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Ingeniero Civil / Los lugares más alejados que evidenciaron licuación durante el Terremoto del Maule Mw 8,8 de 2010 son la Playa Calcurrupe, en el Lago Ranco, y la localidad de Las Cascadas en el Lago Llanquihue, a 280 y 350 km de la zona de ruptura, respectivamente, superando el límite de licuación propuesto por Ambraseys (1988). Este trabajo evalúa el potencial de licuación de las zonas afectadas utilizando metodologías no invasivas de terreno, de laboratorio y numéricas. La metodología no invasiva de terreno considera el uso determinístico de la velocidad de onda de corte Vs de Andrus & Stokoe (2000), y el uso probabilístico de Kayen et al. (2013). En laboratorio, se obtienen las curvas de resistencia cíclica de muestras superficiales usando la metodología simplificada de Seed et al. (1975). La metodología numérica considera el uso del software de elementos finitos OpenSees® para estudiar el aumento de presiones de poro y los cambios en esfuerzos efectivos por la propagación de ondas de corte en una columna de suelo representativa de los sitios. Los resultados de este trabajo sugieren que la aproximación mediante Vs es capaz de predecir lo observado en terreno, aun cuando es la metodología más cuestionada para establecer el potencial de licuación; la metodología de Seed et al. (1975) sólo predice la ocurrencia de licuación para altas aceleraciones superficiales (0,18 g) lo que se explica por el comportamiento dilatante de las muestras en laboratorio; el modelamiento numérico muestra una significativa amplificación sísmica, sin evidenciar licuación, siendo el modelo constitutivo sensible a la permeabilidad y a los parámetros del modelo.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Geotécnica / Los altos niveles de producción de cobre en la actualidad, junto con la baja ley de los yacimientos, hacen que se generen cantidades importantes de desechos llamados relaves. El almacenamiento de grandes volúmenes de relaves obliga al estudio del comportamiento tanto estático como sísmico de este material, de manera de asegurar la estabilidad mecánica de las presas de relaves. En este contexto es de gran importancia estudiar la resistencia de los relaves frente al fenómeno de licuación, materia del presente trabajo. Diversos estudios han mostrado que el nivel de presión de confinamiento afecta la resistencia cíclica de arenas, proponiéndose el factor de corrección Kσ. Análogamente, se ha observado que el nivel de corte estático inicial también afecta la resistencia cíclica, a raíz de lo cual se ha introducido el factor de corrección Kα. Sin embargo, el efecto acoplado de ambas variables, que corresponde a la condición real de terreno, no ha sido debidamente investigado. Consecuentemente, mediante ensayos triaxiales cíclicos no drenados consolidados tanto isotrópicamente como anisotrópicamente, se ha estudiado el efecto conjunto de ambas variables en la resistencia cíclica de arena de relaves, para distintos niveles de densidad relativa inicial. Los resultados obtenidos del efecto acoplado de la presión de confinamiento y el corte estático en la resistencia cíclica de arena de relaves, se han resumido a través del parámetro Kσα. Este factor se presenta gráficamente con la intención de advertir donde la combinación de presión de confinamiento y corte estático inicial (en términos del parámetro α) tiene efectos positivos o negativos en la resistencia cíclica de arena de relaves. El análisis de datos indica una sobrestimación de la resistencia al usar el producto de los factores por separado (Kσ x Kα), en comparación al uso del factor acoplado Kσα, para cada una de las densidades estudiadas. Los resultados experimentales muestran que existe en definitiva dos modos de desarrollo de deformaciones. Por un lado, está el caso donde la probeta claramente exhibe deformaciones axiales cíclicas, identificándose la falla por un nivel de deformación entre los peaks de compresión y extensión. Por otro lado, está la condición de una reducida deformación cíclica, pero un marcado desarrollo de deformación acumulada hacia la zona en compresión, identificándose la falla por el nivel de deformaciones máximo acumulado. Cada uno de estos modos depende de la combinación de densidad relativa, presión confinante, corte estático y nivel de solicitación cíclica.

La presente investigación tiene como propósito realizar la evaluación del potencial de licuefacción de suelos en las zonas costeras de Lambayeque y Mórrope, Lambayeque, teniendo en cuenta los suelos granulares que presentan al ser sometidas a un sismo. Habiendo encontrado en diversas partes del mundo la presencia de este fenómeno, respalda la importancia del presente proyecto. Para determinar cuan potencial es nuestra zona de estudio a ser licuable, se realizaron Sondajes Eléctricos Verticales (SEV’s), para establecer una zonificación adecuada. Así mismo, se realizaron Ensayos de Penetración Estándar (SPT), Granulometría, Contenido de humedad, Límites de Atterberg, Peso volumétrico, Peso específico, etc, determinando las propiedades físicas del suelo. Tomando como base de análisis las normas contenidas en el R.N.E (E-030 Diseño Sismorresistente y E-050 Suelos y Cimentaciones), la presente investigación brinda una metodología para evaluar el potencial de licuefacción, permitiéndonos identificar y delimitar las zonas potencialmente altas a ser licuables. De igual manera, brinda Métodos de mitigación a la licuefacción de suelos, para prevenir posibles daños que una obra civil pueda llegar a sufrir a causa de este fenómeno.

El presente trabajo tuvo como finalidad realizar el estudio del potencial de licuefacción de suelos en las zonas costeras del centro poblado Lagunas y Cherrepe en la Provincia de Chiclayo. Para determinar el potencial de licuefacción se realizó ensayos de campo, laboratorio y gabinete. En campo se realizaron los ensayos de Sondaje Eléctrico Vertical (SEV) y Penetración Estándar (SPT); en laboratorio se realizaron los ensayos de Granulometría, Contenido de Humedad, Límites de Atteberg, Clasificación SUCS y otros; y en gabinete se realizó las metodologías para evaluar el potencial de licuefacción de acuerdo a los resultados obtenidos en campo y laboratorio. Se consideró como base de análisis las normas contenidas en el R.N. E (E-030 Diseño Sismorresistente y E-050 Suelos y Cimentaciones). Los resultados del ensayo SPT, SEV y de los estudios de mecánica de suelos reflejaron que la zona de estudio presento en un 90 % suelos SP, SC Y CL; y un 10% GP-GM Y GC. Dichos suelos al ser evaluados mediante metodologías de Nceer 1998 y Tokimatsu-Iwasaka presentaron licuefacción para sismos de 6,5 Mw y 7.5 Mw. Por lo que se recomienda tener en cuenta el fenómeno de licuefacción de suelos tanto para el desarrollo urbano como para los proyectos propuestos para las zonas de estudio.

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.

Debido a que la licuación de suelos es un fenómeno que ocurre en varias partes del Perú, surge la necesidad de emplear métodos de análisis de licuación de suelos. Sin embargo, son muy numerosos, por lo que una comparación entre estos es útil para determinar si uno u otro resulta más conveniente dado un cierto escenario particular. Por tanto, el objetivo de este trabajo de investigación es el de realizar un análisis comparativo entre cuatro métodos de licuación de suelos. Específicamente, se busca presentar los cuatro métodos seleccionados, evaluar el potencial de licuación para un suelo dado y comparar los resultados obtenidos y parámetros empleados. Los métodos seleccionados fueron los de: R.W. Boulanger e I. M. Idriss (2014), Kayen R. et al. (2013), Eurocódigo 8 – AENOR (2011) y Cetin et al. (2016). El caso de estudio será para un suelo ubicado en territorio peruano, en específico, en la ciudad de Juliaca en Puno, y para dos sismos: uno esperable en la zona y otro cuya ocurrencia es muy improbable. Se analiza de esta manera para observar cómo varían los métodos con la magnitud y aceleración de un sismo. En este análsis comparativo se encuentra que el método de Cetin et al. (2016) es el más confiable de utilizar, por ser el que considera más variables; mientras que el del Eurocódigo 8 – AENOR (2011) es el más práctico de usar al ser parte de una norma. Además, para sismos fuertes (factores de seguridad de licuación bajos) los métodos tienden a asemejarse para estratos licuables y las curvas basadas en el número de golpes N del ensayo SPT tienen la misma forma, a diferencia del método que emplea la velocidad de ondas de corte. La variabilidad de las propiedades del suelo utilizado, complican el análisis de resultados final en cuanto a la búsqueda de relaciones. Sin embargo, es posible obtener diferencias numéricas cuantificables y cualitativas entre cada uno de los métodos.

El pasado terremoto del 27/02/2010 de magnitud Mw 8,8, afectó una extensa zona de Chile central. Dentro de las zonas que presentaron daño, se cuentan las comunas de Buin y Paine de la Región Metropolitana. Tras el sismo se generaron cuantiosos estudios, de diversas disciplinas, orientados a complementar el conocimiento del comportamiento sísmico de los suelos. En el marco anterior, el presente trabajo de título pretende ser uno de los tantos aportes, teniendo como objetivo general definir las unidades geológicas relacionadas con la respuesta sísmica observada en las comunas de Buin y Paine. A través de la clasificación del relleno cuaternario según su respuesta sísmica, se busca proveer de información útil a las autoridades para la planificación territorial de la zona. Para tales efectos, el estudio contempla el análisis geológico del relleno cuaternario y la evaluación de frecuencias fundamentales del suelo, mediante el método Nakamura, sumado a la incorporación de antecedentes de daños a través de la observación en terreno y estudios de intensidades. En el área de estudio se reconocen depósitos aluviales, fluviales y coluviales, constituidos principalmente por intercalaciones de gravas en matriz areno-limo-arcillosa, con variaciones de su granulometría y espesor. En base a la granulometría dominante y a la geomorfología, se definen unidades geológicas. En la definición de estas unidades se considera la información obtenida de pozos y calicatas disponibles. Los daños más severos, producto del terremoto del 2010, ocurrieron principalmente en las localidades de Valdivia de Paine, Rangue, Abrantes, Pintué y Champa. El daño en estas tres últimas localidades, se asocia a procesos de licuefacción. En cuanto a los resultados obtenidos mediante la técnica de Nakamura, se muestran tres dominios con diferentes tipos de señales: (a) señal plana, ausencia de pico; (b) tres picos de amplitud variable, en las frecuencias 0,5, 2,0 y 5,0 Hz y (c) dos picos de amplitud media, entre las frecuencias de 1,0 y 2,0 Hz. Finalmente, con los resultados obtenidos se distinguieron cuatro zonas de diferente respuesta sísmica: (1) Buena respuesta sísmica: asociada a depósitos principalmente compuestos de gravas, con señales correspondientes al dominio (a); (2) Regular respuesta sísmica: asociada a depósitos coluviales y de ceniza, caracterizadas por una señal correspondiente a los dominios (a) y (c); (3) Mala respuesta sísmica: asociada a depósitos fluviales y de remoción en masa, y (4) Mala respuesta sísmica – suelos potencialmente licuables: asociada a depósitos constituidos por arenas y sedimentos finos con nivel freático somero, relacionadas al dominio de señal (b). Esta última presentó fenómeno de licuefacción en ciertas localidades.

El presente trabajo de investigación surge para dar una respuesta alternativa a las tecnologías actuales de eliminación y/o aprovechamiento de los subproductos de origen animal (SANDACH) y revalorizar estos subproductos. Los residuos cárnicos generados en los mataderos, en los procesados de alimentos y los animales que fallecen en las granjas son considerados SANDACH y están sujetos a una legislación estricta que regula su manipulación y gestión. Entre otros aspectos, la legislación clasifica a los subproductos según su potencial peligrosidad y define los posibles usos y gestión como residuos. Los de mayor peligrosidad (Categoría 1) deben ser incinerados, enterrados previa esterilización y marcado o utilizados en la producción de biodiesel, biogás o en procesos de combustión. Los subproductos de peligrosidad media (Categoría 2), además de los usos anteriores, pueden aprovecharse para fabricar abono y sólo los SANDACH de baja peligrosidad (Categoría 3) pueden transformarse mediante renderizado en piensos para animales de compañía y animales de peletería. Esta tesis estudia la viabilidad del proceso de obtención de bio-combustible mediante licuefacción hidrotérmica de los subproductos de origen animal y de sus productos de renderizado. La tesis está estructurada en tres partes. La primera parte brinda una visión general de los subproductos de origen animal en la actualidad (Capítulo 1) así como una introducción a los fundamentos de la conversión de biomasa y la licuefacción hidrotérmica (Capítulos 2 y 3). La segunda parte describe el proceso experimental llevado a cabo a escala laboratorio (Capítulo 4), los estudios comparativos realizados entre licuefacción hidrotérmica y pirólisis de SANDACH y productos de renderizado (Capítulo 5), y el análisis de la influencia de los parámetros de reacción para la licuefacción de esta materia prima (Capítulos 6 y 7). La tercera y última parte de este trabajo presenta los estudios relacionados con el escalado a planta piloto (Capítulo 8) y la evaluación del análisis de ciclo de vida y costes del proceso (Capítulo 9). Este trabajo de tesis es altamente interdisciplinario por ser una combinación de ingeniería química, química orgánica, inorgánica, física y analítica.