Este trabajo de investigación presenta un estudio sobre el comportamiento de los puentes de dovelas de hormigón con pretensado exterior y juntas secas conjugadas, centrándose en el estudio de la respuesta a solicitaciones de flexión y cortante combinados, en servicio y en rotura. Se evalúa, asimismo, la posibilidad de sustituir total o parcialmente la armadura convencional de las dovelas tras la inclusión de fibras metálicas en el hormigón.Para ello se realizaron ensayos sobre paneles, para evaluar la resistencia de las juntas conjugadas, y ensayos de vigas con distinto grado de pretensado sometidas a flexión y a cortante. Tanto de vigas como de paneles, se fabricaron dos series paralelas, una realizada con hormigón convencional y otra con hormigón reforzado con fibras de acero. Tanto los resultados obtenidos en estos ensayos, como los de los ensayos encontrados en la bibliografía, se han comparado con la variada formulación existente para evaluar la capacidad resistente de las juntas secas conjugadas propuesta por distintos investigadores y normativas.De entre todos los modelos de junta estudiados, todos ellos basados en el Método de los Elementos Finitos, finalmente se han puesto a punto dos modelos para estudiar la transmisión de cortante entre juntas conjugadas. Un modelo elaborado con elementos tipo junta a los que se les confiere un comportamiento de rozamiento coulombiano y que modeliza la junta (y sus llaves conjugadas) con su geometría. Otro modelo de junta plana que modeliza el comportamiento medio de la junta en la zona de llaves con elementos tipo junta dotados de un modelo de comportamiento de rozamiento cohesivo. Estos modelos de junta han sido calibrados y aplicados al estudio de los ensayos. El primer modelo de junta ha sido aplicado al estudio de los ensayos de paneles. Los dos modelos de junta han sido aplicados al estudio de los ensayos realizados sobre vigas, de los que se ha realizado un completo análisis no lineal en teoría de segundo orden, incluyendo el comportamiento no lineal de los materiales. El modelo de junta plana ha sido usado en el estudio de dos ejemplos de puentes, uno isostático y otro continuo.De todo lo anterior se han extraído conclusiones referentes al modelo de análisis, a la resistencia de las juntas, al armado de las dovelas y al comportamiento global de este tipo de estructuras. / This work presents a study of the behaviour of segmental concrete bridges with external prestressing, focussing on the response under combined flexure and shear, in the service and ultimate limit states. The possibility of replacing entirely or partially the conventional reinforcement of the segments through the incorporation of steel fibres in the concrete is also evaluated.Tests have been performed on panels to evaluate the resistance of castellated dry joints, and on large-scale beams with different levels of prestressing for evaluating the response under flexure and shear. The tests were conducted on conventional and steel fibre reinforced concretes. The results obtained in these tests, as well as those found in the literature, have been compared with several design formulas for evaluating the load-carrying capacity of dry castellated joints. The formulas that gave the best predictions have been identified and used further in the analysis of bridge girders. Two models have been used within the framework of the Finite Element Method for simulating the transmission of shear along joints between match-cast segments. In one of the approaches, the geometry of the joints (and the shear keys) is represented with interface elements with Coulomb frictional behaviour. In the other approach, the global behaviour of the key zone of the joint is represented by flat interface elements with cohesive frictional behaviour. These joint models have been calibrated using the results of the experiments. A complete analysis was performed taking into account the geometric nonlinearities and the non-linear behaviour of the materials. The flat joint model has been used in the study of two bridges, one simply supported highway bridge and another five-span highway bridge.The results of the experimental and numerical analyses have led to significant conclusions regarding the modelling of the keys, load-carrying capacity of the joints, reinforcement detailing in the segments and the global behaviour of segmental structures with dry castellated joints.

El fallo resistente de las losas mixtas se produce generalmente por el deslizamiento longitudinal entre la chapa nervada de acero y el hormigón. La dificultad de diseño de chapas para losas mixtas reside en asegurar su comportamiento efectivamente mixto; en diseñar sistemas de retención que consigan una elevada resistencia al deslizamiento longitudinal relativo entre acero y hormigón.Para cumplir las funciones encomendadas a la chapa, encofrado perdido y armadura de tracción, existen muchos tipos de diseño, creados sobre la base de la experiencia acumulada y cuya eficacia debe siempre ser evaluada empíricamente.Los actuales diseños de chapas incorporan un patrón de embuticiones que se repiten a lo largo de toda la longitud de la chapa. Su función es dificultar el deslizamiento longitudinal, análogamente al corrugado de las barras para el armado del hormigón, pero sus mecanismos resistentes son completamente distintos. En las losas mixtas, el efecto de cuña de las embuticiones transforma el deslizamiento en esfuerzos perpendiculares a la chapa que provocan su flexión transversal y, en algunos casos, la desconexión total.El ángulo de conformado que define los nervios de la losa, la posición de las embuticiones, su profundidad, longitud, etc., son algunos de los parámetros importantes de diseño, ya que contribuyen significativamente a bloquear el deslizamiento. El proceso de diseño y optimización de esta geometría, y también la comprobación de su eficacia, se realiza actualmente de forma completamente empírica. También los métodos de cálculo adoptados por las normativas de todo el mundo para el cálculo de losas mixtas, están basados en parámetros experimentales, obtenidos del ensayo de modelos estándar reducidos. Estos ensayos intentan reproducir, con mayor o menor fidelidad, las condiciones reales de funcionamiento.Esta tesis se enmarca en una línea de investigación destinada a mejorar la conexión entre el acero y el hormigón de los actuales sistemas e idear conceptos innovadores que, a más largo plazo, puedan significar la conexión total sin deslizamiento.Se han desarrollado dos actividades principales:- Experimental: ensayos reducidos de Pull-out y ensayos de flexión de losas completas según método normativo m-k, instrumentadas con galgas extensométricas.- Numérica: establecimiento de un procedimiento validado para la elaboración de modelos tridimensionales de elementos finitos. Simulación del fallo por deslizamiento y estudio paramétrico descriptivo.Con el objetivo general de aportar conocimiento y afianzar la comprensión del comportamiento mecánico de la losa mixta, la tesis aborda el estudio numérico y experimental del fallo por deslizamiento longitudinal, consiguiéndose las siguientes aportaciones particulares:- Procedimiento de simulación numérica local tridimensional y no-lineal del deslizamiento entre la chapa de acero y el hormigón, con el que se describe exactamente la mecánica de funcionamiento de algunos diseños existentes en el mercado.- Análisis del efecto que tienen distintos parámetros físicos y geométricos en la resistencia de la losa mixta frente al deslizamiento longitudinal: rozamiento, profundidad de embutición, longitud, posición, ángulo de conformado, espesor de la chapa, etc., mediante los modelos de elementos finitos.- Evaluación, mediante los modelos numéricos, del perfil de distribución de tensiones longitudinales en tracción simple, con el fin de cuantificar las sombras de tensión que provocan las embuticiones,- Evaluación de la influencia de las condiciones superficiales de la chapa durante el hormigonado en la resistencia al deslizamiento.- Evaluación de la uniformidad de distribución de esfuerzos rasantes transmitidos por las embuticiones. Las losas ensayadas a flexión se han instrumentado, en los tramos de luz rasante, con galgas extensométricas fijadas en varias secciones situadas a distintas distancias de los apoyos.- Recomendaciones generales de diseño. Aplicación al diseño del nuevo perfil "T80" y ensayo.El nuevo perfil "T80", ha sido ya producido en serie, comercializado y puesto en obra en edificios de gran altura, presentando resultados muy satisfactorios. / The resistant failure of composite slabs is generally due to longitudinal slip between the profiled steel sheet and concrete. The main goal when designing sheets for composite slabs, consists of ensuring its effective composite behaviour; conceiving retention systems that achieve higher longitudinal slip strengths.To carry out these functions entrusted to steel sheet, i.e. permanent formwork and traction reinforcement, lots of design types are available, created on the basis of prior experience and which effectiveness has to be evaluated empirically.Current sheet designs show a repeating embossments pattern all along the span. Its function is to inhibit the longitudinal slip in a similar way than the reinforcing bar corrugations for concrete; however, their resistant mechanisms are quite different. In the case of the composite slabs, the embossments wedge effect transforms the slip to normal efforts that produce the transversal bending of the sheet and, sometimes, the connection loss.The profiling shape that defines the ribs of the slab, the embossment locations, its depth, length, etc. are some of the main parameters that significantly contributes to lock the slip.Currently, the design and optimization processes for the geometry, and also the checking of its effectiveness, are just empirically evaluated.In the same way, also the composite slabs calculation methods adopted by all national and international standards are based on experimental parameters, obtained from the test of reduced specimens. These tests attempt to reproduce the real behaviour conditions.The framework of this thesis is a research line devoted to improve the longitudinal shear connection between steel and concrete of the current designs as well as conceive innovative concepts that might achieve the permanent connection.Two main activities have been developed:- Experimental: reduced Pull-out tests and standard m-k bending tests, with the use of strain gauges technology.- Numerical: state a validated procedure for making parametrical 3D non-linear finite elements models to simulate the failure micro-mechanics due to longitudinal slip. Within the global aim of improving the knowledge and to strengthen the comprehension of the micro-mechanical behaviour of the composite slabs, this thesis approach the numerical and experimental analysis of the longitudinal slip failure micro-mechanics, achieving the following particular contributions:- Stating a procedure for creating non-linear 3D finite elements models to simulate the slip between steel sheet and concrete, by which the failure mechanics of several existing designs has been exactly described and analysed.- Analysis of the shear strength dependency on several physical and geometrical parameters, such as: friction coefficient, embossment depth, length, location, profiling angle, sheet thickness, etc., by means of the above said FEM procedure.- Evaluation, by FEM, of the distribution of longitudinal stresses in simple traction, for quantifying the stress shadows due to embossments.- Effect of the sheet surface conditions, prior to setting the concrete, in the longitudinal shear strength.- Distribution analysis of the longitudinal shear forces transmitted by the embossments all along the shear span. Strain gauges have been bonded to the free steel surface of several composite slabs, in different locations along the shear span.- General design recommendations. Pre-design, optimization and test of the new "T80" open-rib profile.This new "T80" profile is being manufactured, commercialized, and used in many outstanding buildings and skyscrapers, showing very good results in comparison to other existing open-rib designs.

[pt] As cargas concentradas em vigas de aço são freqüentemente encontradas na prática da engenharia civil. Nas situações onde o local de aplicação da carga é fixo, enrijecedores transversais de alma podem ser usados para aumentar a resistência, mas devem ser evitados sempre que possível por razões econômicas. Para cargas móveis, é fundamental conhecer a resistência última das almas não enrijecidas. Diversas teorias foram desenvolvidas para uma melhor formulação deste problema mas, ainda assim, o erro das fórmulas de previsão é superior a 20%. Duas são as causas desta dificuldade de se encontrar uma equação mais precisa: o grande número de parâmetros que influenciam o comportamento de uma viga sujeita a cargas concentradas, e o número insuficiente de dados experimentais presentes na literatura para o desenvolvimento de uma análise paramétrica completa. Se por um lado a criação de novos resultados experimentais é um processo que envolve tempo e dinheiro, os métodos numéricos utilizados para gerar novos dados ainda apresentam diferenças significativas. As redes neurais foram inspiradas na estrutura do cérebro, a fim de apresentarem características humanas como o aprendizado por experiência e a generalização de novos exemplos a partir dos apresentados. Estas características mostram a possibilidade da utilização das redes neurais no estudo de problemas complexos, de difícil resolução por programas convencionais, como a previsão da carga última de vigas de aço sujeitas a cargas concentradas. Este trabalho tem o objetivo de avaliar e investigar o comportamento estrutural de cargas concentradas, através de uma análise paramétrica que permita identificar a influência dos diversos parâmetros que controlam o problema. Para viabilizar esta análise, torna-se necessária a geração de novos dados. Desta forma, será investigada a possibilidade da aplicação das redes neurais na previsão da carga crítica de vigas sujeitas a cargas concentradas, a partir de um treinamento destas redes utilizando os resultados experimentais existentes na literatura. Uma revisão bibliográfica do problema foi feita, bem como uma avaliação criteriosa dos resultados a serem utilizados no treinamento das redes. Para a avaliação e/ou novo treinamento do modelo de redes neurais, também foi estudada a utilização de resultados numéricos gerados através do método de elementos finitos. Estas simulações numéricas foram executadas utilizando um sistema de interface desenvolvido neste trabalho para integrar programas de pré-processamento, análise e pós- processamento. As simulações numéricas encontradas na literatura também foram analisadas para avaliar sua incorporação ao conjunto de dados de treinamento de redes neurais. A partir da validação do modelo de redes neurais adotado, através de uma comparação dos resultados fornecidos pelas redes com os valores fornecidos pelas fórmulas de previsão existentes, uma análise paramétrica poderá ser executada dentro dos limites do treinamento das redes neurais. Estas redes poderão então ser utilizadas como uma nova ferramenta na previsão da carga crítica de vigas de aço submetidas a cargas concentradas. Os resultados obtidos neste trabalho poderão permitir, no futuro, o desenvolvimento de uma fórmula de projeto mais precisa. De posse desta nova fórmula, uma sugestão para sua incorporação em normas de projeto de estruturas de aço poderá ser feita, garantindo desta forma um dimensionamento mais seguro e econômico. / [en] Concentrated loads on steel beams are frequently found in structural engineering practice. In situations where the location of the load is fixed, traverse web stiffeners can be used to provide an adequate increased resistance, but for economic reasons should be avoided whenever possible. For moving loads, the knowledge of the unstiffened web resistance becomes imperative. Many theories were developed for a better understanding of the problem, however, a 20% error is still present in the current design formulas. A more accurate design formula for this structural problem is very difficult to be obtained, due to the influence of several interdependent parameters. On the other hand, creating new experimental results is very expensive and time consuming. As an alternative, numerical methods were used to generate new data but they still present significant differences. The neural networks were inspired in brain structure, to present human characteristics such as: learning from experience; and generalization of new data from a current set of standards. These characteristics demonstrate the possibility of using the neural networks to investigate complex problems which could not be solved by conventional programs, such as the forecasting of the ultimate strength of steel beams subjected to concentrated loads. The main objective of this work is to investigate the structural behavior of concentrated loads, by means of a parametrical analysis. This analysis can surely help to identify the influence of the several interdependent parameters. Thus, the possibility of using neural networks to generate new data is investigated. A literature survey of the problem is presented, as well as a critical evaluation of the experimental results to be used as the training data set of the neural networks. In order to evaluate or train the neural networks, the use of finite element simulations will be analyzed. These numerical simulations will be performed using a finite element method interface system which was developed to integrate the preprocessing, analysis and post-processing programs. The use of numerical results present in the literature is also analyzed and discussed. In order to validate the neural networks model, the results are compared with existing design formulas enabling the parametrical analysis to be executed. The neural networks model can also be used as a new tool to forecast the ultimate load of steel beams subjected to concentrated loads. / [es] Las cargas concentradas en vigas de acero son frecuentemente encontradas en la práctica de la ingeniería civil. En las situaciones donde el local de aplicación de la carga es fijo, enrijecedores transversales de alma pueden ser usados para aumentar la resistencia, mas deben ser evitados siempre que sea posible por razones económicas. Para cargas móviles, es fundamental conocer la resistencia de las almas no enrijecidas. Aunque diversas teorías han sido desarrolladas para obtener una mejor formulación de este problema, todavía el error de las fórmulas de previsión es superior al 20%. La dificuldad de encontrar una ecuación más precisa tiene dos causas: el gran número de parámetros que influyen en el comportamiento de una viga sujeta a cargas concentradas, y el número insuficiente de datos experimentales presentes en la literatura para el desarrollo de un análisis paramétrico completo. Si por un lado la creación de nuevos resultados experimentales es un proceso que lleva tiempo y dinero, los métodos numéricos utilizados para generar nuevos datos presentan diferencias significativas. Las redes neurales fueron inspiradas en la extructura del cerebro, con el objetivo de representar características humanas como el aprendizaje por experiencia y la generalización de nuevos ejemplos a partir de los presentados. Estas características indican la posibilidad de utilizar las redes neurales en el estudio de problemas complejos, de difícil resolución por programas convencionales, como la previsión de la carga de vigas de acero sujetas a cargas concentradas. Este trabajo tiene como objetivo evaluar e investigar el comportamiento extructural de cargas concentradas, a través de un análisis paramétrico que permita identificar la influencia de los diversos parámetros que controlan el problema. Para realizar este análisis, se hace necesario generar nuevos datos. De esta forma, se investigará la posibilidad de aplicar redes neurales en la previsión de la carga crítica de vigas sujetas a cargas concentradas, utilizando los resultados experimentales existentes en la literatura como conjunto de entrenamiento. Fue realizada una revisión bibliográfica del problema, así como una evaluación de los resultados a utilizar en el entrenamiento de las redes. Para la evaluación y/o nuevo entrenamiento del modelo de redes neurales, se estudió la utilización de resultados numéricos generados a través del método de elementos finitos. Estas simulaciones numéricas se ejecutaron utilizando un sistema de interface desarrollado en este trabajo para integrar programas de preprocesamiento, análisis y posprocesamiento. Las simulaciones numéricas encontradas en la literatura también fueron analizadas para evaluar su incorporación al conjunto de datos de entrenamiento de la red neural. A partir de la evaluación del modelo de redes neurales adoptado, se comparan los resultados obtenidos a través de la red neural con los resultados que arrojan las fórmulas de previsión existentes. Estas redes podrán ser utilizadas como una nueva herramienta en la previsión de la carga crítica de vigas de acero sometidas a cargas concentradas. Los resultados obtenidos en este trabajo podrán permitir, en el futuro, el desarrollo de una fórmula de proyecto más precisa. Ya con esta nueva fórmula, se podrá sugerir su incorporación en normas de proyecto de extructurasde acero, garantizando de esta forma un dimensionamento más seguro y económico.

[pt] Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação do método híbrido dos elementos de contorno a problemas da mecânica da fratura linearmente elástica. São apresentados os desenvolvimentos de várias formulações e os principais aspectos das implementações computacionais referentes a cada uma delas. A consistência mecânica do método híbrido dos elementos de contorno facilita sobremaneira a compreensão dos diversos fatores envolvidos em sua aplicação à mecânica da fratura. Isto ocorre porque o apelo físico do método garante a interpretação adequada dos problemas presentes na análise dos mais diversos fenômenos da mecânica do contínuo. A contribuição mais relevante deste trabalho consiste na determinação de maneira rápida e direta do fator de intensidade de tensão em estruturas bidimensionais da elasticidade plana. Os efeitos de abertura e deslizamento das faces da trinca são considerados a partir da introdução de uma solução fundamental hipersingular, cujo entendimento físico é facilitado devido à consistência variacional do método híbrido. É proposta a utilização de uma função de Green, referente à série de Williams, nos nós do modelo estrutural correspondentes às pontas das trincas. Esta sistemática introduz os fatores de intensidade de tensão, modos I e II, como incógnitas do problema, sendo obtidos a partir da resolução do sistema de equações provenientes do método. Durante todo o desenvolvimento, são mostrados vários exemplos que validam e comprovam a aplicabilidade das formulações propostas, demonstrando a potencialidade do método quando aplicado à mecânica da fratura. / [en] Aim of this work is the application of the hybrid boundary element method to problems of the linear elastic fracture mechanics. Several formulations are introduced and the most relevant aspects of computational implementation are discussed. The mechanical consistency of the hybrid boundary element method enables the adequate mathematical description of the stress field related to a cracked continuum. The main attempt of this dissertation is to develop a computationally simples and fast procedure for the determination of stress intensity factors in two- dimensional elasticity. The effects of opening and sliding of the crack surfaces are considered by means of a hipersingular stress function, which are dealt with adequately in the frame of the variational formulation. It is shown that the stress series proposed by Williams for the local field around a crack tip may be considered as a Green´s function. As a consequence, the stress intensity factors corresponding to both Modes I and II are obtained as primary unknowns of the problem. Several numerical examples are presented in order top validate the formulations proposed. This shows the potentiality of the hybrid boundary element method for dealing with problems of the fracture mechanics. / [es] Este trabajo tiene como objetivo principal la aplicación del método híbrido de los elementos de contorno a problemas de mecánica de fracturas linealmente elásticas. Se describen varias formulaciones y los principales aspectos de su implementación computacional. La consistencia mecánica del método híbrido de los elementos de contorno facilita la comprensión de los diversos factores involucrados en su aplicación a la mecánica de fracturas. Esto ocurre porque el caracter físico del método garantiza la interpretación adecuada de los problemas que se presentan en el análisis de los más diversos fenómenos de la mecánica del contínuo. La contribuición más relevante de este trabajo consiste en la determinación de manera rápida y directa del factor de intensidad de tensión en extructuras bidimensionales de elasticidad plana. Son considerados los efectos de abertura y deslizamiento de las caras de la trinca a partir de la introducción de una solución fundamental hipersingular, cuya comprensión física se facilita debido a la consistencia variacional del método híbrido. Se propone la utilización de una función de Green, de la serie de Williams, en los nodos del modelo extructural correspondiente a las puntas de las trincas. Esta sistemática introduce los factores de intensidad de tensión, modos I y II, como incógnitas del problema, y se obtienen a partir de la resolución del sistema de ecuaciones provenientes del método. Durante todo el desarrollo, se muestran varios ejemplos que evalúan y comprueban la aplicabilidad de las formulaciones propuestas, demostrando la potencialidad del método cuando se aplica a la mecánica de fracturas.

Esta investigación plantea descubrir hasta qué punto es factible comprar escoria de acero en reemplazo del material de agregado, mediante el análisis económico del transporte terrestre. La escoria de acero no es muy utilizada en Perú y no se conoce como índice el costo del flete en el costo total para las distintas regiones del Perú. Se plantearon 9 rutas desde las 3 plantas de acero en el Perú, 3 por cada una de ellas. Se iteró a ciudades cada vez más lejanas hasta que el costo de la escoria de acero tenga un precio similar al de los agregados. Se encontraron 6 rutas factibles, cubriendo casi toda la costa del Perú y algunas ciudades del altiplano. / This research proposes to discover to what extent it is feasible to buy steel slag to replace the aggregate material, through the economic analysis of ground transport. Steel slag is not widely used in Peru and it is not known how the cost of freight affects the total cost in the different regions of Peru. Nine routes were proposed from the 3 steel plants in Peru, 3 for each of them. Cities farther and farther away were iterated until the cost of steel slag is similar in price to that of aggregates. Six feasible routes were found, covering almost the entire coast of Peru and some cities in the highlands. / Trabajo de investigación

La presente tesis plantea el análisis de una nave industrial de acero, ubicada en el Complejo Industrial de Lurín en la ciudad de Lima; en la cual se planteó varios tipos de viga de alma abierta como son: Howe, Pratt, Viga en K, Viga en rombo, Warren con montantes y Warren, sometidas a las cargas presentes en la zona. En el capítulo 1 se presenta la formulación del problema, objetivos e hipótesis para validar la investigación. En el capítulo 2 se encuentra el marco teórico necesario para el desarrollo de esta investigación, con el fin de obtener las deflexiones, derivas, fuerzas axiales y pesos por área o ratios, para compararlos e identificar cuál de las armaduras trabaja mejor y consume menos material. En el capítulo 3 se plantea la metodología para conseguir los objetivos planteados que consiste: predimensionamiento, se identificó las cargas actuantes, las combinaciones de carga, se evaluó cada armadura, con el Software SAP 2000, con el cual se obtuvo la envolvente de cargas; con la carga viva se halló los desplazamientos y con la carga de sismo las derivas para cada modelo analizado. En el capítulo 4 expone los resultados del análisis, se comparó los límites de servicio y resistencia última de los elementos usados en cada modelo y a partir de ello se definió que estructura es óptima en relación a las demás vigas analizadas, considerando la normativa nacional e internacional; también se elaboró los planos de las armaduras analizadas y finalmente se presentan las recomendaciones. / This thesis presents the analysis of an industrial steel warehouse, located in the Lurín Industrial Complex in the city of Lima; in which several types of open web beam were proposed, such as: Howe, Pratt, K-beam, rhombus beam, Warren with studs and Warren, subjected to the loads present in the area. Chapter 1 presents the formulation of the problem, objectives and hypotheses to validate the research. Chapter 2 contains the theoretical framework necessary for the development of this research, in order to obtain the deflections, drifts, axial forces and weights per area or ratios, to compare them and identify which of the reinforcements works better and consumes less material. In chapter 3 the methodology to achieve the proposed objectives is presented, which consists of: predimensioning, the acting loads were identified, the load combinations, each reinforcement was evaluated, with the SAP 2000 Software, with which the load envelope was obtained; With the live load, the displacements were found and with the earthquake load, the drifts for each analyzed model. In Chapter 4, the results of the analysis were presented, the service limits and ultimate resistance of the elements used in each model were compared and from this it was defined which structure is optimal in relation to the other beams analyzed, considering national and international regulations ; the plans of the analyzed reinforcements were also prepared and the recommendations are finally presented. / Tesis

En la presente investigación realizada se evaluaron las propiedades físicas de los agregados, para el cual se ejecutó diseños de mezclas con la finalidad de determinar las propiedades mecánicas del concreto adicionado con viruta de acero fundido en porcentajes de 3% ,6% y 9% como reemplazo parcial del agregado fino. La finalidad de evaluar las propiedades mecánicas del concreto adicionado con viruta de acero fundido, es comprobar la resistencia a la compresión, tracción y flexión en los diferentes porcentajes y edades. Para los ensayos se realizaron diseños de concreto patrón y concreto con adición de viruta acero fundido, según la norma (ACI 211, 2009) para una resistencia a la comprensión de 210 kg/cm2. El estudio estimo la evaluación de las propiedades mecánicas del diseño de concreto patrón en estado fresco (temperatura, slump, peso unitario), y en estado endurecido (resistencia a la compresión, flexión y tracción), evaluación que se realizó también en el diseño de concreto con adición de viruta de acero fundido al 3%, 6% y 9%. Al finalizar los ensayos se observó que el diseño de estudio de concreto con adición de viruta de acero fundido aumenta su resistencia a la compresión, flexión y tracción. / In the present investigation carried out, the physical properties of the aggregates were evaluated, for which mixture designs were executed in order to determine the mechanical properties of the concrete added with molten steel shavings in percentages of 3%, 6% and 9% as partial replacement of fine aggregate. The purpose of evaluating the mechanical properties of concrete added with molten steel shavings is to check the resistance to compression, traction and bending in the different percentages and ages. For the tests, designs of standard concrete and concrete with addition of cast steel shavings were made, according to the (ACI 211, 2009) standard for a resistance to compression of 210 kg / cm2. The study estimated the evaluation of the mechanical properties of the pattern concrete design in the fresh state (temperature, slump, unit weight), and in the hardened state (resistance to compression, bending and traction), evaluation that was also carried out in the design of concrete with addition of 3%, 6% and 9% cast steel shavings. At the end of the tests, it was observed that the concrete study design with the addition of molten steel shavings increases its resistance to compression, bending and traction. / Tesis

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal demostrar que, mediante la incorporación de la fibra de acero Dramix 4D, es posible mejorar el comportamiento mecánico del paquete estructural del pavimento rígido en la Av. Los Héroes, en el tramo entre la Av. Miguel Iglesias y la Av. 26 de noviembre. Este sector presenta un alto tránsito de vehículos, al ser una importante zona comercial y también una arteria principal de la ciudad capital. Esta vía, en la actualidad, presenta una carpeta asfáltica en pésimas condiciones y que, al ser analizado por el método del PCI obtuvo una categoría de “Fallado”, considerándose la reconstrucción del mismo. Para ello se realizó el diseño de dos pavimentos rígidos y sus respectivas mezclas de concreto. El primero, mediante la metodología AASHTO (1993) y el segundo a través del software Dramix Pro, que permitió la incorporación de la fibra de acero Dramix 4D. Se evaluó el comportamiento mecánico del concreto de ambos diseños con ensayos de compresión y flexión en vigas normalizadas, obteniendo resultados favorables con mejoras significativas de 12% y 13% tanto ambas características respectivamente. Por último, se evidenció que la utilización de este tipo de refuerzo en el proyecto beneficiaría al proyecto generando un impacto positivo en el costo del proyecto de 0.3%, además de mejorar la operatividad durante la ejecución y en la calidad del producto final del proyecto. / The main objective of this research work is to demonstrate that, through the incorporation of Dramix 4D steel fiber, it is possible to improve the mechanical behavior of the structural package of the rigid pavement in Los Héroes Avenue, in the stretch between Miguel Iglesias Avenue and November 26th Avenue. This sector presents a high traffic of vehicles, being an important commercial area and also a main artery of the capital city. This road, at the present time, presents an asphalt folder in very bad conditions and that, when being analyzed by the method of the PCI obtained a category of "Failed", being considered the reconstruction of the same one. For this purpose, two rigid pavements and their respective concrete mixtures were designed. The first one, through the AASHTO methodology (1993) and the second one through the Dramix Pro software, which allowed the incorporation of the Dramix 4D steel fiber. The mechanical behavior of the concrete of both designs was evaluated with compression and bending tests in standardized beams, obtaining favorable results with significant improvements of 12% and 13% both characteristics respectively. Finally, it was evidenced that the use of this type of reinforcement in the project would slightly benefit the project generating a positive impact in the cost of the project of 0.3%, besides improving the operativity during the execution and in the quality of the final product of the project. / Tesis

En los proyectos de infraestructura vial, se contemplan imprevistos debido a la presencia de suelos arcillosos. La causa principal de estos problemas se debe a sus malas características mecánicas, la cual puede ser medida mediante el ensayo de california bearing ratio (CBR). Esto puede ocasionar que la vida útil de la carretera se vea reducida, además, la mala calidad de la subrasante podría ocasionar mayor necesidad de mantenimientos. Sin embargo, diversos estudios concuerdan que, al mezclar escoria de acero blanca con los suelos arcillosos, se logra aumentar los valores del CBR. Esta investigación, aplica la estabilización del suelo de la ruta N°LI-810 con trayectoria: Emp.PE-3N (Quiruvilca) – Bandurria con escoria de acero blanca de SIDERPERU. Se utilizaron tres diferentes porcentajes de escoria blanca según al peso de la muestra (7.5%, 15% y 22.5%) en el ensayo de CBR. Los ensayos de laboratorios brindaron resultados favorables con el aumento de la capacidad de soporte (CBR). Analizando los efectos de la estabilización, se determinó que el 10% de escoria de acero blanca según el peso de la muestra, es el porcentaje optimo que logra aumentar su CBR a un 3% (porcentaje mínimo establecido por el Ministerio de Transporte y Comunicaciones) y transformarlo de una subrasante inadecuada a una subrasante pobre que se pueda utilizar con fines viales. / In road infrastructure projects, contingencies are contemplated due to the presence of clay soils. The main cause of these problems is due to its poor mechanical characteristics, which can be measured by the California bearing ratio (CBR) test. This can cause the useful life of the road to be reduced, in addition, the poor quality of the subgrade could cause a greater need for maintenance. However, various studies agree that, by mixing white steel slag with clay soils, it is possible to increase the CBR values. This research applies the stabilization of the soil of route N ° LI-810 with trajectory: Emp.PE-3N (Quiruvilca) - Bandurria with white steel slag from SIDERPERU. Three different percentages of white slag were used according to the weight of the sample (7.5%, 15% and 22.5%) in the CBR test. Laboratory tests provided favorable results with increased bearing capacity (CBR). Analyzing the effects of stabilization, it was determined that 10% of white steel slag according to the weight of the sample, is the optimal percentage that manages to increase its CBR to 3% (minimum percentage established by the Ministry of Transportation and Communications) and transform it from an unsuitable subgrade to a poor subgrade that can be used for highway purposes. / Trabajo de investigación

Los diversos tipos de pavimentos de concreto están expuesto a esfuerzos de flexión y tracción. Debido a que el concreto simple presenta una baja resistencia a este tipo de esfuerzos, ocasionando fallas durante su vida útil, es pertinente analizar nuevos compuestos en la mezcla del concreto. La fibra de acero adicionada al concreto es un material que mejora la resistencia a compresión, flexión y tracción; ya que, crea puentes de adherencia que evitan la propagación de grietas. Los métodos utilizados para evaluar las variables relacionadas a los pavimentos rígidos se basaron en las normas técnicas peruanas y diversas organizaciones de los Estados Unidos. El enfoque de estudio fue analizar la influencia de la fibra de acero como material de refuerzo del concreto para reducir el espesor de pavimentos rígidos de mediano tránsito. Se calculó que la fibra metálica utilizada incrementa la resistencia a la compresión luego de los veintiocho días de fraguado. Del mismo modo la fibra metálica utilizada incrementa el módulo de rotura. Estos resultados reducen el espesor del pavimento en casi su tercera parte. Las implicaciones se basan brindar una referencia para el proceso de diseño de pavimento rígido utilizando los materiales evaluados. / Different kinds of concrete pavements are exposed to flexural and traction stresses. It is pertinent to analyze new types of components for the concrete mixture due to its low capacity of resistance to the mentioned stresses. It has been shown that steel fiber can be added to the concrete mixture to improve the resistance to compression, flexural and traction efforts because it creates adhesion bridges, avoiding crack propagation. The methods used to evaluate the variables related to rigid pavements where based on diverse parameters of United States of America and Peru from various organizations. The focus of the study was to analyze the influence of the steel fiber reinforced concrete as a reinforcement material in rigid pavements of medium transit. It was calculated that the steel fiber applied, increases the resistance to compression after twenty-eight days of drying. Also, it has been found that the application of steel fiber increases the rupture modulus. The results show that the thickness of the rigid pavement is significantly reduced. The results propose a guideline to the process of designing a rigid pavement utilizing added materials in the concrete mixture. / Tesis