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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.
PROF.: Mag. Marco Silva Lindo
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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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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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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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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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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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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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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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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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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:
“ESTUDIO Y DESARROLLO DE METODOLOGÍAS PARA REALIZAR EL
AISLAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
CIMENTADAS EN SUELOS ARCILLOSOS EXPANSIVOS”
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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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“ESTUDIO Y DESARROLLO DE METODOLOGÍAS PARA REALIZAR ELAISLAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
CIMENTADAS EN SUELOS ARCILLOSOS EXPANSIVOS”
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
“ESTUDIO Y DESARROLLO DE METODOLOGÍAS PARA REALIZAR EL
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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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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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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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