plan tesis completo

7/25/2019 Plan Tesis Completo

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Universidad Nacional de Huancavelica(Creada por Ley Nro. 25265)

Figura 1:

Subvencion de Proyectos de Investigacion

ANO

De La Promocion De La Industria Responsable y

Compromiso Climatico

Proyecto de Investigacion:

OPTIMIZACION DEL DIMENCIONAMIENTO DE

MUROS DE CONTENCION A PARTIR DE

PARAMETROS GEOTECNICOS

Docente:

Ing. AYALA BIZARRO, Ivan A.

Investigador:

ZANABRIA PARI, EVER

Huancavelica, 9 de septiembre de 2014


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OPTIMIZACION DEL DIMENCIONAMIENTO DE MUROS DE CONTENCION APARTIR DE PARAMETROS GEOTECNICOS

Indice general

Introduccion 3

1. Problema 4

1.1. Planteamiento del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2. Formulacion del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2.1. Problema General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2.2. Problema Especfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3.1. Ob jetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3.2. Objetivo Especfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Marco Teorico 6

2.1. JUSTIFICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3. Bases Teoricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3.1. Muros de Contencion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3.2. Tipos de Muros de Contencion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3.3. Predimencionamiento de Muro de contencion . . . . . . . . . . . . . 162.3.4. Algoritmos Geneticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4. Hipotesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.5. Hipotesis General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.6. Hipotesis Especifico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.7. Definicion de Terminos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.8. Identificacion de Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.8.1. Variable Independiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.8.2. Variable dependiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3. Marco Metodologico 22

3.1. Tipo De Investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2. Nivel De Investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.3. Metodo De Investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.4. Diseno De Investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.5. Poblacion, Muestra Y Muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.5.1. Poblacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.5.2. Muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Seminario de Tesis 1 E.A.P. Civil-Hvca


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3.5.3. Muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.6. Tecnicas e Instrumentos De Recoleccion De Datos . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6.1. Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.6.2. Ensayo de laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.6.3. Equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.7. Procedimiento de recoleccion de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.8. Tecnicas De Procesamiento Y Analisis De Datos . . . . . . . . . . . . . . . 243.9. Ambito De Estudio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.9.1. Revisa De Documentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.9.2. Analisis De Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.9.3. Observacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4. Aspecto Administrativo 26

4.1. Potencial Humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.2. Recursos Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.2.1. Materiales y Equipos para Estudio en Campo . . . . . . . . . . . . 264.2.2. Materiales para Trabajo en Gabinete . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.3. Financiamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Referencias Bibliografcas 28

Referencias Bibliograficas 28



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Introduccion

La region de Huancavelica presenta diversidad de topografa muy variada como planicies ymuchas montanas con pendientes muy pronunciadas que hacen que exista constantemente

consecuencias desfavorables como destruccion de vias , taludes y entre edificaciones. Parala contencion de los suelos a fin de evitar los deslaves y aprovechar mejor el terreno existenlas estructuras de retencion de suelos entre las cuales se tienen los muros de contenci on,quegeneralmente se vienen construyendo de manera convencional con medidas asumidas eltoda las dimenciones del muro. En este trabajo se pretende determinar partir de losfactores geotecnicos que presenta el suelo encontrar dimensiones mas optimas del murode contencion empleando el metodo de algoritmos geneticos el cual es un metodo muybueno para este tipo de problemas que busca las soluciones mas optimas, en este casoencontrar las dimensiones optimas para el muro de manera que pueda ser mas seguraante las posibles fallas que existiere.



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Captulo 1

Problema

1.1. Planteamiento del Problema

Cada vez que el ingeniero se enfrenta con el problema de disenar una estructura tieneque resolver simultaneamente varios aspectos como lo son el economico, la eficiencia yla seguridad lo que implica establecer la relacion entre la estructura y suelo. Uno de losinstrumentos mas poderosos que estan disponibles para el ingeniero con el fin de com-prender el comportamiento de la interaccion suelo estructura son los modelos fsicos ymatematicos que a su vez guardan una estrecha relacion entre ellos. Muchos fenomenosque ocurren en la naturaleza y dentro del campo de estructuras son tan complejos queno es facil tratarlos con unicamente con metodos matematicos, es conveniente recurrir

al empleo de metodos experimentales, como herramientas en la obtencion de solucionespracticas aplicadas a problemas de ingeniera y obras de estructuras en general. El ter-mino optimizacion corresponde a encontrar dimensiones mas perfectas, a partir de elloemplear el diseno y operacion de obras de ingeniera civil, con el uso del termino opti-mizacion se busca satisfacer las necesidades de implementar medidas mas acorde a losparametros geotecnicos del suelo esto empleando el metodo de algoritmos geneticos quebusca las solucion al problema, en este caso el de encontrar medidas optimas, debido a lacomplejidad de su naturaleza conseguir la exactitud es algo complejo. El camino a seguires la simplificacion de tal manera que pueda encontrar solucionas mas satisfactorias.

1.2. Formulacion del Problema

1.2.1. Problema General

Cuales son las dimensiones optimas de un muro de contencion a partir de losparametros geotecnicos ?

1.2.2. Problema Especfico

Cual es la altura optima del muro de contencion a partir de los parametros

geotecnicos?



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Cual es la base optima del muro de contencion a partir de los parametros geotecni-cos?

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo General

Identificar las dimensiones optimas del muro de contencion a partir de los parametrosgeotecnicos.

1.3.2. Objetivo Especfico

Determinar la altura optima del muro de contencion a partir de los parametrosgeotecnicos.

Determinar la base optima del muro de contencion a partir de los parametrosgeotecnicos.



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Captulo 2

Marco Teorico

2.1. JUSTIFICACION

Es de conocimiento de todos que ahora en da la computadora es una herramientaindispensable para los ingenieros que pueden explotarla, ya que con ella a diferencia deantes se puede lograr disenos optimizados y por lo tanto economicos que es un aspecto muyimportante en base a software desarrollados que permiten realizar operaciones o procesositerativos en fraccion de segundos y saber los resultados para ser evaluados y optimizarlos.Debido a los fenomenos climatologicos que ocurren dentro nuestra region, estructurascomo las carreteras que de alguna forma estan compuestos por este tipo de estructurasque son los muros de contencion y entre otras obras de ingeniera de nuestra localidad que

se encuentran muy deterioradas, en la cual se pueden observar estructuras danadas a razonde las interacciones que tienes directamente con el suelo o ya sean por disenos realizadosempricamente sin un criterio sutentatorio, quedando danada y con muchas necesidadesentre las cuales se puede mencionar: desestabilizad, vuelco y deslizamiento. Por lo anteriorexpuesto es necesario una solucion economica, rapida y facil de construccion como esla construccion de muros de contencion que se adapta muy bien a los requerimientosde dichos problemas y es por eso que en el proceso de diseno y optimizacion de dichaestructura jugara un papel muy importante el aspecto economico, por lo que la difusion deherramientas como el metodo de algoritmos geneticos se convierte en algo muy importantepara dar solucion a dichos problemas.

2.2. Antecedentes

Resumen

Esta investigacion tiene como objetivo principal como ya se menciono lneas arribaidentificar las dimensiones optimas del muro dandole mayor seguridad ante los factoresexternos que actuan contra el muro y de esta forma tambien se busca la reduccion del pesoy obviamente el costo que es muy primordial en la construcci on de obras de ingeniera.



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Internacional:

Este tipo de investigacion se viene realizando en diferentes pases de america latina

en este caso en el pas de Cochabamba Bolivia en el ano 2009 de realizo una investiga-cion denominado: DISENO Y OPTIMIZACION DE MUROS DE CONTENCION DEGAVIONES CON EL SOFTWARE GAWACWIN cuyo objetivo es Aplicar el softwareGAWACWIN para el diseno y optimizacion de muros de contencion de gaviones.

Nacional:

En el Peru se han hecho pocas investigaciones sobre el dimensionamiento optimo demuros contencion, el ano 2013 en la universidad Pontifica Catolica se hiso una investi-gacion de diseno de muros a partir de parametros geotecnicos con el metodo monte car-

lo,presentado por el bachiller: Ruben Rodrigo Vargas Tapia, cuyo Ob jetivo contribuir a lacuantificacion de la incertidumbre causada por la variabilidad de los parametros geotecni-cos en el diseno de muros de contencion en voladizo con suelo de cimentacion cohesivoy suelo relleno granular, mediante expresiones que permitan estimar la variabilidad delos factores de seguridad, en funcion de la variabilidad de parametros geotecnicos y lascaractersticas del muro de contencion, pero aun con dimensiones aleatorias. En nuestromedio se acostumbra realizar este tipo de muros de manera emprica siendo en muchoscalculos fuera de los requerimientos que se desean.

Local:

En la actualidad no se a visto ningun tipo de investigacion en este de optimizacion dedisenos de estructuras de muros de contencion, y no es comun ver este tipo de investigacionen la region ni a nivel nacional.

2.3. Bases Teoricas

2.3.1. Muros de Contencion

Los muros de contencion son estructuras que proporcionan estabilidad al terreno na-tural u otro material cuando se modifica su talud natural. Se utiliza como soporte de

rellenos, productos mineros y agua Los muros de contencion son elementos estructuralesdisenados para contener algo; ese algo es un material que, sin la existencia del muro, to-mara una forma diferente a la fijada por el contorno del muro para encontrar su equilibrioestable. Tal es el caso de la arena que se amontona libremente, la cual forma un angulodeterminado con la horizontal (o la vertical, segun la definicion) al quedar en equilibrio,ese angulo se denomina generalmente angulo de reposo o talud natural o, por extensi on,angulo de friccion interna estando todo el monton de esa arena en equilibrio, cualquiergrano en la seccion tambien lo estara por recibir igual presion de ambos lados; pero siquitamos la parte de la izquierda, la arena tendera a adquirir su angulo de reposo ypor lo tanto la parte de la derecha ejercera una presion sobre una seccion , presion que

debera ser resistida por el muro de contenci on. Son muchos los factores que intervienen



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en el diseno de un muro de contencion, pero el principal es el empuje del relleno. Paradeterminar el valor de este empuje existen varias teoras mas o menos aceptadas hoy enda, con las cuales debemos familiarizarnos para comprender hasta donde se puede ir enlas aproximaciones.

2.3.2. Tipos de Muros de Contencion

Muros de Gravedad: Son los que tienen en general un perfil trapezoidal y dependenprincipalmente de su peso propio para asegurar la estabilidad; se hacen generalmentede concreto ciclopeo o aun de piedras y no llevan ningun refuerzo: debe proporcionar-se de tal manera que no haya esfuerzos de traccion en ninguna de las secciones; sonmuros muy economicos para alturas bajas (hasta 3 o 3.50 metros aproximadamente

Muros Contrafuerte: Los contrafuertes son uniones entre la pantalla vertical delmuro y la base. La pantalla de estos muros resiste los empujes trabajando comolosa continua apoyada en los contrafuertes, es decir, el refuerzo principal en el murose coloca horizontalmente, son muros de concreto armado, economicos para alturasmayores a 10 metros. Los muros con contrafuertes representan una evoluci on de losmuros en voladizo, ya que al aumentar la altura del muro aumenta el espesor dela pantalla, este aumento de espesor es sustituido por los contrafuertes; la solucionconlleva un armado, encofrado y vaciado mas complejo.

Muros Cantilever: de concreto reforzado, utiliza la accion de cantilever, para retener

el suelo

Teoras de presion del terreno sobre muros de contencion

Uno de los problemas que continuamente se presenta en el campo de la ingenieracivil es sin duda la determinacion de los esfuerzos que se originan en un macizo terrosodurante su desplazamiento, ya que estos deben ser evaluados previamente para poderconstruir elementos estructurales que controlen este desplazamiento, como son los murosde contencion. Muchas teoras se han planteado desde el siglo XVII, pero ninguna hasta lafecha ha logrado describir de una manera rigurosa la mecanica de suelos en movimiento,todas ellas establecen una serie de hipotesis representativas de la realidad del problema

con las que se obtienen valores con un cierto margen de seguridad apropiado, lo que haceque no puedan dejar de ser utilizadas.La presion del terreno sobre un muro esta fuertemente condicionada por la deformabilidaddel muro, entendiendo por tal no solo la deformaci on que el muro experimenta comopieza de hormigon, sino tambien la que en el muro produce la deformacion del terreno decimentacion.Si el muro y el terreno sobre el que se cimienta son tales que las deformaciones sonpracticamente nulas, se esta en el caso de empuje al reposo.Si el muro se desplaza, permitiendo la expansion lateral del suelo se produce un fallo porcorte del suelo y la cuna de rotura avanza hacia el muro y desciende. El empuje se reduce

desde el valor del empuje al reposo hasta el denominado valor de empuje activo, que es



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el mnimo valor posible del empuje.Por el contrario, si se aplican fuerzas al muro de forma que este empuje al relleno, el fallose produce mediante una cuna mucho mas amplia, que experimenta un ascenso este valorrecibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje.El empuje al reposo es por tanto el valor intermedio entre el empuje activo y el empujepasivo.

Empuje de tierras

El empuje de tierras, es la accion ejercida por un macizo terroso sobre cualquier elemen-to en contacto con el. Esta accion puede ser denominada Estado de reposo, Empuje activoo Empuje pasivo en funcion del sentido del desplazamiento. Supongamos que una porcionde macizo terroso, se expande en direccion horizontal, dentro el cual cada elemento del

macizo esta sometido a una presion vertical constante y a una presion que va disminuyen-do paulatinamente hasta un cierto valor mnimo donde se movilizara toda la resistencia alcorte del suelo, la presion horizontal correspondiente a este estado se denominara presionactiva y la relacion entre esfuerzo vertical y esfuerzo horizontal se denominara coeficientede presion activa (Ka). La direccion del empuje vara segun el movimiento relativo entreel muro y el macizo, y la intensidad de este empuje vara con la inclinacion, el menorempuje es el que actua con un angulo igual al de friccion interna del material retenido.Si ahora el suelo se comprime en direccion horizontal como en el caso de un bloque deanclaje que transmite al terreno la traccion de los cables, los elementos del suelo estaransometidos a una presion vertical constante y a una presion horizontal creciente hasta un

punto maximo denominado presion pasiva, y la relacion entre esfuerzo vertical y esfuerzohorizontal se denominara coeficiente de presion pasivo Kp. Este empuje es alcanzado a unvalor mucho mayor que el empuje activo, varia tambien con la inclinacion y su valor maxi-mo se presenta para una inclinacion. Es decir, el empuje activo es aquel que correspondea una expansion del suelo y el pasivo a una compresion, los coeficientes respectivos Ka,Kp, seran posteriormente calculados. Los dos estados anteriormente descritos se conocencomo estados planos de Rankine.

Calculo del empuje Activo y Pasivo

Uno de los primeros metodos para estimar la presion de tierras contra muros, esatribuido a Coulomb (1776). Sin embargo la principal deficiencia en la teora de Coulomb,es la suposicion de que el suelo es ideal y que la zona de ruptura es plana, aunque paraarena limpia (sin limos ni arcilla) en el caso de presion activa la zona de ruptura es muyaproximada a un plano la ecuacion es la siguiente:

Pa= (0,5 H2) (2.1)

Para presion Pasiva:Pp = (0,5 H

2) Kp (2.2)



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Analisis y verificacion de muros de contencion

En general en el proyecto de un muro existen algunas caractersticas fijas y otras

seleccionables por el proyectista,Son caractersticas fijas:

El suelo de cimentacion y por lo tanto las presiones maximas admisibles, el coeficien-te de rozamiento hormigon - suelo, y el empuje pasivo eventualmente movilizablefrente al muro.

La cota de coronacion del muro

La profundidad mnima de cimentacion. Como norma general un muro no debecimentarse a profundidad inferior a 1 m ya que hasta esa profundidad las variacionesde humedad del suelo suelen ser importantes, afectando a la estabilidad del muro.

La posibilidad de penetracion de la helada tambien debe ser considerada en relacioncon este aspecto.

En cambio caractersticas seleccionables son :

Las dimensiones del muro.

El material de relleno.

Las caractersticas resistentes de los materiales de muro.

Existen 2 fases importantes en el diseno de un muro de contencion:

Sabiendo la presion lateral del suelo, la estructura como un todo, es verificada ensu estabilidad, esto incluye verificar a vuelco, deslizamiento y capacidad portante

Cada componente de la estructura es verificada para los esfuerzos adecuados y elacero de refuerzo es refuerzo es determinado para cada componente.

Los rellenos ejercen presion sobre la cara posterior de los muros y por esta razon la pantallaactua como una viga en voladizo, y lo es en pequenas proporciones, ya que se deflectaligeramente para lograr un estado de presion de tierras activa sobre el muro.

DrenajeEn la practica se ha observado que los muros de contencion fallan por una mala con-

dicion del suelo de fundacion y por un inadecuado sistema de drenaje. Determinar cui-dadosamente la resistencia y compresibilidad del suelo de fundacion, as como el estudiodetallado de los flujos de agua superficiales y subterraneos son aspectos muy importantesen el proyecto de muros de contencion. Cuando parte de la estructura del muro de con-tencion se encuentra bajo el nivel freatico, bien sea de manera ocasional o permanente, lapresion del agua actua adicionalmente sobre el. En la zona sumergida la presion es igual ala suma de la presion hidrostatica mas la presion del suelo calculada con la expresion masconveniente de empuje efectivo, de manera que la presion resultante es considerablemente

superior a la obtenida en la condicion de relleno no sumergido. Esta situacion ha sido



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ignorada por muchos proyectistas y es una de las causas de falla mas comunes en murosde contencion. En consecuencia resulta mas economico proyectar muros de contencion queno soporten empujes hidrostaticos, colocando drenes ubicados adecuadamente para quecanalicen el agua de la parte interior del muro a la parte exterior. En condiciones establesde humedad, las arcillas contribuyen a disminuir el empuje de tierra, sin embargo, si estasse saturan, generan empujes muy superiores a los considerados en el analisis. Por estarazon es conveniente colocar material granular como relleno en los muros de contenci on.Las estructuras sumergidas o fundadas bajo el nivel freatico, estan sujetas a empujeshacia arriba, denominado sub-presion. Si la sub-presion equilibra parte del peso de lasestructuras, es beneficiosa ya que disminuye la presion de contacto estructura-suelo, perosi la sub-presion supera el peso de estructura, se produce una resultante neta hacia arribala cual es equilibrada por la friccion entre las paredes de la estructura y el suelo. Estafriccion puede ser vencida inmediatamente al saturarse el suelo, produciendo la emersion

de la estructura

Estabilidad

El analisis de la estructura contempla la determinacion de las fuerzas que actuan porencima de la base de fundacion, tales como empuje de tierra, peso propio, peso de la tierrade relleno, cargas y sobrecargas con la finalidad de estudiar la estabilidad al volcamientoy deslizamiento, as como el valor de las presiones de contacto. El peso propio del muro:esta fuerza actua en el centro de gravedad de la seccion, y puede calcularse de manera facilsubdividiendo la seccion del muro en areas parciales sencillas y de propiedades geometricas

conocidas. La presion que la tierra ejerce sobre el muro que la contiene mantiene unarelacion directa con el desplazamiento del conjunto, en el estado natural si el muro no semueve se dice que existe presion de reposo; si el muro se mueve alejandose de la tierra ocede, la presion disminuye hasta una condicion mnima denominada presion activa. Si elmuro se desplaza contra la tierra, la presion sube hasta un maximo denominado presionpasiva.

Evaluacion Del Empuje De Tierras

Los muros son estructuras cuyo principal objetivo es el de servir de contenci on deterrenos naturales o de rellenos artificiales. La presion del terreno sobre el muro esta fun-damentalmente condicionada por la deformabilidad de este. Para la evaluacion del em-puje de tierras deben tomarse en cuenta diferentes factores como la configuracion y lascaractersticas de deformabilidad del muro, las propiedades del relleno, las condicionesde friccion suelo-muro, de la compactacion del relleno, del drenaje as como la posiciondel nivel freatico. La magnitud del empuje de tierras vara ampliamente entre el estadoactivo y el pasivo dependiendo de la deformabilidad del muro. En todos los casos se debeprocurar que el material de relleno sea granular y de drenaje libre para evitar empujeshidrostaticos que pueden originar fuerzas adicionales no deseables.

Presion Estatica:



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Empuje en Reposo: cuando el muro o estribo esta restringido en su movimientolateral y conforma un solido completamente rgido, la presion estatica del suelo esde reposo y genera un empuje total, aplicado en el tercio inferior de la altura.

Empuje Activo: Cuando la parte superior de un muro o estribo se mueve suficiente-mente como para que se pueda desarrollar un estado de equilibrio plastico, la presionestatica es activa y genera un empuje total, aplicada en el tercio inferior de la altura.

El coeficiente de presion activa se puede determinar con las teoras de Coulomb o Ran-kine para suelos granulares; en ambas teoras se establecen hipotesis que simplifican elproblema y conducen a valores de empuje que estan dentro de los margenes de seguridadaceptables.La teora de Coulomb nos permite conocer la distribucion de presiones sobre el mu-

ro, porque la cuna de tierra que empuja se considera un cuerpo rgido sujeto a fuerzasconcentradas, resultantes de esfuerzos actuantes en areas, de cuya distribucion no hayespecificacion ninguna, por lo que no se puede decir nada dentro de la teora respecto alpunto de aplicacion del empuje activo.

Empuje Intermedio: Para el diseno de muros de contencion con condicion intermediaentre empuje activo y empuje de reposo se debe hacer una consideraci on ponderada,para la altura del muro H, el coeficiente de empuje intermedio Ki, el cual se puededeterminar con la expresion siguiente

Empuje Pasivo: Cuando un muro o estribo empuja contra el terreno se genera una

reaccion que se le da el nombre de empuje pasivo de la tierra Ep, la tierra as compri-mida en la direccion horizontal origina un aumento de su resistencia hasta alcanzarsu valor lmite superior Ep, la resultante de esta reaccion del suelo se aplica en elextremo del tercio inferior de la altura, la figura 21 muestra un muro con diagramade presion pasiva.

Ea = (0,5 H2) Kp (2.3)

Donde:

Kp : Coeficiente de presion pasiva

kp=tan2(45 /2) (2.4)

Revision por Volteo

Las fuerza que actuan sobre un muro en voladizo y uno de gravedad, con base de quela suposicion de que la presion activa de Rankin actua a lo largo del plano vertical.Se verifica que el momento de las fuerzas (Mv) que tienden a voltear el muro sea menoral momento que tienden a estabilizar el muro (Me)

En muros ordinarios apoyados en suelos, la resultante correspondiente a las cargas, debe



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cortar a la base dentro del tercio medio; por lo que toda el area que este debajo de labase, esta teoricamentePor otra parte, los muros de contencion pueden apoyarse en roca, en cuyo caso el primercriterio dado se cambia comunmente para permitir mayores excentricidades. Sin embargo,con objeto de obtener la seguridad adecuada contra volteo, la mayor parte de los proyec-tan prefieren limitar la excentricidad a un cuarto del ancho de la base.Es decir, la resultante de las fuerzas debe cortar al plano del lecho inferior de la base,dentro de un medio del ancho. Aun cuando la presion en el estreno pueda ser considera-blemente menor, que la presion admisible para la roca.Este tipo de falla por volteo ocurre debido al excesivo momento causado por las presionesactivas como los comparados con el momento de resistencia de carga de gravedad cercadel punto de rotacion.El calculo de estabilidad de volcamiento, esta relacionado a la presion vertical del suelo

debajo dela cimentacion, al centro de rotacion asumido la presion del suelo, presion maxi-ma no debera exceder, que (factor de seguridad del suelo).La conformidad a esta condicion generalmente satisface el requerimiento de volcamiento,pero no hace obvia la necesidad del calculo de la estabilidad. Este ultimo requerira tambienel mnimo de presion vertical del suelo, qmin para ser mayor que cero.

Figura 2.1: Dimenciones de Muros de Gravedad

F.S=MR

MA 1,59 (2.5)

Donde:



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MR= Momento Resistente

MA = Momento Actuante

Revision por Deslizamiento

El componente horizontal del empuje de tierra, debe ser resistido por las fuerzas decorte entre el suelo y la base y por la resistencia pasiva de tierra del suelo en contacto conel frente de la estructura.La relacion entre las fuerzas resistentes y la componente horizontal, se conoce como elfactor de seguridad contra el deslizamiento. Esta relacion no debe ser menor que 1.5,ademas, la presion pasiva de tierra debe de despreciarse al calcular el factor de seguridad,a menos que las condiciones locales permitan obtener una evaluacion segura del valor de

su lmite inferior y a menos que se asegure que la existencia de la presion durante lacolocacion del suelo del relleno detras del muro y durante la vida util de este.La resistencia al esfuerzo cortante entre la base y el suelo depende mucho de la naturalezade este.Si el factor de seguridad contra el deslizamiento es menor que 1.5, debe modificarse elproyecto. Puede aumentar la resistencia al deslizamiento de la base.Analizando el equilibrio del bloque del suelo Se verifica que la componente horizontaldel empuje de la tierra (Fh) no supere la fuerza de retenci on (Fr) debida a la friccionentre la cimentacion y el suelo, proporcional al peso del muro. En algunos casos, puedeincrementarse (Fr) con el empuje pasivo del suelo en la parte baja del muro. Normalmente1se acepta como seguro un muro si se da la relaci on:


Fr

Fh 1,59 (2.6)



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Revision por Falla de capacidad

La capacidad de carga admisible o de trabajo que es con la que se disena la cimen-

tacion para el elemento de retencion. La capacidad de carga admisible en un caso dado,sera siempre menor que la falla y debera estar suficientemente lejos de esta como paradar margenes de seguridad necesarios para cubrir todas las incertidumbres referentes alas propiedades de los suelo, a la magnitud de las cargas actuantes, a la teora especificade capacidad de carga que se use a los problemas y desviaciones de la construcci on.La presion vertical tal como es transmitida al suelo por la losa de la base del muro decontencion, debe revisarse contra la capacidad de carga ultima del suelo. La naturalezade la variacion de la presion vertical transmitida por la losa.


F.s= qdqa

1,5 (2.7)

Donde:

qd = Capacidad de carga ultima

MA = Momento Actuante



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2.3.3. Predimencionamiento de Muro de contencion

A continuacion las caractersticas de predimencionamiento para una primera verifica-

cion y diseno, la cual sera base para la iteracion y oprimizacion del muro: El predimen-cionamiento se realizara a partir de las caractersticas y propiedades del suelo, tomandoen cuenta la altura del talud o el relleno que soporta el muro.


2.3.4. Algoritmos Geneticos

Es un algoritmo matematico altamente paralelo que transforma un conjunto (pobla-cion) de objetos matematicos individuales (tpicamente cadenas de caracteres de longitudfija que se adaptan al modelo de las cadenas de cromosomas), cada uno de los cualesse asocia con una aptitud, en una poblacion nueva (i.e. la siguiente generacion) usandooperaciones modeladas de acuerdo al principio Darwiniano de reproduccion y superviven-cia del mas apto, y tras haberse presentado de forma natural una serie de operacionesgeneticas (notablemente la recombinacion sexual)



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Como funcionan los algoritmos geneticos

Basicamente lo que se hace es buscar una representaci on de las posibles soluciones de

nuestro problema (normalmente se usan cadenas binarias). A cada una de estas repre-sentaciones se le llama cromosoma, y al conjunto de ellas se le conoce como poblacion.La primera generacion es creada usando numeros aleatorios, pero en las siguientes loscromosomas mas aptos tendran mas probabilidades de sobrevivir. Los cromosomas quelogran sobrevivir se cruzan entre s, y sus descendientes originan la siguiente generacion.Las principales operaciones asociadas con los algoritmos geneticos son: seleccion, cruza ymutacion.

Seleccion

Consiste en tomar de una cierta poblacion a algunos de sus individuos (presumible-mente los mejores), de acuerdo a una funcion de aptitud definida previamente

Cruza

Es el operador mediante el cual los individuos seleccionados previamente intercam-bian material cromosomico, y son sus descendientes los que formaran la poblacion de lasiguiente generacion.

Mutacion

Es un cambio aleatorio realizado a uno de los genes de un cromosoma. Cuando se usauna representacion binaria, el gene seleccionado se sustituye por su complemento (un cerocambia en uno y viceversa.

Que problemas pueden resolverse con Algoritmos Geneticos

Puede ser un desafo el hecho de seleccionar un problema candidato para ser resueltova algoritmos geneticos o programacion evolutiva. Habra problemas que seran mas sen-cillos de resolver va programacion tradicional que transcribirlos a un esquema genetico.Habra problemas de optimizacion numerica totalmente tratables con los solvers tradi-

cionales de programacion lineal. Los grandes candidatos son los problemas de busquedaque no sean tratables con metodos tradicionales. En el caso de optimizacion, la tratabi-lidad de los problemas puede radicar en la cantidad de variables, o restricciones que seingresen al solver, por lo que siempre hay que tener en cuenta a los algoritmos geneti-cos y la programacion evolutiva como herramientas de un nivel de paralelismo muy alto(y poco complejo de implementar). Otros candidatos importantes son los problemas deoptimizacion multimodal o tambien multiobjetivos. Aunque en rigor a la verdad, el areade aplicacion es tan extensa como programadores que han jugado con estas tecnicas condiversos problemas.



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Areas de aplicacion

El atractivo que despiertan los algoritmos geneticos tiene que ver con varios factores,

como ser: la posibilidad de resolver en forma rapida (estandar) y eficientes problemascomplejos en los que haya una complejidad en el tamano del espacio de busqueda, unaalta dimensionalidad de las funciones de aptitud, o incluso una no linealidad de las mismas,que lo hagan intratable para la programacion lineal. Por otro lado no necesitan muchainformacion especfica del problema, son mas bien generalistas, son muy extensibles eincluso suelen ser utilizados para realizar una primera busqueda global y luego ingresarcomo parametros a otra herramienta que implemente algun metodo de busqueda local.Otras areas de interes son la prediccion de sistemas dinamicos no lineales, la planificacionde trayectorias de robots, planeamiento estrategico, diseno de aeroplanos, optimizacionde redes de comunicacion y optimizacion combinatoria.

Diferencias con mecanismos de optimizacion

Los algoritmos geneticos se diferencias (en cuando a tecnicas de optimizacion) de otrastecnicas en varios aspectos:

Operan con versiones codificadas (en cromosomas) del problema, en vez del proble-ma en s.

La mayora de las tecnicas convencionales de optimizacion buscan a partir de unpunto, en cambio los algoritmos geneticos usan una poblacion de soluciones. Estojuega un papel fundamental en la robustez de los algoritmos geneticos. Mejora lachance de alcanzar el optimo global y ayuda a evitar maximos locales estacionarios.

Utilizan para evaluar funciones de fitness en vez de derivadas y gradientes, comoresultado, pueden ser aplicados a problemas de optimizacion discreta o continua.

No utilizan transiciones de estado deterministas como otras tecnicas, sino que sontransiciones probabilsticas

Ventajas y limitaciones de los algoritmos geneticos

Ventajas:

El espacio de soluciones posibles es mas amplio.

Se simplifica encontrar un optimo global

Pueden ser empleados para una gran gama de problemas de optimizacion.

Puede manejar espacios de busqueda grandes, incluso que no hayan sido debida-mente estudiados.

Es facilmente modificable para ser utilizado en diferentes problemas.

Pueden ser empleados para una gran gama de problemas de optimizacion.



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Tienen buen rendimiento en problemas de optimizacion a gran escala.

Los algoritmos geneticos poseen varias caractersticas que los hacen altamente desea-

bles para problemas de optimizacion

No requieren conocimientos especficos del problema para llevar a cabo la busqueda.

Usan operadores aleatorios en vez de operadores determinsticos, lo que hace que laconvergencia de la tecnica vare con respecto al tiempo.

Operan de forma simultanea con varias soluciones, tomando informacion de variospuntos del espacio de busqueda como gua.

Limitaciones:

Puede ocurrir convergencia prematura

Tienen problemas en encontrar el optimo global exacto.

Requieren un gran tiempo de procesamiento para evaluar el fitness de cada indivi-duo.

No incorporan por defecto heurstica propia del problema.

La configuracion no es sencilla.

Necesitan ser acoplados a tecnicas de busqueda local.

Como resolver problemas con Algoritmos Geneticos

Como en la mayora de las areas de la Tecnica, conviene comenzar por establecer unaanaloga de nuestro problema con un patron de diseno o problema tpico ya resuelto. Estpico del area de optimizacion la catalogacion de este tipo de problemas, por lo que laenumeracion siguiente va a estar relacionada con este tipo de problemas sin que se infierapor ello que los algoritmos geneticos son solo aplicables a problemas de optimizacion.

2.4. Hipotesis

2.5. Hipotesis General

La optimizacion de las medidas de los muros de contencion se determinara partirde los parametros geotecnicos del suelo.



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2.6. Hipotesis Especifico

la altura optima del muro de contencion se determinara a partir de los parametros

geotecnicos

la base optima del muro de contencion se determinara a partir de los parametrosgeotecnicos

2.7. Definicion de Terminos

Parametros Geotecnicos

Se aplica el termino a los ensayos que se realizan sobre un terreno para determinar sus

caractersticas

Contencion

Se denomina muro de contencion a un tipo estructura de contencion rgida, destinada acontener algun material, generalmente tierras.

Base o Cimentacion

Se denomina cimentacion al conjunto de elementos estructurales cuya mision es transmi-

tir las cargas de la edificacion o elementos apoyados a este al suelo distribuyendolasde forma que no superen su presion admisible ni produzcan cargas zonales

Talon de Base

Un saliente sobre el que se apoya parte del terreno, de manera que muro y terrenotrabajan en conjunto

Muro de Gravedad

Son aquellos cuyo peso contrarresta el empuje del terreno. Dadas sus grandes dimensio-

nes, practicamente no sufre esfuerzos flectores, por lo que no suele armarse.

Empuje de tierras

Es que ejerce la tierra sostenida por el muro.

Arcilla

Tipo de suelo cuyas particulas que lo conforman son de tamaano comprendido entre0,006 mm o menos



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Limo

fenotipo:estructura decodificada

Fenotipo

Estructura decodificada, aquellos rasgos particulares y geneticamente heredados de cual-quier organismo que lo hacen unico e irrepetible en su clase.

Genotipo

conjunto de genes o estructura, informacion genetica que posee un organismo en parti-cular

locus

Posicion en la estructura, es una posicion fija en un cromosoma, como la posicion de ungen o de un marcador.

Alelo

Valor de dominio que se otorga a un gen cuando rivaliza contra otro gen por la ocupaci onde posicion final en los cromosomas

Gen

Caracterstica o atributo

Cromosoma

Individuo o estructura (potencial solucion)

2.8. Identificacion de Variables

2.8.1. Variable Independiente

Parametros geotecnicos del suelo.

2.8.2. Variable dependiente

Dimensiones optimas del muro de contencion.



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Captulo 3

Marco Metodologico

3.1. Tipo De Investigacion

El tipo de investigacion es: Aplicativo.

3.2. Nivel De Investigacion

El tipo de investigacion es: Descritivo.

3.3. Metodo De Investigacion

En este metodo se describen todas las realizaciones hechas y procedimientos secuen-ciales en el desarrollo del proyecto de tesis, especificando cada una de las actividades, elmetodo a realizar es experimental.

El presente trabajo de investigacion parte como necesidad de disenar la medidasoptimas delos muros de contencion en la ciudad de Huancavelica.

El objetivo del presente trabajo, es determinar las dimensiones optimas de murosde contencion de gravedad.

En la presente investigacion se empleara el metodo descriptivo, el mismo que secomplementara con el estadstico, analisis y sntesis..

Planificacion y toma de datos: Es aqu donde se planificara las etapas de estudioademas se recopilara los datos existentes en area de estudio.

Prospeccion del terreno y toma de muestras: En esta fase se comprobara la exactitudde los datos recopilados y se establecen los puntos en los que fijar an la atencion(puntos muestrales), los cuales deben ser los mas representativos del area de estudio.En ello se procede a su descripcion del terreno y tomas de muestreo para el analisisen el laboratorio.



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Estudio de laboratorio: En esta etapa se realizara todos los ensayos necesarios paraencontrar las caractersticas tecnicas de las muestras del material en estudio

Emision del Informe Definitivo: En esta fase, se debe detallar todos los aspectosobservados, justificandose mediante sus resultados obtenidos.

3.4. Diseno De Investigacion

El presente estudio, dada la naturaleza de las variables materia de investigacion,responde al de una investigacion experimental por causa efecto.

La parte experimental de este estudio se realizara mediante el diseno experimentalde las muestras obtenidas en el area de estudio, todos los cuales se realizaron a nivel

de Laboratorio, en las instalaciones del Laboratorio de la universidad nacional deHuancavelica E.A.P. de Ingeniera Civil - Huancavelica

3.5. Poblacion, Muestra Y Muestreo

3.5.1. Poblacion

La poblacion de estudio esta conformada por los muros de contencion que existenen la ciudad de Huancavelica.

3.5.2. Muestra

Se toma un muro de contencion de la poblacion existe para ser analizado respecti-vamente .

3.5.3. Muestreo

Se considera tecnicas experimentales, analiticos y experimental.

3.6. Tecnicas e Instrumentos De Recoleccion De Da-

tos

3.6.1. Materiales

Aceros

Agregado

Agua

cemento

Madera



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3.6.2. Ensayo de laboratorio

Corte triaxial

Analisis Granulometrico.

Lmites de Consistencia.

Ensayo del Proctor Modificado.

Ensayo del C.B.R

3.6.3. Equipos

Nivel

Maquinarias pesada (cargador, volquete)

GPS

lampas, picos

3.7. Procedimiento de recoleccion de datos.

Parametros de las propiedsades de suelo, esto de los diferentes ensayos de las mues-

tras obteniads en campo realizados previamente en laboratorio y luego pasado agabinete.

3.8. Tecnicas De Procesamiento Y Analisis De Datos

Una vez recopilado los datos, necesitamos organizar esta informacion correctamentepara lo cual estaremos utilizando diferentes tecnicas de procesamiento de datos aplicandolos conocimientos estadsticos ya sea estadstica descriptiva o inferencial, tales como:

Graficos

Interpretacion y difusion de resultados.

3.9. Ambito De Estudio

Region : Huancavelica.

Provincia : Huancavelica.

Distrito : Huancavelica.



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3.9.1. Revisa De Documentos

Se realiza y realizara la revisionismo de informacion de proyectos realizados similares

y de los libros que involucren temas relacionados con el proyecto de investigador con elfin de obtener datos confiables .

3.9.2. Analisis De Datos

Se procedera el analisis de los datos obtenidos con la tecnica numerica de algoritmosgeneticos.

3.9.3. Observacional

Guia de observacion se relaizara en laboratorio.



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Captulo 4

Aspecto Administrativo

4.1. Potencial Humano

El potencial Humano esta representado basicamente por los alumnos y docentes de laUniversidad Nacional de Huancsvelica.

4.2. Recursos Materiales

Los recursos materiales empleados para la elaboracion del presente proyecto de inves-tigacion seran:

4.2.1. Materiales y Equipos para Estudio en Campo

Camaras fotograficas

Equipo de GPS (Sistema de Posicionamiento Global)

Equipo de estacion total

Materiales de escritorio en general

Movilidad

4.2.2. Materiales para Trabajo en Gabinete

Equipos de computo (Laptops)

SOTWARE DE DISENO.

Ms Office (Ms Excel, Ms Word)

Editor de Texto LATEX.



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4.3. Financiamiento

El presente trabajo de investigacion:OPTIMIZACION DEL DIMENCIONAMIENTO

DE MUROS DE CONTENCION A PARTIR DE PARAMETROS GEOTECNICOS ,sera financiado con recursos del Fondo de Desarrollo Socioeconomico del Proyecto Camisea(FOCAM), mediante la Subvencion de Proyectos de Investigacion para Estudiantes dePre-grado.



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Referencias Bibliogrificas

[1] Braja M. Das principio de ingenieria de cimentaciones, quinta edicion

[2] McGraw Hill Latinoamericana Propiedades Geofsicas de los Suelos, PrimeraEdicion. Bogota.

[3] Thomson Learning. Principios de Ingeniera de Cimentaciones,Quinta Edicion.Mexico

[4] Rafael Angel Torres Belandria Analisis Y Diseno De Muros De Contencion DeConcreto Armado.Segunda impresion. Venezolana.

[5] Susana Rojas Martnez Diseno De Muros De Contencion.Tercera Edicion .Chile.

[6] Dr. Jorge E. Alva Hurtado Diseno De Muros De Contencion Diseno De MurosDe Contencion.Segunda impresion. lima.

[7] Ricardo Di Pasquale Algoritmos Geneticos.Articulo.

[8] Marcos gestal Pose Introduccion a los Algoritmos Geneticos.Universidad de laCuruna.

[9] Marcos Alvarez-Diaz Algoritmos Geneticos, Redes Neuronales Y Fusion De Da-tos.Universidad de Vigo. Espana

[10] Dr. Alberto Ordonez C. Diseno De Muros De Contencion.Segunda impre-sion.Universidad Nacional Agraria.Lima



[13] Bernabe Dorronsoro Daz Diseno e Implementacion de Algoritmos Geneticospara Problemas Complejos.Tesis Doctoral.Universidad De Malaga.Espana.

plan tesis completo

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