Ingeniería civil

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https://hdl.handle.net/10669/265

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1) solución del sistema de cimentación para un tanque de almacenamiento elevado sobre suelos arenosos licuables; 2) diseño del soporte de la excavación para el sótano de un edificio mediante la técnica de suelo cosido con pilotes helicoidales; 3) diseño de la excavación de un pozo vertical para derivación de caudales y 4) diseño de un encofrado de tablaestacas para la construcción de una estación de pre-acondicionamiento del sistema de alcantarillado sanitario en una ciudad costera
(2022-08) Cabezas Herrera, Óscar José; Monge Sandí, Ana Lorena
El presente proyecto desarrolla la solución, aplicando diferentes teorías y técnicas de análisis de la Ingeniería Geotécnica, para cuatro proyectos de ingeniería que presentan complejidades o problemáticas geotécnicas en función de su entorno y tipo de obra. El primer caso resuelve el sistema de cimentación para un tanque elevado a colocar sobre un terreno arenoso que es susceptible a licuación. La alternativa propuesta se fundamenta en una losa de rígida de cimentación para distribuir de manera uniforme las cargas y brindar adecuada estabilidad ante el volcamiento producido por los sismos. A su vez, la losa se apoya sobre un terreno mejorado con columnas de grava que se diseñan para mitigar el riesgo de licuación, además de incrementar la resistencia y rigidez del terreno. Luego, se estudia el caso del sostenimiento de una excavación temporal para la construcción de 3 niveles de sótano para un edificio a erigir en el centro de San José. La alternativa propuesta se fundamenta en un sistema alternativo de suelo cosido con pilotes helicoidales como elementos de anclaje, en lugar de pernos pasivos convencionales con barras inyectadas con el objetivo de aprovechar las ventajas constructivas y capacidad del primer sistema. El tercer caso contempla el análisis geotécnico y propuesta de sostenimiento para la excavación de un pozo vertical de 8.0 m de diámetro y 55.0 m de profundidad, cuyo objetivo es interconectarse a un túnel hidráulico existente para permitir la distribución de caudales hacia diferentes puntos. Se realiza un análisis y diseño sectorizado en función de la calidad geomecánica de los materiales y el modo de falla predominante asociado a cada tipo de litología. En el último caso, se realiza el diseño geotécnico de un sistema de encofrado de tablaestaca metálicas para el sostenimiento la excavación constructiva de una estructura subterránea que servirá para albergar el tratamiento primario de aguas residuales provenientes del alcantarillado sanitario de una ciudad costera, previo a su disposición en el lecho oceánico. Para cada una de las soluciones se elaboran planos constructivos esquemáticos, especificaciones técnicas de materiales y un presupuesto del costo de las obras.
Análisis de choques en la ruta 27 usando modelos multivariados
(2019-10) Moya Fernández, Lil María; Agüero Valverde, Jonathan
Durante el proceso de diseño de una carretera se debe incluir el tema de seguridad vial, considerando aquellos aspectos del diseño que puedan afectar a los usuarios, provocando confusión o comportamientos peligrosos. De esta forma, se puede prevenir las posibles deficiencias de la infraestructura, incluyendo en el diseño características que permitan disminuir la probabilidad de ocurrencia de choques y en caso de que ocurran, disminuyendo las severidades. El objetivo principal de este estudio es realizar un diagnóstico de la problemática de seguridad vial en la Ruta 27 por medio de la aplicación de modelos multivariados, a partir de la ocurrencia de choques viales, para identificar tramos de mayor concentración de choques y las variables que están asociadas a su ocurrencia. Se requirió procesar los datos de choques ocurridos entre los años 2009 y 2015, haciendo una revisión exhaustiva de la base de datos y clasificando los choques por tipo y severidad. Posteriormente se determinó los tramos homogéneos de la carretera, de acuerdo con las características geométricas obtenidas a partir de los planos as built. Se determinó además que dicha carretera posee dos grandes tramos con características muy marcadas, uno de tipo autopista y el otro, de carretera de dos carriles. Utilizando estos tramos como unidad estadística de análisis, se procedió a hacer una caracterización con estadística descriptiva. Luego, se hizo la modelación aplicando funciones de probabilidad de Poisson y Binomial Negativa, para obtener las funciones de desempeño de los tramos analizados. Utilizando Bayes Completo, se procedió a realizar los modelos multivariados de los tramos de autopista y carretera de dos carriles. Se pudo observar que el uso de Modelos Multivariados, permite obtener un mejor ajuste, disminuyendo los errores y presentando mejores indicadores que aplicando Modelos Univariados. Se identificaron los tramos de concentración de choques, y una vez hecho esto, se propusieron medidas de mitigación para disminuir la frecuencia y severidad de choques en cada uno. Se observó que los tramos identificados contienen características en común, al mismo tiempo que las medidas por aplicar se enfocarían en gran parte en problemas similares en varios de los tramos analizados. Finalmente se hacen recomendaciones puntuales a tomar en cuenta en una posible ampliación de la carretera, pues al hacer un diseño, se puede tener la ventaja de no repetir los errores cometidos inicialmente, en el diseño de la carretera tal y como se encuentra actualmente.
Análisis de sitios de concentración de choques viales mediante la utilización de sistemas móviles para el inventario de carreteras en la Ruta Nacional 1
(2019-10-02) Rodríguez Shum, Stephan; Agüero Valverde, Jonathan
La Ruta Nacional 1 conecta 5 de las 7 provincias de Costa Rica, por lo que representa una de las rutas más importantes del país y la región. Adicionalmente, presenta el tránsito diario anual más alto del país, con un valor cercano a los 105000 vehículos/día y, según estudios de accidentabilidad, está catalogada como ruta de alto riesgo. Por ello la importancia del presente estudio, donde se determinaron los sitios de concentración de choques viales en segmentos mediante el método de exceso de frecuencia de choques esperado con ajuste de Bayes completo con un modelo Poisson Log Normal, basado en los datos de choques viales del Consejo de Seguridad Vial (COSEVI) del periodo 2012 - 2014. Las variables dependientes fueron de tipo geométrico, operativas y funcionales del tránsito, así como características estructurales y funcionales de la estructura de pavimento obtenidas mediante el sistema móvil para el inventario de carreteras del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR) y bases de datos externas. Los modelos permitieron identificar el efecto del índice de regularidad internacional (IRI) y la deflectometría de impacto (FWD) en la accidentabilidad, donde resultaron significativas para un nivel de confianza del 95%. Aumentos en el IRI están correlacionados con el incremento en la frecuencia de choques/km, con una tendencia al alza del 15,03% por unidad de m/km. Mientras que aumentos en el FWD están correlacionados con disminuciones en el número esperado de choques, condición que se interpretó como un efecto colateral del confort y la velocidad de operación. El uso del sistema de inventario móvil permitió generar el primer modelo en Costa Rica que incorporara la variable ancho de carril, parámetro que, al analizar la frecuencia de choques/km esperados, evidenció un aumento en la exposición al riesgo de 39,12% al utilizar anchos de carril de 3,2 m – 3,5 m, con respecto a un ancho de carril en el rango de 3,5 m – 3,7 m. De forma complementaria al ajuste de Bayes completo, se implementaron los métodos frecuencia de choques, tasa de choques, tasa crítica de choques, frecuencia promedio para choques equivalentes a solo daños de propiedad y exceso de frecuencia de choques esperados con el ajuste de Bayes empírico con choques totales y equivalentes. Al utilizar el modelo de Bayes completo con choques equivalentes como modelo de referencia, se confirmó que ninguno de los métodos alternos permitió jerarquizar correctamente ni identificar los segmentos con mayor posibilidad de mejora o mayor exceso de frecuencia, por lo que se recomienda utilizar el método de exceso de frecuencia de choques esperado con ajuste de Bayes completo con choques equivalentes en Costa Rica. Posterior a la identificación de los sitios con mayor frecuencia de choques viales, se propusieron medidas generales que permitirán reducir la severidad y ocurrencia de los siniestros viales, en función de visitas de campo y los registros de choques viales.
Análisis del procedimiento de reajuste de precios en colones y dólares para contratos de construcción civil en Costa Rica
(2022-11-24) González Quirós, Luis Fernando; Rodríguez Mora, Marcos
Análisis de los reajustes de precios para proyectos de edificaciones contratados con el Estado Costarricense para contratos pactados tanto en colones como en Dólares Americanos.
Aplicación de ciencia de datos para predicción del tráfico
(2021) Marín Villalobos, Natalia Raquel; Ávila Esquivel, Tania
El presente proyecto utiliza herramientas de ciencia de datos para generar un modelo de predicción de tráfico basado en el desarrollo de diferentes usos de suelo y su aporte en la generación de viajes de una zona, así como algunos indicadores económicos generales. De esta manera se espera que el tráfico vehicular no solo se estime mediante una proyección geométrica basada en datos históricos del tráfico en una sección de la red vial, logrando así cuantificar el impacto de un desarrollo particular o una situación económica especifica, en el Tránsito Promedio Diario (TPD) del lugar de análisis. Específicamente, se considera la Radial Siquiares – Coyol como sitio de estudio, sin embargo, es posible que, bajo una adecuada calibración del modelo, este pueda ser utilizado en otros sectores del territorio nacional que compartan características sociodemográficas y económicas similares a las de la zona del Coyol cercana a dicha radial. Se escoge la zona del Coyol de Alajuela, particularmente los distritos de La Garita, Turrucares, San José y San Antonio porque son los aledaños a la radial en estudio y estos lugares ha experimentado un crecimiento muy acelerado del tráfico vehicular debido al desarrollo industrial y económico que presenta la zona desde la apertura de la Radial Coyol en el año 2012 como parte del proyecto de Concesión San José – Caldera, adicionado a las excelentes condiciones territoriales de la zona. Si bien es necesario el desarrollo de nuevas fuentes de emprendimiento y empleo, este debe ser sostenible en cuanto la estructura vial que demanda. De acuerdo con estudios realizados a la fecha, la zona presenta problemas serios de congestión vehicular, lo cual es preocupante porque aún queda mucho potencial de desarrollo en el sitio. Siendo que esta es una de las zonas que mayor aporta a la economía del país y su potencial de desarrollo es muy amplio, la determinación de los efectos del desarrollo urbano y los cambios producidos por la dinámica económica del país sobre la infraestructura vial que sirve al sector, es fundamental para demostrar la necesidad de priorización de soluciones viales que permitan mantener el crecimiento que tanto favorece a nuestro país. Entre las variables se incluyen están: diferentes usos de suelo, aspectos demográficos y algunos indicadores económicos. Siendo el uso de suelo industrial y los indicadores económicos los que tienen mayor influencia en el modelo, según los resultados obtenidos de la aplicación de las herramientas de ciencia de datos, por lo que se logra presentar un modelo que considera más que una tendencia histórica y se ajusta al desarrollo y a la elasticidad de la condición económica en la que vivimos lo cual permite valorar diferentes alternativas y priorizar proyectos.
Application of Covariance Driven Stochastic Subspace Identification Method
(2011-06) Liu Kuan, Yi Cheng; Loh, Chin-Hsiung
In this research the application of output-only system identification technique known as Stochastic Subspace Identification (SSI) algorithms in civil structures is carried out. With the aim of finding accurate modal parameters of the structure in off-line analysis, a stabilization diagram is constructed by plotting the identified poles of the system with increasing the size of data matrix. A sensitivity study of the implementation of SSI through stabilization diagram is firstly carried out, different scenarios such as noise effect, nonlinearity, time-varying systems and closely-spaced frequencies are considered. Comparison between different SSI approaches was also discussed. In the following, the identification task of a real large scale structure: Canton Tower, a benchmark problem for structural health monitoring of high-rise slender structures is carried out, for which the capacity of Covariance-driven SSI algorithm (SSI-COV) will be demonstrated. The introduction of a subspace preprocessing algorithm known as Singular Spectrum Analysis (SSA) can greatly enhance the identification capacity, which in conjunction with SSI-COV is called the SSA-SSI-COV method, it also allows the determination of the best system order. The objective of the second part of this research is to develop on-line system parameter estimation and damage detection technique through Recursive Covariance-driven Stochastic Subspace identification (RSSI-COV) approach. The Extended Instrumental Variable version of Projection Approximation Subspace Tracking algorithm (EIV-PAST) is taking charge of the system-related subspace updating task. To further reduce the noise corruption in field experiments, the data pre-processing technique called recursive Singular Spectrum Analysis technique (rSSA) is developed to remove the noise contaminant measurements, so as to enhance the stability of data analysis. Through simulation study as well as the experimental research, both RSSI-COV and rSSA-SSI-COV method are applied to identify the dynamic behavior of systems with time-varying characteristics, the reliable control parameters for the model are examined. Finally, these algorithms are applied to track the evolution of modal parameters for: (1) shaking table test of a 3-story steel frame with instantaneous stiffness reduction. (2) Shaking table test of a 1-story 2-bay reinforced concrete frame, both under earthquake excitation, and at last, (3) damage detection and early warning of an experimental steel bridge under continuous scour.
Cálculo del Índice de Regularidad Internacional (IRI) a través de imágenes obtenidas de un Vehículo Aéreo No Tripulado
(2022-10) Cruz Toribio, Jorge Omar; Barrantes Jiménez, Roy
La presente investigación tiene como objetivo desarrollar una metodología para calcular el Índice de Regularidad Internacional (IRI) en pavimentos, empleando imágenes obtenidas del vehículo aéreo no tripulado (VANT) conocido como Dron. El VANT permite registrar la superficie del pavimento mediante la captura de imágenes georreferenciadas que son procesadas para generar un modelo tridimensional, ortomosaico de alta resolución y un modelo digital de superficie. El análisis de estos modelos permite extraer el perfil longitudinal de las huellas de circulación del pavimento a fin de calcular el IRI en cada una de ellas. Para validar el proceso, se establece el equipo de referencia a través de la medición del perfil longitudinal empleando tres equipos de alta precisión: Perfilómetro Laser, Dipstick y Escáner LIDAR. Se capturan imágenes empleando Drones a diferentes alturas y se procesan las imágenes bajo dos escenarios: sin puntos de control y con puntos de control terrestre. Los resultados en comparación con datos del equipo de referencia permiten determinar la resolución optima o GSD de 0.35 cm/pixel para el cálculo del IRI y valores más exactos con un mejor comportamiento del perfil del IRI con el uso de puntos de control. Además, la ejecución de 40 vuelos a la resolución optima en el tramo de prueba procesados con la data original y puntos de control evidenció una mejor correlación con el uso de puntos de control y una regresión lineal con un coeficiente R2=0.791, mientras que, la regresión lineal con la data original presentó un R2=0.644. Además, considerando el promedio de la desviación estándar de los valores de IRI calculados cada 10m en ambas huellas de circulación, se espera con un 95% de confianza que el valor del IRI tenga una precisión de ± 0.091 m/km con el uso de puntos de control y de ± 0.121 m/km con la data original. El proyecto busca innovar el cálculo del IRI a partir de un equipo accesible y de bajo costo, para determinar la condición de la regularidad superficial del pavimento en proyectos nuevos y/o de rehabilitación para aceptación y, en vías existentes para establecer las actividades necesarias de mantenimiento para conservar las vías en óptimas condiciones de operación.
Comparación de la probabilidad de no excedencia del caudal pico y volumen de crecientes obtenida mediante un análisis de frecuencia bidimensional con la metodología de cópulas y un análisis de frecuencia unidimensional
(2022) Jiménez González, David; Serrano Pacheco, Alberto
Las crecientes pueden estar caracterizadas por más de una variable, e.g. caudal pico, volumen, duración, etc. En este estudio se emplea la metodología de cópulas para calcular probabilidades de no excedencia y definir la estructura de dependencia entre el caudal pico y el volumen de eventos extremos en tres estaciones de medición de caudal ubicadas en la cuenca del río General. Se muestra cómo la dependencia entre dichas características de creciente pueden variar según los parámetros que se empleen en el método de segmentación de eventos. Además, se indica la diferencia que puede existir entre la estimación de la probabilidad de excedencia en una variable y en múltiples variables de probabilidad de excedencia.
Correlación digital de imágenes (DIC) aplicada al estudio de muros de mampostería reforzada confinada
(2021) González Mora, Esteban Antonio; Hidalgo-Leiva, Diego
La investigación se centra en utilizar una metodología óptica sin contacto conocida como Correlación Digital de Imágenes (DIC por sus siglas en inglés), en un muro de mampostería, con el fin de someterlo a cargas ciclicas estáticas y determinar los desplazamientos y deformaciones, para a su vez compararlos con los mismos parámetros obtenidos mediante la instrumentación convencional.
Desarrollo de modelos de módulo resiliente y deformación permanente para materiales granulares estabilizados con asfalto en estructuras de pavimento flexible
(2023-01) Múnera Miranda, Juan Carlos; Sequeira Rojas, Wendy
La estabilización de materiales granulares con emulsión asfáltica o asfalto espumado, se utiliza cada vez más por sus ventajas económicas y ambientales. Su aplicación es a temperatura ambiente, se puede emplear con gran variedad de materiales, desde nuevos a marginales, como los recuperados de pavimentos asfálticos deteriorados, y se requiere de menor tiempo de curado para la apertura al tránsito. Todas estas ventajas se reflejan en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, el consumo de energía y la explotación de materiales vírgenes. Por su alto desempeño, se ha implementado en proyectos de mediano a alto volumen de tráfico. Como todo material, para el diseño de pavimentos, es indispensable contar con modelos matemáticos que permitan estimar su respuesta mecánica y predecir el desempeño. La siguiente investigación desarrolló modelos de predicción del módulo resiliente y de deformación permanente en materiales granulares estabilizados con asfalto. Se diseñaron dos mezclas con material granular y pavimento asfáltico recuperado (RAP) utilizando asfalto espumado y emulsión asfáltica. Se realizaron ensayos triaxiales de carga repetida para el módulo resiliente y la deformación permanente, lo cuales permitieron generar modelos de predicción con base en variables mecánicas y el contenido de humedad.
Desarrollo de un modelo matemático para calcular el módulo resiliente en materiales granulares estabilizados con cemento
(2021-10-07) Ulloa Calderón, Andrea; Sequeira Rojas, Wendy
En climas con altos niveles de precipitación los pavimentos suelen tener menor durabilidad debido a que el exceso de agua tiende a reducir la capacidad de soporte ante las cargas del tránsito. La falta de drenajes adecuados agrava aún más la situación, por lo que la vida útil de la estructura se ve gravemente afectada, y reflejo de ello es la aparición de deterioros prematuros. Es por esto, que el uso de estabilización de materiales que permitan minimizar el efecto negativo de la humedad dentro de la estructura del pavimento es de uso extendido por todo el mundo, y en Costa Rica no es la excepción. El costo beneficio es muy rentable, más aún cuando se dispone de pocos recursos, como lo es en la mayoría de los proyectos del país. El cemento por muchos años ha sido el agente más empleado en la estabilización, sin embargo, el módulo resiliente del material cementante combinado con el agregado para capas de base en el pavimento suele únicamente estimarse, asumiendo valores que podrían ser imprecisos y alejados de los que realmente se requieren. Por esta razón se pretende desarrollar un modelo matemático que facilite la obtención del módulo resiliente en materiales granulares estabilizados con cemento, donde la dosificación del agente sea la óptima para obtener un mejor desempeño como capa de base dentro del pavimento, ante las cargas del tránsito proyectadas y la acción del clima. El material de estudio cuenta con la caracterización física básica y es típico para su utilización como capa de base en pavimentos flexibles o semi-rígidos. En la investigación se incluyó la propuesta de un protocolo para la implementación del ensayo en laboratorio de módulo resiliente en bases estabilizadas con cemento. Por lo que el material granular muestreado funcionó adecuadamente para este objetivo. El resultado más destacado de la investigación es la comprobación sobre la influencia que tiene la aplicación de los esfuerzos sobre la respuesta mecánica de las BEC (Bases Estabilizadas con Cemento). Adicionalmente se varió el contenido de cemento entre 2 % y 5 %, la humedad de compactación entre 4,1 % y 7,6 % y el periodo de curado entre 7 días y 28 días, para lo cual el módulo resiliente resultó entre 815 MPa y 2091 MPa. Por último, se pude afirmar que la hipótesis planteada inicialmente se acepta. Lo que ofrecerá reducir el contenido de cemento, menores espesores en el diseño de espesores de la estructura y adecuados resultados de desempeño del pavimento a largo plazo. Esto implica una mejora en la calidad de vida de las personas y en la economía del país.
Determinación de la resistencia a la compresión de la mampostería a partir de variaciones de resistencia del bloque, resistencia de mortero y patrón de relleno en Costa Rica
(2024) Ramírez Villalba, Andrea; Navas Carro, Alejandro
El Código Sísmico de Costa Rica 2014 define la resistencia a la compresión de la mampostería f′m de manera proporcional a la resistencia a la compresión del del bloque f′b, del mortero f′mor y del concreto de relleno f′g. Sin embargo, desde hace más de 20 años han realizado investigaciones a nivel internacional que demuestran que no se trata de una relación directamente proporcional en todos los casos y se han generado correlaciones entre la resistencia a la compresión de la mampostería f′m y la de los materiales que la componen. Para esta investigación se ensayaron a compresión 117 prismas de mampostería, clasificados en 36 grupos, cada grupo corresponde a una combinación dada de variables de los componentes. Se contemplaron 3 resistencias esperadas de f′b, morteros tipo S y tipo N, 2 resistencias esperadas de f′g y 3 anchos de bloque, de 20 cm, 15 cm y 12 cm. De forma paralela se midió la resistencia de los bloques, morteros y concretos de rellenos utilizados en la construcción de los prismas, todos los ensayos se realizaron de acuerdo con las normas ASTM e INTE correspondientes. Del análisis realizado se generaron dos correlaciones para la resistencia a la compresión de la mampostería f′m análogas a las planteadas en la tabla 2 de la especificación TMS 402/602. La primera relaciona la resistencia f′m y la resistencia f′b haciendo distinción según el uso de morteros tipo S y tipo N. La segunda correlación no hace distinción por tipo de mortero. A su vez, se realizó un análisis de la variación de la resistencia de la mampostería f′m respecto a cada variable en estudio. Estas variaciones se analizaron también estadísticamente. Se generaron gráficos y tendencias para cada correlación que se pudieron contrastar con investigaciones realizadas a nivel internacional.
Diseño de cuatro obras geotécnicas: (I) diseño de la cimentación mediante una losa de fundación para una estructura de entrega vertedora al embalse el llano; (II) estabilización de pozo vertical adyacente a la estructura de entrega vertedora al embalse el llano; (III) diseño del sostenimiento temporal para un túnel para el trasiego de agua potable; (IV) estabilización de los taludes que conforman el portal de salida de un túnel de conducción de agua potable
(2022) Ruiz Vásquez, Roy Gerardo; Cordero Sandí, Marcia
El abastecimiento de agua potable hoy en día es un tema que conlleva un gran impacto a nivel social en nuestro país. Cada vez es más común escuchar que se tiene afectación por el fenómeno ENOS (El Niño Oscilación del Sur), con sus eventos marcados de El Niño o La Niña. Los pronósticos climáticos estacionales presentan grandes variaciones a causa del fenómeno ENOS, lo cual impacta en gran medida las diferentes regiones del país, afectando a un gran porcentaje de la población del territorio nacional, siendo una de las regiones más impactadas el Gran Área Metropolitana. Las cuatro obras diseñadas en este trabajo, forman parte de un conjunto de obras que integran el Proyecto de Abastecimiento para el Acueducto Metropolitano Quinta Etapa (PAAM V), el cual, pretende traer un caudal del orden de 2,5 m3/s adicionales a los 2,1 m3/s que ya se extraen desde Orosi, en Paraíso de Cartago hacia el Gran Área Metropolitana, con lo cual se pretende, atenuar las consecuencia del faltante de agua potable que se vive año con año en gran parte de la población de los cantores de San José, durante los meses de la época seca que presenta el país.
Diseño de cuatro obras geotécnicas: (I) estudio y diseño geotécnico de pilotes helicoidales para la cimentación de una torre de transmisión eléctrica; (II) estudio y diseño geotécnico de una estabilización con suelo cosido para una torre de transmisión eléctrica en Honduras; (III) diseño del refuerzo del túnel para una sección del proyecto hidroeléctrico de cogeneración privado en Siquirres, Limón; (IV) diseño geotécnico y propuesta de actualización de la instrumentación del cuerpo de una presa en Nicaragua
(2023-07) Núñez Morales, Isaac Felipe; Calvo Carranza, Óscar Andrés
Resumen de Taller Aplicado I El capítulo 1 trata sobre la poca certeza respecto a las capacidades y beneficios asociados con el uso de pilotes helicoidales en cimentaciones que existe en Costa Rica. Estos pilotes son particularmente adecuados en entornos compuestos principalmente por capas de suelo y ofrecen numerosas ventajas. Desde un punto de vista técnico, presentan un alto rendimiento frente a cargas que requieren tanto comportamiento a tensión como a compresión. Además, se instalan de forma rápida, causan un impacto mínimo en el medio ambiente y pueden ser utilizados en espacios reducidos con maquinaria de tamaño reducido. Esta investigación se basó en una revisión bibliográfica de normativas internacionales. Entre los principales hallazgos, se identificó que gran parte de los criterios de diseño se fundamentan en métodos empíricos, basados en la experiencia y en registros de proyectos anteriores. Posteriormente, se realizó el diseño de una cimentación profunda para una torre de transmisión eléctrica como alternativa a un proyecto ya ejecutado. El objetivo de este ejercicio fue evaluar la viabilidad técnica, económica y ambiental de implementar un sistema de cimentación basado en pilotes helicoidales. Además, al ser una solución alternativa, permitió comparar los resultados obtenidos con la solución planteada anteriormente. Los resultados indican que, desde el punto de vista técnico, los pilotes helicoidales tienen un diseño similar al de los pilotes convencionales, pero presentan características distintivas. Además, revelan que, como cimentación profunda, ofrecen soluciones adecuadas para problemas específicos en suelos.
Diseño de cuatro obras geotécnicas: (I) propuesta alternativa para la fundación de un desarenador mediante el uso de inclusiones rígidas, ubicado dentro de una zona protegida en Cartago, Costa Rica; (II) diseño de excavaciones y estabilizaciones de los taludes del desarenador y portal de entrada al túnel El Llano, situado dentro de una zona protegida en Cartago, Costa Rica; (III) selección de técnica de excavación sin zanja y análisis del sostenimiento permanente de un túnel de baja cobertura en materiales blandos, situado en Cartago, Costa Rica; (IV) propuesta de diseño geotécnico de un dique de retención de flujos de detritos que brinde protección a obra hidráulica vital de un sistema de abastecimiento de agua potable, situado dentro de una zona protegida en Cartago, Costa Rica
(2023-07-12) Núñez Morales, Jose David; Calvo Carranza, Óscar Andrés
Como parte de las obras que conforman un proyecto de abastecimiento de agua potable en el sector de Cartago, Costa Rica, se identifica una estructura hidráulica denominada desarenador. Este componente, tiene como función la de retener las partículas arenosas que trae el agua de la fuente, antes de ingresar al túnel de conducción, para posteriormente ser depuradas en una planta de tratamiento. El desarenador está compuesto por 4 muros de elevación variable (entre 3 y 7 m) y una losa de piso que conforman 3 cámaras independientes. Esta estructura hidráulica dispone de unas dimensiones de 14.2 m de ancho por 60 m de largo. Tiene una capacidad de tratar 4.1 m3/s de agua. Por las condiciones particulares del sitio de emplazamiento, la disponibilidad de espacio para ubicar el desarenador y las condiciones geológico-geotécnicas de los materiales de fundación, se ha elaborado un diseño geotécnico de un dique de retención de flujos de detritos. Este dique, tiene como función la de contener el impacto de un flujo de detritos potencial que pudiera darse en la cuenca alta y cuyo potencial destructivo sería capaz de afectar una obra hidráulica fundamental que comprometería la continuidad del servicio de agua potable para consumo humano. Para desarrollar este análisis de caso se ha solicitado autorización de uso de la información básica que dispone el proyecto, entre ellos, informes geológicos, registros de la exploración geotécnica de campo y laboratorio, levantamientos topográficos, reportes de estudios sísmicos y estructurales. Como parte de la solución desarrollada se realizó un análisis y diseño mediante una metodología propuesta VanDine (1996) y Hungr et al (1984), así como la aplicación de metodologías de álgebra de mapas que permitió hacer una estimación de los volúmenes de diseño de los sedimentos que podrían generarse en la cuenca ante eventos extremos de lluvia o sismo. Esta solución se estudia y compara desde la óptica de manejo de riesgos ante eventos extremos que pudieran afectar el funcionamiento del desarenador, para concluir que desde todas las aristas: costo, tiempo y eficiencia, la solución de un dique semirrígido representa una mejor opción para brindar seguridad a la operación del desarenador.
Diseño de cuatro obras geotécnicas: (I) revisión del sitio de fundación y diseño de cimentación para torre de telecomunicaciones del Centro Nacional de Control de Energía (CENCE), Volcán Irazú; (II) diseño de sistema de estabilización para un talud colindante con una carretera; (III) diseño de soporte temporal de un túnel para modernización de planta hidroeléctrica en Panamá; (IV) diseño de una alternativa para impermeabilización con geomembrana PVC para una sección equivalente de una presa CFRD clase I
(2023-07-25) Quesada Calvo, Floria Marcela; Calvo Carranza, Oscar Andrés
En el presente trabajo, el capítulo 1 consiste el diseño de una cimentación para una torre de telecomunicaciones del ICE en el volcán Irazú cuyo sitio se caracteriza por estar cerca de una ladera y estar compuesta por material volcánico erodable. Es por ello que se hizo necesario el diseño de una cimentación mediante micropilotes, los cuales garantizarían la operatividad de la estructura, aunque ocurra un deslizamiento. El capítulo 2 corresponde a un sistema de estabilización de un talud de una alta pendiente y compuesto por suelo y roca degradada, continuo a una carretera de alto tránsito. El sistema diseñado mediante la metodología descrita en el FHWA (2015) fue un muro de soilnailing, que, junto con los drenajes, permitirían brindar estabilidad al talud. Con respecto al capítulo 3, se presenta el caso de una planta hidroeléctrica, ubicada en la provincia de Chiriquí, Panamá, la cual se quiere modernizar mediante la construcción de un segundo túnel de 683 m de longitud, a través de un material rocoso con coberturas máximas de 140 m en ciertos puntos del trazado. El sostenimiento temporal diseñado consistió, en las zonas de mayor probabilidad de falla, en concreto lanzado pernos y arcos W8x31. Finalmente, en el capítulo 4 se presenta el caso de una presa a construirse en la provincia de Guanacaste de Costa Rica, la cual ya había sido diseñada como CFRD; sin embargo, se planteó la opción de sustituir la cara de concreto por una geomembrana PVC, como alternativa de impermeabilización, por lo que se hizo una revisión mediante elemento finito para corroborar que las deformaciones no superaran aquellas de la presa CFRD original.
Diseño de cuatro obras geotécnicas: cimentación con pilotes hincados sobre un estrato blando de grano fino, estructura de suelo reforzado con elementos metálicos, soporte de una caverna de un macizo rocoso fracturado y pantalla anclada para la excavación de un sótano de una edificación
(2020) Chavarría Salas, Fabricio; Monge Sandí, Ana Lorena
El presente trabajo consiste en el diseño de cuatro obras geotécnicas, las cuales son: cimentación con pilotes hincados sobre un estrato blando de grano fino, estructura de suelo reforzado con elementos metálicos, soporte de una caverna de un macizo rocoso fracturado y pantalla anclada para la excavación de un sótano de una edificación En el primer caso el diseño corresponde a la cimentación de un edificio de 19 pisos de apartamentos de concreto reforzado ubicado en San José. Esta estructura posee una planta de 15,85 m de ancho por 36,75 m de largo. El perfil de suelo es de 27 m de profundidad, en el cual el estrato superior de alrededor de 9 m de profundidad es un limo de baja compresibilidad con consistencia blanda a media, subyacido por un estrato de limo de compresibilidad media con consistencia media a firme. Se realiza un diseño de una cimentación profunda con pilotes hincados metálicos lograr la seguridad y asentamientos. La segunda obra consiste en el diseño de un muro de suelo reforzado con elementos metálicos para la estabilidad de un talud de una carretera en suelo en Limón. El muro posee una longitud de 40 m y 10 m de altura. El perfil de suelo está compuesto por tres capas de suelo sobre la roca, las cuales son limos arcillosos de consistencia desde blanda a dura. El tercer diseño consiste en el soporte de una caverna en un macizo rocoso fracturado para una casa de máquinas en la zona sur, la cual se encuentra a 450 m de profundidad y sus dimensiones son de 44,5 m de alto, 21,4 m de ancho y 146 m de largo. La obra se encuentra en una formación de rocas sedimentarias con cinco familias de diaclasas más el sistema de estratificación. El macizo rocoso es fracturado y existe el riesgo de falla de caída de bloques. El último caso es el diseño de un muro de retención con anclajes activos para la excavación para el proceso constructivo de los niveles de sótano de un edificio en San José. El proyecto posee una altura de 11 m y una huella de 64,1 m por 38,3 m. El perfil de suelo es de 18 m con tres estratos de limos de distinta consistencia y compresibilidad. A partir de cada diseño se realizan planos constructivos, presupuestos y especificaciones técnicas.
Diseño de cuatro obras geotécnicas: cimentación con pilotes pre-excavados sobre suelos blandos de grano fino, estructura de pantalla de concreto con anclajes activos, túnel carretero alternativo en Ruta Nacional 35 y análisis de deformaciones en tres sistemas flexibles de retención
(2020-12-16) Arguedas Salas, Luis Leandro; Monge Sandí, Ana Lorena
El primer informe técnico muestra el desarrollo de cómo se aplica la solución de cimentaciones profundas, específicamente la de pilotes pre-excavados sobre suelos blandos, en una zona donde se pretende la construcción de un edificio de apartamentos de 15 niveles, en la zona de Granadilla de Curridabat, en la que se tienen estratos de baja capacidad portante. Constará del diseño geotécnico de pilotes pre-excavados para la construcción de dicha estructura, así como el cálculo de los asentamientos que se esperen se llegue a presentar, y por último se realizará el comparativo entre los valores obtenidos y lo establecido en el CCCR 2009. La segunda investigación muestra el desarrollo de cómo se aplica la solución de una estructura anclada en un sótano, necesaria para la construcción del condominio. Los muros anclados para sótanos son elementos constructivos que deberán cumplir con tres funciones principales, contener el terreno durante el proceso constructivo, evitar la deformación de estructuras vecinas y crear espacios en sótanos para estacionamientos o pequeñas bodegas. Se realizará el diseño geotécnico, para determinar el refuerzo necesario para la estabilidad de la excavación a realizar, obteniendo factores de seguridad aceptables tal y como se establece en el CCCR 2009. El tercer estudio presentará una alternativa de diseño, de un túnel vial en el tramo que se encuentra en la Nueva Carretera a San Carlos (RN35), donde existe uno de los mayores problemas de inestabilidad con la construcción del Puente Laguna. Se analizará geotécnicamente las obras de sostenimiento de la excavación subterránea, en la que el túnel atraviesa dos estratos principales formados por roca blanda, y varios sectores de falla. Se utilizó como primera aproximación, la metodología de interacción suelo-estructura por medio de métodos analíticos y para definir el soporte real, se utilizó un método numérico (Técnica de Reemplazo de Núcleo). El cuarto trabajo pretende realizar un estudio comparativo entre tres tipos de muros flexibles (Gaviones, Suelo Reforzado con Cara de Gaviones y Geotextil Tejido de Cara Envuelta), utilizando dos tipos de materiales de relleno, uno un material volcánico de granulometría fina (limos arcillosos), típico de la zona de la GAM, y el otro un material granular, tipo base o lastre. El estudio comparativo constará de dos tipos de investigación. El primero sería en cuanto a las deformaciones que se puedan presentar al ser cargados, realizando un modelo en elemento finito para proyectar su comportamiento de deformabilidad. El segundo sería realizar un comparativo económico de todas las alternativas, para determinar cuál es el que tiene mayor beneficio.
Diseño de cuatro obras geotécnicas: diseño de la cimentación de un edificio de once niveles mediante una losa de fundación sobre un suelo arenoso, estabilización de talud de suelo utilizando el sistema de malla metálica con anclajes pasivos, estabilización de un talud de roca fracturada y el diseño geotécnico de una solución mediante la técnica cortar y cubrir para construir un túnel
(2020) Carvajal Ramos, Yeic Alonso; Monge Sandí, Ana Lorena
En este trabajo se presenta el análisis y el diseño de soluciones para cuatro problemas geotécnicos asociados a diferentes obras a nivel nacional. Se realiza el estudio y diseño de una cimentación profundad en una zona costera, utilizando columnas de grava, dicho sistema se propone para alcanzar la capacidad de soporte requerida y disminuir el riesgo de licuación que se presenta en un suelo arenoso. Se realiza el estudio y diseño de una obra de estabilización de un talud carretero, el cual presentó un deslizamiento importante debido a la saturación que se produjo en el estrato superficial durante la tormenta Nate, ocurrida en el año 2017. Para solucionar este problema se analiza una solución mediante el sistema soil nailing y otra mediante un sistema de sostenimiento con malla metálicas tipo Tecco. Tras los análisis de costos se concluye que la solución de menor costo es la solución mediante el sistema tipo Tecco. También se realiza el estudio y diseño de una solución a un problema de caída de bloques de hasta 5 m de longitud sobre la ruta nacional N° 141. Se comparan soluciones mediante una barrera estática con un sistema de tierra armada, una solución con una barrera dinámica y se analiza otra opción utilizando sistemas de contención de bloques utilizando mallas metálicas tipo Spider y Tecco. Tras realizar análisis de costos se concluye que solución de menor costo es la opción con el sistema Tecco, por lo que se realiza el diseño completo de esta obra. Además, se realiza el estudio y diseño de un túnel vial mediante el método cortar y cubrir, el túnel se debe construir en suelo limos de consistencia variada. El sistema de contención utilizado consiste en tablestacas metálicas apuntaladas en la parte superior por la losa de rodamiento. Para todas las obras diseñadas se realizan planos y especificaciones técnicas, además se realiza un presupuesto general del costo de la solución geotécnica.
Diseño de cuatro soluciones geotécnicas: mejoramiento de un terreno licuable mediante columnas de grava compactadas, estabilización de un talud mediante suelo cosido, diseño de pilotes apoyados en rocas blandas y mejoramiento de un terreno licuable mediante compactación dinámica
(2020) Trejos Villalobos, Julián Andrés; Monge Sandí, Ana Lorena
El trabajo realizado se compone de cuatro diseños de obras geotécnicas para dar soluciones a problemas civiles específicos. Las cuatro obras diseñadas son: a) la aplicación del sistema de inclusión de pilas de agregado apisonado conocido comercialmente como Geopier® para el mejoramiento de la cimentación de una torre de 15 niveles a construirse sobre un suelo arenoso de baja densidad y con problemas de licuación ubicado en Puntarenas, b) la estabilización de un terreno ubicado en el cantón de Mora, provincia de San José, mediante la técnica conocida como suelo cosido con el fin de reconformar la calzada de una carretera, c) dimensionamiento de los pilotes que conforman la cimentación para un edificio de 30 niveles con el fin de transmitir las cargas a estratos profundos conformados por rocas blandas (lahares) ubicados en la zona de la Sabana al centro de San José y d) mejoramiento de un terreno que presenta una alta susceptibilidad a licuarse ante un sismo así como una baja capacidad de soporte, sobre el cual se pretende realizar la construcción de un edificio de 7 niveles mediante la técnica conocida como compactación dinámica ubicado en el centro de Cartago. El resultado de los diseños se plasma en planos constructivos, especificaciones técnicas y presupuestos.

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Examinando Ingeniería civil por Tipo "tesis de maestría"

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