La gestión de datos es importante en diversas áreas de estudios y resalta en el área de la Ingeniería Geotécnica, donde al realizarse ensayos para el estudio de suelos, se llega a obtener una gran cantidad de datos. Los cuales cada vez son mayores, debido al desarrollo de nuevas técnicas usando instrumentación digital y al avanzado desarrollo de instrumentos electrónicos de medición. Este documento describe un proyecto que propone gestionar y procesar datos de ensayos para el estudio de suelos mediante la implementación de un sistema de información. La cual, para una organización prestadora de servicios de estudios de suelos, permite mejorar sus procesos en los siguientes aspectos: (a) brindado un almacenamiento de datos centralizado, lo que permitirá compartir fácilmente la información, (b) mantener un histórico de datos, para auditorías realizadas en un futuro al proyecto, (c) acceso ágil a la información , al tener la información almacenada con distinción de lugar y tiempo, con la posibilidad de acceso desde diversas ubicaciones, (d) uso de respaldo de datos automatizado, (e) integridad, para evitar la corrupción de información y correspondencia para la correcta referenciación a los proyectos reales, (f) generar nueva información a partir de otros datos, mediante ecuaciones definidas o correlaciones entre ensayos.

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.

Seismic soil liquefaction is a recurring phenomenon that may cause significant damage to infrastructure during earthquakes and that in turn may also cause injuries and even fatalities. This phenomenon has been widely studied by researchers, and for its study the laboratory characterization of behavior of sands when subjected to cyclic loading is very important. One of the approaches for this kind of studies is through the calculation of the energy that is dissipated by the soil when it is subjected to cyclic loading. One of the hypotheses for utilizing these energy methods states that the cumulative dissipated energy required in a soil to reach failure only depends on the initial state of the sample (relative density and initial vertical effective stress) and should be reasonably constant and independent of the loading amplitude and waveform applied to the sample. This thesis work seeks to evaluate the validity of this hypothesis. Also, based on this hypothesis, it seeks to develop a simplified methodology to predict failure of sands when subjected to general cyclic loading, performing only simple harmonic tests. The hypothesis for the development of this methodology is that there is a relationship between the initial state of the sample and the cumulative dissipated energy to failure in cyclic simple shear test. To reach these goals, over 250 uniform and non-uniform constant volume cyclic simple shear tests were performed on Ottawa 20/30 sand, and the dissipated energy to failure was measured in each of these tests. The experimental program showed that the measured cumulative dissipated energy to failure was reasonably constant for the same initial sample conditions, but with some variability inherent to geotechnical laboratory testing. As expected, the cumulative dissipated energy increased with increasing initial stress level and relative density. Also, a simplified method to predict the dissipated energy to failure of a sample subjected to general cyclic loading, based on a multivariable regression performed on a simplified set of laboratory results, is presented, and it is next validated with two independent data sets. In both cases the method was found to yield reasonable predictions of failure of sands when subjected to complex and irregular cyclic shear loading. / La licuefacción sísmica del suelo es un fenómeno recurrente que puede causar daños significativos a la infraestructura durante los terremotos, y que también puede causar lesiones e incluso muertes. Este fenómeno ha sido ampliamente estudiado por los investigadores, y para su estudio es muy importante la caracterización del comportamiento de las arenas en el laboratorio, cuando se someten a esfuerzos cíclicos. Este tipo de estudios se pueden realizar calculando la energía disipada por el suelo cuando éste es sometido a cargas cíclicas. Una de las hipótesis para utilizar estos métodos de energía establece que la energía disipada acumulada requerida para alcanzar la falla en un suelo solo depende del estado inicial de la muestra (densidad relativa y esfuerzo efectivo vertical inicial) y que debe ser razonablemente constante e independiente de la carga, amplitud y forma de onda aplicada a la muestra. Este trabajo de tesis busca evaluar la validez de esta hipótesis. Asimismo, con base en esta hipótesis, se busca desarrollar una metodología simplificada para predecir la falla de arenas cuando se someten a cargas cíclicas generales, realizando únicamente ensayos armónicos simples. La hipótesis para el desarrollo de esta metodología es que existe una relación entre el estado inicial de la muestra y la energía disipada acumulada hasta la falla en el ensayo cíclico de corte simple. Para alcanzar estos objetivos, se realizaron más de 250 ensayos de corte simple cíclico a volumen constante, uniformes y no uniformes, en arena Ottawa 20/30, y se midió la energía disipada hasta la falla en cada uno de estos ensayos. El programa experimental mostró que la energía disipada acumulada medida hasta la falla fue razonablemente constante para las mismas condiciones iniciales de la muestra, pero con cierta variabilidad inherente a las pruebas geotécnicas de laboratorio. Como se esperaba, la energía disipada acumulada aumentó con el aumento del nivel de esfuerzo inicial y la densidad relativa. Además, se presenta un método simplificado para predecir la energía disipada hasta la falla de una muestra sujeta a carga cíclica general, basado en una regresión multivariable realizada en un juego simplificado de resultados de laboratorio, y luego se valida con dos juegos de datos independientes. En ambos casos, se encontró que el método proporcionaba predicciones razonables de falla de arenas cuando se sometían a cargas cíclicas de corte irregulares y complejas.

La geotecnia es una de las ramas de la ingeniería civil. Uno de sus campos de interés es el diseño de las cimentaciones de los diversos proyectos que se ejecuten. Para la realización de estos diseños, es fundamental determinar las características del suelo y los parámetros geotécnicos que definen su comportamiento como material de cimentación y construcción. Para obtener estos parámetros, se realizan múltiples ensayos de laboratorio tradicionales. En la actualidad, debido a los avances tecnológicos, es posible realizar ensayos de laboratorio de mecánica de suelos más avanzados en lo referente a precisión con la que se obtienen los parámetros geotécnicos de interés. Existe un amplio número de ensayos modernos, los cuales se vienen desarrollando, en la mayoría de los casos, desde hace menos de 25 años. Para el presente trabajo, se realizó una búsqueda de información sobre cinco (5) ensayos que permiten determinar múltiples parámetros geotécnicos para diversos tipos de suelos. Los ensayos seleccionados para esta investigación son el ensayo triaxial con trayectorias de esfuerzos, el ensayo triaxial cíclico, el ensayo de consolidación a deformación constante, el ensayo de consolidación inducida por flujo y el ensayo de consolidación incremental. Para cada uno de los ensayos, se revisó el estado del arte de su aplicación en investigaciones geotécnicas reales y se realizó una descripción general del ensayo, de los equipos utilizados y del procedimiento estándar a seguir. Además, se detallaron los parámetros geotécnicos que pueden obtenerse con cada ensayo. Para ello, se enunciaron las ecuaciones matemáticas planteadas por otros autores. Asimismo, se explicó la aplicación a la ingeniería de cada uno de los ensayos y se compararon los ensayos modernos con sus contrapartes tradicionales. Finalmente, sobre la base de la investigación realizada, se formularon las conclusiones principales sobre cada uno de los ensayos. Entre ellas, destacan la necesidad de realizar adaptaciones a equipos tradicionales (o reemplazarlos) para poder ejecutar los ensayos especiales, la capacidad de estudiar variables geotécnicas bajo condiciones de ensayo y ejecución que no serían posibles con los ensayos tradicionales, y que los ensayos especiales no suelen reemplazar íntegramente a sus contrapartes tradicionales por diferencias notorias entre parámetros obtenibles.

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.

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.