UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
“INFLUENCIA
DE LA PROFUNDIDAD Y DISTANCIA HORIZONTAL DE UNA CARGA
PUNTUAL Y CARGA POR UNIDAD DE AREA DISTRIBUIDA UNIFORME, EN EL CALCULO DEL ESFUERZO GENERADO POR DICHAS CARGAS ( )”
PRESENTACIÓN Es grato dirigirme para presentar el siguiente siguiente plan de tesis a fin de que usted pueda evaluar cuanto fue el grado de investigación, responsabilidad y de empeño realizado en la elaboración del plan de tesis ,el trabajo realizado tubo como fuentes fuentes la información de de las páginas web, libros y tesis realizadas con con similitud en temas a las que se han recurrido con el fin de obtener un mejor entendimiento y comprensión con respecto al planteamiento y programación de lo que será un trabajo de investigación para obtener el título profesional de Ingeniero Civil. EDWARD RAMOS CARREÑO
Contenido CAPITULO I ....................................................................................................................................................................9 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................................................9 1.1 DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA. ................................................. ................................9 1.2.-DELIMITACION DE LA INVESTIGACION ...................................................................................................10 1.3.-FORMULACION DEL PROBLEMA ...................................................... ......................................................... 10 1.3.1.-PROBLEMA PRINCIPAL ........................................................................................................................10 1.3.2.-PROBLEMAS SECUNDARIOS ..................................................... ......................................................... 10 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION ..........................................................................................................10 1.4.1
OBJETIVO GENERAL ..........................................................................................................................10
1.4.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS ...................................................................................................................11 1.5 JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION ..................................................................11 1.5.1.-JUSTIFICACIÓN TÉCNICA ....................................................................................................................12 1.5.2.-JUSTIFICACIÓN SOCIAL .......................................................................................................................12 1.5.3.-JUSTIFICACIÓN POR VIABILIDAD ......................................................................................................12 1.5.4.-JUSTIFICACIÓN POR RELEVANCIA .................................................... ...............................................13 1.6.-LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ...................................................................................................13 CAPITULO II .................................................................................................................................................................13 MARCO TEORICO. .....................................................................................................................................................13
4.3.2. INSTRUMENTOS. ....................................................................................................................................24 CAPITULO V ................................................................................................................................................................24 ADMINISTRACION DEL PROYECTO DE INVESTIGACION ..............................................................................24 5.1. ASIGNACION DE RECURSOS. ....................................................................................................................24 5.2. PRESUPUESTO. .............................................................................................................................................25 5.2.1. PERSONAL BIENES Y SERVICIOS .....................................................................................................25 5.3. CRONOGRAMA ...............................................................................................................................................26 FUENTES DE INVESTIGACION ..............................................................................................................................27
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA. El problema radica en, ¿a qué profundidad el ingeniero encargado de estudiar el suelo, va a efectuar el estudio de mecánica de suelos?, teniendo en la superficie una carga puntual (como una torre, obelisco, etc.) o una carga por unidad de área uniformemente distribuida (como un edificio, un reservorio, un terraplén, etc.). Normalmente cuando se efectúa un estudio de mecánica de suelos, uno se guía con la Norma E 050.como se ve en la figura N° 01, donde: Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del
terreno o desde el nivel del piso terminado, hasta el fondo de la cimentación, la que resulte menor. z = 1,5 B ; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área.
1.2.-DELIMITACION DE LA INVESTIGACION Espacial. - Zona de Huayocari-Urubamba Temporal. - 2017. Cuantitativa. -10 muestras
1.3.-FORMULACION DEL PROBLEMA 1.3.1.-PROBLEMA PRINCIPAL
¿A qué profundidad y a que distancia máxima la carga puntual y superficial impuesta se disipa hasta considerarla despreciable en los suelos ubicados en el distrito Huayocari-Urubamba?
1.3.2.-PROBLEMAS SECUNDARIOS
¿A qué profundidad máxima la carga puntual impuesta se disipa
considerarla despreciable en los suelos ubicados en la población de HuayocariUrubamba.
1.4.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS
Establecer a qué profundidad la carga puntual, impuesta en la superficie del terreno, se disipa hasta considerarla despreciable (10% de la carga) en los suelos ubicados en la población de HuayocariUrubamba?
Establecer a qué profundidad la carga por unidad de área, impuesta en la superficie del terreno, se disipa hasta considerarla despreciable (10% de la carga) en los suelos ubicados en la población de Huayocari-Urubamba?
Establecer a qué distancia horizontal la carga puntual, impuesta en la superficie del terreno, se disipa hasta considerarla despreciable (10% de la carga) en los suelos ubicados en la población de HuayocariUrubamba?
También es importante porque:
Es una alternativa de investigación en el campo de la Geotecnia, con fines de averiguar con precisión a que profundidad y a que distancia se deberían hacer los estudios de suelos para una edificación cualquiera tomando en cuenta el suelo de nuestra región.
Es generador de nuevas investigaciones, analizando los procesos de cálculo y haciéndolos más sistematizados y proponiendo ensayos más sofisticados y económicos
1.5.1.-JUSTIFICACIÓN TÉCNICA Este estudio se justifica porque nos enteraríamos hasta que profundidad serían los estudios, ya que a profundidades mayores estaríamos gastando tiempo, esfuerzo y dinero que serían en vano y por el contrario si hacemos estudios muy superficiales, estaríamos arriesgando el buen comportamiento de las
UAP y consultas al asesor y también se cuenta con los medios económicos para realizar esta investigación. 1.5.4.-JUSTIFICACIÓN POR RELEVANCIA El estudio se hace importante porque se quiere beneficiar a la mayor cantidad de personas entre dueños de edificaciones, contratistas, ingenieros residentes, en general se quiere mejorar la calidad de los estudios de mecánica de suelos en nuestro medio. 1.6.-LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN Para la realización y comprobación de las hipótesis de esta investigación de proyecto de tesis las únicas limitaciones son: No se utilizará el equipo pesado para conseguir la instalación de las columnas de grava, se hará a escala en miniatura. Se adecuará un ensayo de corte directo en campo para poder calcular la cohesión y el ángulo de fricción interna del suelo en estudio.
CAPITULO II
en modelos de diferencias finitas utilizando el programa de cómputo FLAC-3D. La carga de colapso o última calculada con el procedimiento anterior, se comparó con resultados de zapatas con desplante superficial reportados en la literatura técnica; la comparación mostró resultados similares y como consecuencia el procedimiento se aplicó en el cálculo de la carga de colapso de las celdas de cimentación. Este procedimiento se basa en los conceptos del teorema del límite superior de la teoría de la plasticidad, en los vectores de velocidad de deformación que definen el mecanismo de falla del análisis de diferencias finitas y en la trayectoria esfuerzo-deformación obtenida de cada análisis. Los mecanismos de falla por carga vertical sostenida que desarrollan las celdas de cimentación son general, de transición y de punzonamiento; en función de la profundidad de empotramiento de los muros perimetrales. El mecanismo de falla generado por carga seudo-estática (carga vertical sostenida, momento de volteo y cortante basal; donde el momento y el cortante basal tienen la misma dirección) es rotacional-traslacional. En un ejemplo se muestra el procedimiento de análisis simplificado propuesto,
una mayor capacidad para resistir las cargas transmitidas por cabrias de perforación. El proceso constructivo de esta fundación utiliza un tubo de inyección, por el cual también se introduce agua, para remover el suelo con el fin de crear una cavidad a la profundidad deseada. Posteriormente, esa cavidad se rellenará con concreto, para formar un bulbo de fundación. Para el diseño del bulbo, se deben realizar una serie de análisis, comenzando por estimar la capacidad portante, luego se chequea la estabilidad de la cavidad a construir, tanto por cargas verticales como por el levantamiento del fondo de la excavación, y por último se verifica si dicha fundación, puede resistir estructuralmente la flexión, el corte y el punzonado que genera el pedestal sobre la fundación. También será evaluada la estabilidad del tubo de inyección, que hará las veces de fuste para transmitir las cargas desde la superficie hasta el bulbo. El mismo será chequeado por cargas axiales y como una columna esbelta. Como parte del alcance del presente trabajo, una vez evaluado cada uno de los puntos se t endrá el diseño para las distintas condiciones utilizadas y se hará una comparación con los pilotes a fricción, que cumplan con las mismas
Estructura, son menores a los que se obtienen de modelaciones que consideran la base empotrada, tomando como punto de partida el modelo dinámico publicado por D.D. Barkan – O.A. Savinov . Esta demostración se llevó a cabo con el uso de la herramienta estadística conocida como la Prueba Chi Cuadrado, comúnmente usada para validar hipótesis. Para obtener una muestra significativa se tomaron en cuenta la fuerza axial, fuerza cortante y momento flector de doce (12) modelaciones de una edificación bajo diferentes condiciones. Tales condiciones están relacionadas con cambios de zona sísmica, cambios de porcentaje de amortiguación del concreto armado y cambios de tipos de análisis sísmicos. Las zonas sísmicas consideradas en las modelaciones fueron la zona 3 (Lima) y la zona 2 (Junín), los porcentajes de amortiguamiento usados en las modelaciones fueron de 2% y 5%. Cabe resaltar que para considerar el 2% de amortiguamiento para el concreto se tomó como base el trabajo realizado por Flores Escalante, titulado “Rediseño del módulo típico del colegio emblemático Joaquín Capelo utilizando un 2% de amortiguamiento para el concreto armado en la dirección aporticada”. Y por último los tipos de análisis sísmicos que se
En la Fig. 2-1 se muestran estas curvas.
Fig. 2-2 Relación aproximada entre el lado de una fundación cuadrada y el asentamiento para una misma carga por unidad de área según Terzaghi (1967). En la práctica, la magnitud del asentamiento de zapatas en arena no puede ser estimada en base a resultados de ensayos de laboratorio en especímenes de suelo. Sin embargo, puede ser estimado en forma aproximada por medio de reglas semi-empíricas basadas en parte en la relación observada entre asentamiento y el resultado de ensayos en terreno. De acuerdo con esto, los
asentamiento de una zapata de 1 pie2 (929 cm2) sujetas a la misma carga por unidad de área. La curva (a) es para condiciones habituales. La Curva (b) representa la posible relación para arenas sueltas. La curva (c) representa arenas con bajo contenido orgánico. En 2.4 se profundiza un poco más en el origen de estas relaciones y se discute su importancia en la práctica habitual. Sin embargo, es importante mencionar que la profundidad significativa depende no solo del tamaño de la zapata y de la carga que soporta, sino que también depende en gran parte del perfil del suelo y de las propiedades físicas de los suelos que constituyen los estratos individuales. Si el módulo tangente inicial del suelo aumenta con la profundidad bajo la zapata, la profundidad significativa podría incluso ser menor que el ancho B0 de la zapata. Por otro lado, si el suelo bajo la zapata se hace más blando con la profundidad, la profundidad significativa podría ser igual a varias veces B0. En suelos, el aumento de la presión de confinamiento que se produce con la profundidad bajo la superficie provoca un aumento de la rigidez y de la resistencia. En arenas este aumento es un factor importante en la determinación del comportamiento de las fundaciones.
razonable entonces postular que el a sentamiento de una zapata, δ, en arena varía según la raíz cuadrada del ancho de la zapata (ASCE, 1965), B. es decir: δ = C·I·p·(B)1/2
Ec. 2-1
donde C es una constante de proporcionalidad que depende de la densidad relativa de la arena, I es un factor de influencia que depende de la forma de la zapata y p es la carga distribuida promedio en la base de la zapata. La influencia de la profundidad en las propiedades de la arena se discute en mayor detalle en 2.5. La relación entre las características de esfuerzo – deformación del suelo y la presión de contacto en la base de una zapata perfectamente rígida no es para nada simple. Si la zapata no es rígida, la relación se hace aún más complicada. Por lo tanto, incluso una evaluación aproximada de la distribución de la presión real de contacto es bastante compleja. Es por esto que sin algún conocimiento acerca de la presión de contacto, las zapatas o losas de fundación no pueden
análisis estructural de fundaciones. Un gráfico de q versus δ obtenido de ensayos de placa de carga luce cualitativamente como se muestra en la Fig. 2-5. Si este tipo de curva es utilizada para obtener Ks según la Ec. 2-2, es evidente que el valor depende de la localización de las coordenadas q y δ dentro del gráfico .
2.3 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS Todos los términos a ser usados en la investigación, así como los conceptos que requieran ser detallados, serán definidos en forma precisa y concisa, para dar a conocer un vocabulario necesario para alcanzar un entendimiento austero como mínimo para cualquier persona interesada por el trabajo. 1. CARGA PUNTUAL. -Carga que actúa sobre un área muy pequeña o un punto muy concreto de una estructura. También llamada carga concentrada.
CAPITULO III HIPOTESIS Y VARIABLES 3.1 HIPOTESIS DE LA INVESTIGACIÓN. 3.1.1 HIPOTESIS GENERAL La carga puntual y la carga por unidad de área, impuesta en la superficie del terreno, se disiparía hasta considerarla despreciable a medida que aumenta la profundidad y la distancia horizontal en los suelos ubicados en la población de Huayocari-Urubamba.
3.1.2 HIPOTESIS SECUNDARIAS
La carga puntual impuesta en la superficie del terreno, se disiparía hasta considerarla despreciable (10% de la carga) a medida que aumenta la profundidad en los suelos ubicados en la población de
3.2.2 VARIABLE DEPENDIENTE De la hipótesis principal: Propiedades físico y mecánicas del suelo De la hipótesis secundaria: esfuerzo generado por cargas sobre la superficie y el esfuerzo efectivo.
CAPITULO IV. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION 4.1. DISEÑO DE INVESTIGACION 4.1.1. TIPO DE INVESTIGACION La investigación presente titulada: “INFLUENCIA DE LA PROFUNDIDAD
Y DISTANCIA DE UNA CARGA PUNTUAL Y CARGA DISTRIBUIDA POR UNIDAD DE AREA EN EL CALCULO DEL ESFUERZO GENERADO POR DICHAS CARGAS (σz)” es una INVESTIGACION APLICADA, porque intenta resolver un problema práctico y además hace uso de conocimiento existente actual para lograr este objetivo.
4.2. POBLACION Y MUESTRA DE LA INVESTIGACION. 4.2.1. POBLACION. La población de la investigación es en Huayocari-Urubamba. 4.2.2. MUESTRA. La muestra representativa con la cual se trabajará en la zona de Huayocari-Urubamba -Cusco. En total 20 muestras que se ensayarán en el laboratorio, con muestras tomadas en diferentes profundidades 1m, 2m, 4m, 6m y 8m, y diferentes distancias 2m, 4m, 6m, 8m y 10 m .
4.3. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS. 4.3.1. TECNICAS. El procedimiento que se usará será el de OBSERVACIÓN 4.3.2. INSTRUMENTOS. El instrumento que se usará será LA FICHA DE OBSERVACION.
libros
Fotocopias
Tinta de impresora.
Laptop
Lapiceros, lápices
Equipo de ensayo insitu
Camioneta.
5.2. PRESUPUESTO. 5.2.1. PERSONAL BIENES Y SERVICIOS PRESUPUESTO PARA LA ELABORACION DE TESIS Descripción
Unidad
Cantidad
precio unitario
Sub total (S/. )
Costo Total (S/.)
COSTO DIRECTO a) insumos/ materiales Cámara digital Material de escritorio.
2540 Und.
1
500
500
Glb
1
140
140
5.3. CRONOGRAMA TIEMPOS
ACTIVIDADES marco teórico plan de tesis ensayos de laboratorio recolección de datos análisis de datos procesamiento de información cuadros estadísticos elaboración del informe final
1 MES
2 MES
3 MES
4 MES
SEMANAS
SEMANAS
SEMANAS
SEMANAS
5
9
1
2
3
4
6 7 8
10 11 12 13 14 15 16
FUENTES DE INVESTIGACION 1.-
ÁNGEL SAN BARTOLOMÉ, D. Q. (Febrero de 2011). DISEÑO Y CONSTRUCCION DE ESTRUCTURA SISMORRESISTENTES Y DE ALBAÑILERIA. Lima: Fondo Editorial de la Pontificia Universidad Católica del Perú.
2.-
CARRASCO, I. M. (2009). PROPIEDADES DE LA MEZCLA FRESCA DE HORMIGON. Republica Argentina.
3.-
CASTILLO, I. F. (Enero 2012). ANÁLISIS Y DISEÑO DE EDIFICACIONES DE ALBAÑILERIA. Lima: Editorial San Marcos E.I.R.L.
4.-
KAISER CORPORATION. (2013). KAISER CORPORATION . Recuperado el 05 de Agosto de 2014, de http://www.kaisercorp.com.pe/index.html
5.-
NTP 334.051:2013. (2013). CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cemento Portland usando especímenes cúbicos de 50 mm de lad. 5a. ed. Lima.
6.-
RESOLUCIÓN MINISTERIAL N° 011-2006-VIVIENDA. (2006). NORMA
ÍNDICE
DEDICATORIA AGRADECIMIENTO RECONOCIMIENTO RESUMEN ABSTRACT ÍNDICE INTRODUCCIÓN CAPÍTULO I:
PLANEAMIENTO METODOLÓGICO
1.1
Descripción de la Realidad Problemática.
1.2
Delimitación de la Investigación
2.2
Bases Teóricas 2.2.1 Cambio de Volumen (Densificación-Asentamiento) 2.2.2 Reducción de la Resistencia al Esfuerzo Cortante 2.2.3 Mejoramiento de Suelos 2.2.4 Tratamiento de mejora del terreno con Columnas de Grava 2.2.5 Ejecución de las Columnas de Grava 2.2.6. Consolidación Unidimensional 2.2.7. Ensayo de Corte Directo 2.2.7.1 Alcance 2.2.7.2 Características 2.2.8. Ensayo de Consolidación 2.2.9. Cimentaciones Superficiales 2.2.9.1 Definición de Cimentaciones Superficiales 2.2.9.2 Profundidad de Cimentación 2.2.9.3 Capacidad de carga Ultima 2.2.9.4 Teoría de la Capacidad de Carga de Terzaghi
3.3.
Resultados 3.3.1. Recolección de datos 3.3.2 Análisis e interpretación de resultados 3.3.3. Comprobación de la Hipótesis 3.3.3.1 Primera Hipótesis Secundaria 3.3.3.2 Segunda Hipótesis Secundaria 3.3.3.3 Tercera Hipótesis Secundaria 3.3.4 Análisis y Diseño de Mezclas Estabilizadas 3.3.5 Especificaciones Técnicas 3.3.6 Ventajas y Desventajas
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES ANEXOS 1. Fuentes de Información
ANEXO. MATRIZ DE CONSISTENCIA PROBLEMA SECUNDARIO
OBJETIVO SECUNDARIO
HIPOTESIS SECUNDARIA
DE LA HIPOTESIS
TIPO
-¿En que medida el porcentaje en
-Establece cómo Incrementar la
-La carga puntual impuesta
SECUNDARIA (1)
Investigación
peso de resina de pino,
resistencia al corte y el CBR,
en la superficie del terreno,
incrementa la resistencia la corte y
mezclando la resina de pino con
se
el CBR ensayado en condiciones
los suelos en estudio en
considerarla
naturales y de saturación?
condiciones naturales y de
(10% de la carga) a medida
saturación.
que aumenta la profundidad
disiparía
hasta
Aplicada.
INDEPENDIENTE.
despreciable
Resina de pino VARIABLE
NIVEL Causal-Explicativo
DEPENDIENTE METODO
en los suelos -¿En que medida el porcentaje en
-Establecer cómo Incrementar la
-La carga por unidad de área
peso de resina de pino incrementa
propiedad de impermeabilidad
impuesta en la superficie del
la propiedad de los suelos a la
de los suelos en estudio,
terreno, se disiparía hasta
impermeabilidad?
mezclándolo con la resina de
considerarla
pino
VARIABLE
Resistencia al corte y CBR DE LA HIPOTESIS SECUNDARIA (2)
despreciable
(10% de la carga) a medida
Experimental
VARIABLE
TIPO Investigación
que aumenta la profundidad
INDEPENDIENTE.
Aplicada.
en los suelos.
Resina de pino
NIVEL
-La carga puntual impuesta en la superficie del terreno, se
disiparía
considerarla
hasta
despreciable
(10% de la carga)
VARIABLE
DEPENDIENTE Impermeabilidad
Causal-Explicativo METODO Experimenta