará la estructura, ya que, si este es considerado un suelo no competente, puede traer problemas tanto técnicos como económicos. Por ejemplo, si se cuenta con un suelo arcilloso parcial o totalmente saturado, es muy probable que se generen problemas con el tiempo de consolidación, lo cual traería consigo un retraso excesivo en el inicio de la obra a construir traducido en una gran pérdida económica. Por otro lado, el problema con este tipo de suelo no solo se presenta al inicio de la construcción, sino también, después de esta. Este es el caso de los asentamientos totales, los cuales causan un hundimiento de la estructura. Existen diferentes tratamientos de terreno para abordar los problemas antes mencionados; sin embargo, algunos son mejores que otros dependiendo del objetivo que se quiera lograr. En este caso, el objetivo es acelerar el proceso de consolidación y disminuir el asentamiento post – construcción; por lo que, se empleará el tratamiento de mechas drenantes junto con un relleno de precarga. Para el desarrollo de lo mencionado líneas arriba, se usa la información recolectada del Estudio de Mecánica de Suelos de un proyecto ubicado en la ciudad de Puno. En este caso de estudio, se analiza el comportamiento de las mechas drenantes diseñadas por el método analítico y sus resultados se contrastan con las del método de elementos finitos (MEF) con la finalidad de identificar las diferencias que puedan existir.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determina los efectos de la costra biológica del suelo y sus perturbaciones naturales realizadas por las aves fosoriales sobre la vegetación herbácea estacional de las lomas de Lachay. Se generan observaciones y mediciones de factores abióticos, entre ellos el contenido de humedad del suelo y algunas características químicas del suelo, comparando las medidas en la costra biológica del suelo y en sus perturbaciones. Del mismo modo, se realizan observaciones de la germinación del banco de semillas y la emergencia de plántulas en campo, entre suelo con CBS y perturbaciones. De esta manera se estudia la interacción entre las aves fosoriales y la vegetación anual, enlazada con la costra biológica del suelo, permitiendo generar conocimiento en la ecología de una comunidad biológica muy poco estudiada, que permitirá establecer bases para estudios futuros de manejo y conservación, dada su importancia en el ecosistema de lomas costeras. / Tesis

En las últimas décadas, las áreas rurales en el Perú han estado cambiando debido a la introducción y desarrollo de nuevas actividades económicas como la minería. Esta es una actividad que genera cambios físicos que se manifiestan en la cobertura del suelo y pueden ser estudiados mediante la geomática. Se entiende por cobertura del suelo a aquella cobertura, ya sea física o biológica, que se observa sobre la superficie de la tierra, y que, desde un sentido estricto, debe ser confinada a la descripción de la vegetación y de los elementos de origen antrópico (Anderson et al. 1976, Di Gregorio y Jansen 2005). El área de estudio comprende el distrito de Cajamarca, ubicado en la provincia y departamento del mismo nombre, al norte del Perú. Abarca una extensión de 380.5 km2 y alberga la explotación minera aurífera más importante del país: Yanacocha. El objetivo de esta investigación fue identificar la extensión y el cambio en la cobertura del suelo en el distrito de Cajamarca entre 1987 y 2004, que sirva como información de base para futuros planes de desarrollo. La metodología estuvo basada en el uso de la geomática: percepción remota y SIG. Se utilizó una imagen Aster de 2004 de 15 m. de resolución y una imagen Landsat TM de 1987 de 30 m. de resolución, que fue remuestreada a 15 m; en un trabajo de campo para identificar las principales coberturas y en la adopción del Land Cover Classification System (LCCS) de la FAO. Como resultado, el área de estudio ha experimentado un cambio en la cobertura del suelo, en la red hidrográfica y vial. El área total que ha experimentado cambios en la cobertura del suelo es de 17086 has., que representa el 44.9% del distrito. El mayor cambio es la transformación de cultivos a vegetación herbácea rala ya que ocupan el 21% del área con cambios. Igualmente, la transformación de pasto natural a vegetación herbácea rala, que representa el 13.6% del área con cambios, hacen que ésta última sea la unidad de cobertura que más se incrementó. La cubierta vegetal que ha sido transformada a área de extracción representa el 17.8% del área de estudio. Asimismo, ha comprometido a siete microcuencas en las que han desaparecido 1819.7 has. de pasto natural, vegetación arbustiva, cultivos, pasto cultivado y plantación forestal.