Tesis Cosy Final

SEMINARIO DE TESIS

I. TITULO

“ESTUDIO Y DESARROLLO DE METODOLOGÍAS PARA REALIZAR EL

AISLAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

CIMENTADAS EN SUELOS ARCILLOSOS EXPANSIVOS”

II. RESPONSABLE

Alumno: JESÚS NOEL VERGARA RAMIREZ

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

En zonas áridas y semi-áridas del departamento de Ancash, más

específicamente en las provincias de Pomabamba, San Luis y Huari los

suelos expansivos existen en condición no saturada y están predispuestos

a cambios de humedad a consecuencia de los cambios estaciónales

cíclicos. Esta variación de humedad tiene un efecto determinante en las

propiedades de estas arcillas, en particular, su estabilidad volumétrica y

las propiedades de resistencia al cortante del suelo.

En el presente trabajo de investigación examinamos los

movimientos de suelo expansivo sobre algunas estructuras de ingeniería

que se apoyan en él.

PROF.: Mag. Marco Silva Lindo

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SEMINARIO DE TESIS

Realizamos una evaluación de los procedimientos constructivos y

algunos métodos de diseño con el fin de disminuir los daños que puedan

ocasionarse por el hinchamiento del suelo.

IV. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA

INVESTIGACIÓN

4.1. JUSTIFICACIÓN TEORICO – CIENTÍFICO

Frente a los diversos problemas producidos por el hinchamiento

del suelo se hace necesario realizar un estudio para evaluar, analizar,

explicar y predecir el comportamiento de los suelos arcillosos

expansivos, y así desarrollar las metodologías y técnicas para un

apropiado aislamiento de las estructuras cimentadas en suelos de la zona

en estudio.

4.2. JUSTIFICACIÓN PRACTICA

Ha de contribuir a la utilización de los resultados obtenidos para

trabajos posteriores de especialistas del tema o de instituciones

gubernamentales encargados de realizar obras de bien social.

4.3. JUSTIFICACIÓN LEGAL

Se sustenta en las normas legales para optar el título profesional

pedagógico.

- Constitución Política del Estado.

- Reglamento Interno de la Universidad.


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SEMINARIO DE TESIS

V. OBJETIVOS DE LA TESIS

5.1. OBJETIVO GENERAL

Estudiar y analizar las medidas, modos, técnicas y procedimientos

para el aislamiento de las estructuras cimentadas en suelos arcillosos

expansivos dentro de la Región Chavín.

5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Contribuir a un mayor conocimiento de desarrollo y evolución de

la expansividad de las arcillas provenientes de los cambios de

volumen espontáneas propios de las zonas de clima árido o

semiárido, donde se presentan ciclos de humedad – sequedad bien

definidos.

- Aportar datos experimentales originales sobre el comportamiento

de un suelo expansivo.

- Dar a conocer diferentes métodos de solución al problema de las

arcillas expansivas según el tipo de obra a ejecutar.

- Motivar a reflexionar desde el claustro universitario, en cuanto a

los problemas ingenieriles que puedan ocasionar este tipo de

material, tomando las precauciones del caso para evitar mayores

riesgos constructivos.


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SEMINARIO DE TESIS

VI. MARCO TEORICO REFERENCIAL

6.1. INTRODUCCIÓN

Los problemas originados por las arcillas expansivas han sido y

siguen siendo de constante preocupación entre los investigadores de

diversos países.

Extensas áreas en el mundo están conformadas por suelos

arcillosos de alto poder expansivo lo que ha dado lugar al mayor

desarrollo del estudio de estos suelos en los últimos tiempos,

principalmente en zonas que comprometen la expansividad urbana y

donde ha sido necesario construir caminos, aeropuertos, proyectos de

irrigación y edificaciones de todo tipo.

Todos los suelos arcillosos se contraen durante el secado y se

expanden cuando son humedecidos, sin embargo los mayores problemas

por cambio de volumen son causados por suelos que contienen una

cantidad significativa de mineral montmorillonita y que normalmente

exhiben límites líquidos superiores a 40%, alto contenido de coloides,

índices de plasticidad elevados y bajo límite de contracción.

Las arcillas son coloides con propiedades eléctricas tales que

originan fuerzas de interacción o fuerzas físico-químicas, entre sus

partículas o entre sus partículas y el agua; considerándose que el proceso

expansivo se debe a un decrecimiento de los esfuerzos efectivos como


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SEMINARIO DE TESIS

una manifestación de las fuerzas repulsivas que actúan entre las

partículas del suelo, las mismas que son originadas por los iones del

componente difuso de la doble capa de agua que los rodea, la cual causa

rechazo entre las superficies coloidales cargadas.

Se han desarrollado numerosas teorías y ecuaciones que

relacionan la interacción de partículas en arcillas expansivas, las mismas

que involucran esfuerzos físico-químicos que actúan entre ellas

considerándose que son ponderables y factibles de predicción para

evaluar el probable comportamiento del suelo.

Se ha estimado que los daños producidos por los suelos

expansivos en los Estados Unidos alcanzaron un costo de dos mil

trescientos millones de dólares, superando la suma de los causados por

inundaciones, huracanes, terremotos y tornados. Si pesan menos en la

opinión pública se deben principalmente a la falta de víctimas, y en

segundo lugar a que se producen muy distribuidas en el tiempo y en el

espacio.

6.2. CIMENTACIONES EN SUELOS EXPANSIVOS

Todos los suelos arcillosos se contraen durante el secado y se

expanden cuando son humedecidos; sin embargo, los mayores problemas

por cambio de volumen son causados por suelos que contienen una

cantidad significativa de mineral montmorillonita y que normalmente


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SEMINARIO DE TESIS

exhiben Límite Líquido > 40%, alto contenido de coloides, índices de

plasticidad elevados y límites de contracción bajos.

6.2.1. TIPOS DE EXPANSION

Las expansiones son irreversibles y estacionales.

- Lo irreversible levanta edificaciones en muchos casos

hasta destruirlos.

- Estacional porque se origina por cambio de clima.

6.3. PREVENCIONES SOBRE ALGUNAS ESTRUCTURAS

6.3.1. PAVIMENTOS

El fenómeno resultante de los cambios en el contenido de

humedad de las arcillas que conforman la subrasante expansiva de

un pavimento origina generalmente distorsiones y agrietamientos

que lo llevan al deterioro con la consiguiente incomodidad en la

circulación de vehículos, altos costos de mantenimiento y

reparaciones continuas de las vías.

Para prevenir los daños y resquebrajamientos de los

pavimentos por efecto de la expansión, se recomienda:


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a) Eliminar el suelo expansivo por realineamiento del diseño

geométrico de la vía o por medio de cortes en la

subrasante o rellenos con material inerte.

b) Reducir las características expansivas de la arcilla por

medio de la estabilización química, especialmente con cal

y cemento o estabilización electrosmótica.

c) Confinar las arcillas expansivas bajo rellenos o diseños

estructurales del pavimento muy pesado.

d) Minimizar los cambios en el contenido de humedad en el

suelo expansivo.

6.3.2. SANEAMIENTOS

Es importante el empleo de juntas flexibles, tubos de PVC

o plásticos y la colocación en zanjas protegidas por soleras de

hormigón, membranas impermeables, etc.; de forma que si llegara

ha haber fugas la misma zanja haga de canal evacuador.

Conviene que los colectores sean visitables y de fácil acceso a los

tubos desde la superficie.

6.3.3. TUNELES

En la construcción de túneles las arcillas expansivas dan

lugar a la distorsión de las excavaciones y a grandes presiones

sobre los revestimientos.


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SEMINARIO DE TESIS

Las perforaciones deben realizarse con el método del

escudo o con la rápida colocación de dovelas para evitar el

hinchamiento excesivo del terreno.. sin embargo, los

revestimientos deben poseer cierta flexibilidad ya que las

presiones disminuyen considerablemente si se permite una

pequeña expansión. En cualquier caso, los revestimientos

definitivos deben colocarse casi inmediatamente a la excavación.

6.3.4. MUROS DE CONTENCIÓN

Los muros de sostenimiento experimentan una marcada

tendencia a inclinarse ante la acción de rellenos expansivos. Parte

del incremento que se genera se debe a las presiones importantes

que experimenta la arcilla en el pie del muro como consecuencia

de la excentricidad de la resultante de cargas que originan un

ablandamiento del suelo de apoyo.

Se recomienda la utilización de un dentellón vertical

enterrado por lo menos 1.5 mts. de profundidad y una cubierta

que impermeabilice el lugar a lo largo del muro.


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SEMINARIO DE TESIS

VII. HIPÓTESIS DEL ESTUDIO

7.1. GENERAL

Si se desarrollan métodos, técnicas y procedimientos para aislar

las estructuras de cimentación en suelos arcillosos expansivos se

minimizarán los daños estructurales en forma integral de las obras de

concreto.

7.2. ESPECIFICO

- El estudio de los problemas de expansión de suelos implica

considerar a los diversos parámetros que gobiernan este

fenómeno.

- Si se entiende el mecanismo del comportamiento de los suelos

arcillosos expansivos se podrán plantear propuestas de soluciones

para cada caso.

- Si se logra aislar o proteger a la cimentación de los suelos

arcillosos expansivos se evitarán daños futuros de obras civiles.


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SEMINARIO DE TESIS

VIII. RECURSOS PARA EL DESARROLLO DE LA

INVESTIGACIÓN

8.1. RECURSOS HUMANOS

- Un investigador.

- Un asesor de investigación.

- Un especialista en Mecánica de Suelos.

- Equipo de apoyo de 15 personas.

8.2. RECURSOS MATERIALES

- Materiales de escritorio.

- Material de impresión.

- Instrumentos de análisis de suelos.

- Equipos especializados de análisis de expansión.

IX. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

9.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN

9.1.1. Según naturaleza, profundidad o alcance: EXPLICATIVA.

9.1.2. Según aplicabilidad o propósitos: APLICADA.

9.2. METODO

Según su Aplicación: Método General.

El Método General que ha de emplearse será el Método Analítico.


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SEMINARIO DE TESIS

Se hará uso de los siguientes métodos específicos.

- Método Experimental.

- Método de Observación.

- Método Inductivo.

- Método Deductivo

9.3. DISEÑO METODOLOGICO

a) Recopilación de información de las zonas en estudio

(Pomabamba, San Luis y Huari), además de recopilar información

de estudios anteriores.

b) Observación e identificación de las zonas con presencia potencial

de arcillas expansivas.

c) Recolección de muestras de suelo de las zonas mencionadas.

d) Realización de ensayos de laboratorio con las muestras obtenidas

(Etapa Experimental).

e) Análisis y evaluación de resultados, elección de los métodos

óptimos para la realización del estudio.

f) Redacción de un informe final, que incluya conclusiones y

recomendaciones como resultados del estudio.

9.4. POBLACIÓN Y MUESTRA

Las áreas de estudio para la investigación se realizarán en las

provincias de Pomabamba, San Luis y Huari.


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SEMINARIO DE TESIS

9.5. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS

TÉCNICA INSTRUMENTO

Tabulación de Datos - Cuadros sistematizados.

Estadística - Promedios.

- Mediana.

- Moda.

- Desviación Estándar.

- Fichas de análisis estadístico.

Gráfica - Histogramas.

- Gráficas circulares.

- Polígono de frecuencias.

Análisis Documental - Fichas de Análisis Documental.

- Fichas de Investigación.

9.6. PROCEDIMIENTOS DE RECOLECCION DE DATOS

9.6.1. Investigación de Campo

9.6.1.1. Observación.

9.6.1.2. Pruebas.

9.6.2. Investigación de Laboratorio

9.6.2.1. Pruebas de Laboratorio.

9.6.3. Investigación Bibliográfica

9.6.3.1. Fichaje.


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SEMINARIO DE TESIS

X. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

9.1. PONENCIAS, VI CONGRESO NACIONAL DE ESTUDIANTES DE

INGENIERIA CIVIL, UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR

ORREGO, Trujillo, Perú, 1,998.

9.2. CRESPO VILLALAZ, Carlos; MECANICA DE SUELOS Y

CIMENTACIONES, Edit. LIMUSA S.A., México, 1,995.

9.3. DELGADO VARGAS, Manuel; INGENIERIA DE CIMENTACIONES

(Fundamentos e Introducción al análisis Geotécnico), 2da. Edición. Edit.

ALFAOMEGA S.A., México, 1,998.

9.4. JUÁREZ BADILLO – RICO RODRÍGUEZ, MECANICA DE SUELOS,

Tomo 1, Edit. Limusa, México.

9.5. PECK, Ralph B., HANSON, Walter E., THORNBURN, Thomas H.

“INGENIERÍA DE CIMENTACIONES”.

9.6. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, NORMAS PERUANAS DE

ESTRUCTURAS, 1,997 – 1,998.

9.7. REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES.

XI. LISTADO REFERENCIAL DEL CUERPO DE LA TESIS

El Informe Final tendrá el siguiente esquema:

TITULO:


AISLAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO



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SEMINARIO DE TESIS

INTRODUCCIÓN

CAPITULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

1.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.4. IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

CAPITULO II

MARCO TEORICO REFERENCIAL

2.1. FUNDAMENTO TEORICO

2.2. MARCO CONCEPTUAL

2.3. HIPÓTESIS

2.4. IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES

CAPITULO III

ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

3.1. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL

3.2. EXPERIMENTACION

3.3. ANÁLISIS COMPARATIVO, EVOLUCION, TENDENCIAS Y PERSPECTIVAS

3.4. RESULTADOS RELEVANTES, ESPECIFICADO POR HIPÓTESIS.

3.5. VERIFICACIÓN DE LA HIPÓTESIS

CAPITULO IV

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


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SEMINARIO DE TESIS

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

X. CRONOGRAMA DE TRABAJO

CALENDARIO DE TRABAJO SEGÚN LA TÉCNICA DE GRANTT


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SEMINARIO DE TESIS

“ESTUDIO Y DESARROLLO DE METODOLOGÍAS PARA REALIZAR ELAISLAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO


ACTIVIDADES AÑO MES TIEMPO EN DIAS DEL 01 AL 31

1.- Planteamiento

del Problema 2,001 IV x x x x x x

2.- Construcción

del Marco

Teórico 2,001 IV x x x x x x x x x x

3.- Formulación de

la Hipótesis 2,001 IV x x x x x

4.- Recopilación

Teórica de

Estudios Anteriores

y Condiciones 2,001 IV x x x x x x x x x x

Locales 2,001 V x x x x

5.- Observación e

Identificación

de Zonas 2,001 V x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Vulnerables 2,001 VI x x x x x x x x x

6.- Recolección

de Muestras 2,001 VI x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

de Suelos 2,001 VII x x x x x x x

7.- Realización

de Ensayos 2,001 VII x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

de Laboratorio 2,001 VIII x x x x x x x x x x

8.- Análisis,

Evaluación e

Interpretación 2,001 VIII x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

de Resultados 2,001 IX x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

9.- Redacción del 2,001 IX x x x x x x x x x x x x

Informe Final 2,001 X x X x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

CRONOGRAMA DE TAREAS POR MESES



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SEMINARIO DE TESIS

AISLAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADOCIMENTADAS EN SUELOS ARCILLOSOS EXPANSIVOS”

TIEMPO EN MESESACTIVIDADES 2,001 2,002

A M J J A S O1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA X 2.- CONSTRUCCION DEL MARCO TEORICO X 3.- FORMULACION DE LA HIPOTESIS X 4.- RECOPILACION DE INFORMACION X X 5.- OBSERVACION DE LAS ZONAS VULNERABLES X X 6.- RECOLECCION DE MUESTARS X X 7.- REALIZACION DE ENSAYOS DE LABORATORIO X X 8.- ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADO X X 9.- REDACCION DEL INFORME FINAL X X

XI. CONCLUSIONES

11.1. El tratamiento de las arcillas expansivas constituye un problema

complicado. Debe tener un estudio adecuado por los graves perjuicios

económicos la de no previsión.

11.2. Se debe tener presente que en todo terreno expansivo se debe realizar el

estudio previo a la ejecución del proyecto, sin tomar como válidas las

soluciones convencionales.

11.3. El costo del estudio del suelo expansivo será muy inferior al de las

eventuales reparaciones.

XII. RECOMENDACIONES


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SEMINARIO DE TESIS

12.1. Tomar como base las propiedades físicas y mecánicas de los materiales e

incluirlos en el diseño constructivo.

12.2. Las identificaciones en el campo de este material puede ser fundamental

en toda obra de ingeniería.

12.3. Se recomienda la realización de estudios de suelos más detallados en las

zonas de mayor vulnerabilidad.

12.4. Se recomienda a las instituciones encargadas directamente a la

construcción, rehabilitación y/o mantenimiento de carreteras, la adopción

de medidas referidas a establecer necesariamente sistemas de aislamiento

y protección en zonas de mayor riesgo de este fenómeno.

XIII. BIBLIOGRAFÍA ESPECIALIZADA

13.1. HOLTZ WESLEY, G.; RESUMEN PRELIMINAR Y

RECOMENDACIONES DEL ESTUDIO DE LOS TRAMOS DE LOS

SUELOS ESPONJOSOS, Canal de Derivación Chira- Piura, 1,974.

13.2. CARRILLO GIL, Arnaldo; CIMENTACIÓN DE EDIFICACIONES

LIVIANAS SOBRE SUELOS EXPANSIVOS, Revista Técnica, vol. 2,

Perú, 1,983.


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SEMINARIO DE TESIS

13.3. CARRILLO GIL, Arnaldo; ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE

LOS SUELOS DEL PERU, CONCYTEC, Perú, 1,983.

13.4. POUSADA PRESA, Erundino; DEFORMABILIDAD DE LAS

ARCILLAS EXPANSIVAS BAJO SUCCION CONTROLADA, Centro de

Estudios y Experimentación de Obras Públicas, 1,984.

13.5. ALVA HURTADO, Jorge; INFORME GEOTÉCNICO DE

EVALUACIÓN DE DAÑOS EN EL CANAL MADRE PAQUETE A.,

Chavimochic, 1,992.

13.6. PROMOCONSULT; EVALUACIÓN GEOTECNICA, tramos del canal

Pur-Pur en rocas volcánicas, Chavimochic, 1,992.

13.7. RODRÍGUEZ ORTIZ, J. M.; LAS ARCILLAS EXPANSIVAS, SU

ESTUDIO Y TRATAMIENTO, 1,994.


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