Ingeniería y Arquitectura
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Item Túneles falsos y su aplicación a carreteras de montaña en Costa Rica(2021) Arias Infante, Isaac Rodrigo; Valverde Mora, Marco AntonioEl objetivo principal que motivó este trabajo de investigación fue el evaluar la posibilidad de emplear túneles falsos en dos carreteras de montaña de Costa Rica, tomando como casos de análisis un tramo de la ruta nacional (RN) 32 y 27, respectivamente. La importancia radica en valorar una posible solución para disminuir los riesgos a los usuarios y los costos al país, causados por los problemas de estabilidad en estos puntos. La investigación se desarrolló en cuatro fases: 1) Recolección de información acerca de la teoría de los túneles falsos, 2) Caracterización de las rutas nacionales y determinación de tramos vulnerables, 3) Selección del túnel falso que mejor se adapta a la condiciones de cada ruta mediante la metodología de evaluación multicriterio (EMC) y 4) Análisis económico de la implementación del túnel falso cada tramo de estudio. A partir de este proceso, se resuelve que el túnel falso que mejor se adapta a la condiciones estudiadas del tramo de la RN-32 es el túnel falso de avalancha y de la RN-27 es el túnel falso de concreto pretensado con capa de amortiguamiento de llantas. Además, se concluye que es económicamente viable construir túneles falsos para resolver los problemas de estabilidad de taludes que presentan ambos tramos analizados.Item Análisis de estabilidad de los terraceos como solución para los deslizamientos de la Ruta Nacional 126, sector Vara Blanca(2011) Huguenin Amador, Caroline Noor; Vargas Monge, WilliamA raíz del terremoto de Cinchona ocurrido el 8 de enero de 2009, ocurrieron múltiples deslizamientos en las laderas del volcán Poás y en los taludes de la Ruta Nacional 126, inhabilitando el paso por esta vía alterna al Caribe de Costa Rica. Para permitir el acceso a la zona epicentral en la fase posterior a la emergencia, se realizaron movimientos de tierra y construcción de terrazas en los taludes a lo largo de esta ruta, que eventualmente se convirtieron en obras permanentes. Este proyecto tuvo como objetivo realizar un análisis de estabilidad de un talud representativo para valorar la seguridad de la solución empleada. El talud analizado se ubica en la zona de Montaña Azul, en una ladera compuesta por suelos residuales de materiales de origen volcánico piroclástico (andosoles). La topografía previa al sismo del talud fue reconstruida a partir de fotografías y la geometría actual (terrazas), así como la estratigrafía del sitio fueron levantadas en campo en conjunto con la realización de pruebas de penetración y la extracción de muestras de suelos para la determinación de las propiedades físicas y mecánicas de los materiales en el laboratorio. Los suelos presentan distintas texturas y colores; las propiedades físicas evidencian la presencia de limos arcillosos, limos arenosos y arenas bien gradadas; las pruebas mecánicas indican que el ángulo de fricción de todos los materiales es similar y cercano a 32º, pero tienen cohesión efectiva variable entre 10 y 300 kPa, aproximadamente, lo cual se puede asociar con los distintos grados de compacidad y que se observaron en las pruebas in situ. Se analizó la estabilidad en condición drenada del talud anterior y al actual mediante un programa de cómputo que permite determinar los factores de seguridad en condición estática y los valores de coeficiente sísmico crítico que se asocian con la falla. Las superficies de ...Item Análisis de estabilidad de taludes en suelos cohesivos considerando los desplazamientos(2011) Arroyo Castro, Houseman Miguel; Valverde Mora, Marco AntonioHistóricamente los análisis de estabilidad de taludes se han realizado mediante la metodología de equilibrio límite, a pesar de sus limitaciones, como el no cumplir con la compatibilidad de las deformaciones entre otras simplificaciones que asume dicha metodología. En la actualidad con el avance tecnológico, han surgido paquetes de análisis mediante la técnica de elementos finitos con gran potencial de aplicación en Ingeniería Civil. En este trabajo se comparan las metodologías de equilibrio límite y elementos finitos en el campo de la estabilidad de taludes y a su vez se analiza el efecto de las variables que intervienen en dichas metodologías sobre la estabilidad de taludes en suelos cohesivos de diferentes consistencias. Además se analizó la relación entre el factor de seguridad de un talud con edificaciones de hasta tres niveles (cargas) en la cresta, obtenido mediante equilibrio límite y mediante elementos finitos. Los análisis se realizaron utilizando el programa GeoStudio 2004. A partir de los resultados obtenidos se evalúa si el no cumplir con la compatibilidad de las deformaciones en los análisis es determinante, o si por el contrario la metodología de equilibrio límite es suficiente para garantizar la seguridad de una obra cercana a un talud, esto en cuanto al factor de seguridad se refiere. Además, se establecen recomendaciones para la distancia de retiro mínima de una obra, de forma tal que esta no sea afectada por la presencia de un talud con características geotécnicas similares a las utilizadas en este trabajo. También se obtuvieron correlaciones entre el factor de seguridad y las deformaciones producidas por las cargas modeladas. La importancia de este trabajo radica en establecer criterios que tomen en cuenta tanto la resistencia y la deformación del medio soportante, ya que ambos factores interactúan en el desempeño de una obra, esto apoyado en las herramientas ...Item Guía práctica para la estabilización de taludes en los suelos de Costa Rica utilizando vegetación nativa(2013) Silva Orozco, Aaron; Sáenz Aguilar, SergioSe propone una guía de manejo práctico para el uso de especies vegetales en las diferentes zonas ecológicas del país, cuyo propósito es la estabilización de la masa de suelo. Para la elaboración se consultaron diferentes instituciones y diversas áreas profesionales, que brindaron la información necesaria para la correcta manipulación de las especies vegetales. Se visitaron proyectos de ingeniería en los cuales se ha utilizado la vegetación como medida preventiva para el control de erosión, con el objetivo de brindar algunos consejos del cómo enfrentar situaciones semejantes para la estabilización de taludes. Las especies que fueron seleccionadas para la estabilización de taludes fueron elegidas por consulta a ingenieros forestales, que se encontraban en cada una de las giras realizadas al campo por medio del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). Algunos de los resultados obtenidos también fueron consultados a botánicos y a profesionales del área de la biología, a los cuales se les expuso lo establecido en la teória de los libros de la mecánica de suelos, referente al tema de la bioingeniería. Se logra plasmar una guía práctica para la estabilización de taludes utilizando la vegetación, que es una metodología para desarrollar un proyecto de bioingeniería de suelos. Esta funciona de tal forma que el interesado recurra a elementos como la organización, el diseño, ejecución o implantación y mantenimiento del proyecto para su correcta realización.Item Evaluación y manejo del riesgo geotécnico en la carretera San José - Caldera(2012) Barrantes Alfaro, David; Valverde Mora, Marco AntonioEn Costa Rica existen carreteras que atraviesan zonas montañosas, lo que trae como consecuencia la necesidad de conformar rellenos y realizar taludes de corte en terrenos de pendientes muy elevadas y en con una variabilidad geológica y geotécnica muy alta. Lo anterior, aunado a las condiciones climáticas y de sismicidad trae como consecuencia una serie de problemas a lo largo del proyecto, desde la etapa de planificación hasta la construcción y operación de la obra. El caso de la carretera San José ¿ Caldera es un ejemplo de las dificultades que se pueden tener al atravesar este tipo de zonas, las cuales provocan eventos que comprometen la seguridad de los usuarios y generan altos costos en intervenciones. Ante esto, resulta necesario el establecer una adecuada evaluación de los riesgos presentes a lo largo del proyecto y un sistema de alerta temprana ante eventos adversos, con el objetivo de establecer planes de manejo de riesgo que permitan actuar de manera más precisa y a tiempo ante eventos adversos. Esta evaluación y manejo del riesgo se realiza para la etapa de operación y considera metodologías cuya aplicación es para proyectos en esta etapa y no necesariamente son aplicables a etapas previas. De esta manera, se revisaron las metodologías de manejo del riesgo aplicables a la etapa de operación del proyecto y se realizaron visitas de campo para tener un registro detallado de los tramos de la autopista. Se utilizó la metodología GeoQ para evaluar y proponer un manejo de los riesgos presentes y los sistemas RHRS y SMR que permitieron la aplicación de una matriz de decisión considerando probabilidades de ocurrencia de eventos e impacto de las consecuencias, con lo cual se definieron las zonas más críticas. Con base en los resultados obtenidos se dividió la autopista en cuatro sectores de acuerdo a su riesgo y se definieron las medidas de mitigación de riesgos para cada ...Item Diseño preliminar geotécnico de presa de enrocado con cara de concreto en el río Grande de Tárcoles(2010) Retana Barboza, Juan PabloLa alternativa de utilizar enrocados compactados y una pantalla de concreto en presas se ha popularizado en las últimas décadas. Mejoras constantes en el diseño y prácticas constructivas, basadas en la experiencia en proyectos en anteriores en operación, ha permitido construir presas CFRD que han superado la altura de 200,0 m. La evolución del diseño de estas presas no se detiene. Se busca mejorar y corregir errores pasados e incorporar cada vez más técnicas analíticas y computacionales en el diseño y la predicción del comportamiento. Este proyecto desarrolla el diseño preliminar de una presa de enrocamiento con cara de concreto para el P.H. Chucás con base en la información disponible. En primer lugar, se llevó a cabo una caracterización del sitio. Se elaboró un modelo geológico-geotécnico con base en recopilación bibliográfica de la zona así como investigaciones en el campo. Se estudiaron lo materiales del sitio y se les asignó propiedades mecánicas a las capas de roca con base en clasificaciones geomecánicas y el criterio de Hoek y Brown. Para la construcción del relleno, se considera como posible fuente de material, la explotación de cantera de las lavas presentes en el sitio de la presa. A partir de esto, se estiman propiedades físicas y mecánicas para el material de enrocado aplicando la metodología de ¿Rugosidad Equivalente¿ para la caracterización de enrocados de Barton y Kjaernsli, así como de los estudios de Raul J. Marsal sobre las propiedades mecánicas de enrocamientos y gravas. Se plantea un esquema de zonas para el relleno y se presentan las especificaciones granulométricas y de compactación basadas en la experiencia en este tipo de presas a nivel mundial. Se definen las pendientes a utilizar en los taludes aguas arriba y aguas abajo. Se estudia la estabilidad de los mismos bajo la filosofía de equilibrio límite considerando la carga de sismo mediante un ánalisis ...Item Comparación técnico económica del uso de pantallas de anclajes activos y suelo cosido para la estabilización de taludes(2009) Naranjo Castillo, Adrián; Valverde Mora, Marco AntonioEl avance de la construcción en Costa Rica ha sido muy grande en los últimos años; este acontecimiento ha traído consigo una disminución en la disponibilidad de terrenos de fácil acceso, por lo que se han tenido que empezar a explotar terrenos en zonas montañosas y empinadas para poder responder a esa demanda de construcciones. Esta práctica ha provocado la necesidad de recurrir al estud io de taludes y cortes para mejorar la seguridad de la obra, haciendo evidente la importancia de construir buenas obras de retención. Las técnicas de estabilización de taludes mediante el uso de pantallas de anclajes activos y muros de suelo cosido se han venido utilizando a nivel mundial desde hace tiempo para lidiar con problemas como los que se mencionan en el párrafo anterior. En Costa Rica dichas técnicas se han empezado a emplear más popularmente en los últimos 1O años, y actualmente han empezado a gozar de gran popularidad. Por tanto, considerando que ambas técnicas son de aplicación reciente en el país, y que debido a la tendencia constructiva actual se hace cada vez más necesario su uso, en este trabajo se pretende realizar una comparación técnica y económica de ellas mediante la recopilación de información y la elaboración de diseños para un talud rocoso de 1850 m2 ubicado entre las estaciones 45+780 y 45+880 de la nueva carretera San José - Caldera, con el fin de determinar las ventajas y desventajas que ofrece cada una de las técnicas, y las diferencias de costos entre una y otra solución, lo que permitirá no solo tener más conocimiento de los procedimientos de diseño y construcción de cada una de las técnicas, sino que además se tendrá un parámetro económico para determinar cuál técnica es más viable para un determinado proyecto. Los resultados obtenidos muestran que en el ámbito técnico se presentan diferencias en cuanto tipo de refuerzo, interacción suelo ...Item Efectos de las raíces sobre la resistencia al corte en suelos(2012) Quirós Castegnaro, Andrés; Sáenz Aguilar, SergioSe realiza un análisis del incremento en la resistencia al corte en suelos proporcionado por las raíces de las plantas, para el posterior desarrollo de una metodología de diseño de taludes tomando en cuenta los efectos de dichas raíces. El desarrollo de la metodología de diseño, se basó en el uso de información experimental, obtenida a partir de la realización de distintos ensayos de laboratorio; así como de modelos matemáticos que reflejen el comportamiento mecánico del suelo con presencia de raíces. A partir de una extensiva revisión bibliográfica y la realización de ensayos experimentales en el laboratorio, se logró encontrar un método de bajo costo y sencillo para evaluar el efecto de las raíces en la estabilidad de taludes. Esto se consigue mediante la realización de ensayos de resistencia a la tracción de raíces de la planta que se desea evaluar. Además, se desarrolló un procedimiento de diseño conciso que permite incluir los efectos de la vegetación en la resistencia al corte a lo largo de una superficie de falla de un talud. Finalmente, se propone una metodología para introducir los efectos de las raíces en la estabilidad de taludes mediante el uso del método de equilibrio límite.Item Diseño geotécnico del túnel de desvío y propuesta de cortes a lo largo de la tubería de conducción del P.H. Chucas(2012) Bolaños Benavides, Allan Mauricio; Valverde Mora, Marco AntonioDentro de un proyecto, cualquiera que sea, la fase de diseño resulta de imprescindible importancia, ya que es en ella donde se definen las características constructivas, la funcionalidad y comportamiento de elementos o componentes, como lo son en este caso el soporte inicial del túnel de desvío y las medidas de estabilización de los cortes a lo largo de la tubería de conducción, ambos en el Proyecto Hidroeléctrico Chucas, ubicado en la provicia de Alajuela, en la ciudad de Balsa de Atenas, sobre el Río Grande de Tárcoles. El diseño, que nos ocupa, se enmarca dentro del ámbito geotécnico de la ingeniería civil. Previo al momento propio del diseño se desarrolla una fase de recopilación geológica y geotécnica, tanto documental como de campo, tal que defina un marco de partida para confeccionar los modelos de diseño. Para definir el soporte inicial del túnel de desvío se emplean los sistemas de clasificación geomecánica como lo son: la teoría de carga de roca de Terzaghi, el sistema de clasificación RMR de Bienawski y el sistema conocido como Q de Barton. Por otro lado se emplea, en el diseño de los cortes y taludes predefinidos para el trazado de la tubería de conducción, las técnicas de equilibrio límite con las cuales se define la estabilidad de los taludes por medio de su factor de seguridad. Una vez analizados los modelos de diseño y definida una solución para cada una de las necesidades propuestas, se procede a confeccionar los planos constructivos y especificaciones técnicas, así como el presupuesto de cada una de ellas. Conceptos clave: túnel, tubería, talud, criterio de ruptura, sistemas de clasificación de macizo rocoso.Item Análisis de sensibilidad de estabilidad de taludes sujetos a erosión fluvial(2012) González Bolaños, Alejandro; Baltodano Goulding, Rafael StaceEl objetivo de este trabajo consiste en analizar qué tan significativa es la variación de diferentes parámetros relativos a la erosión fluvial y/o a la estabilidad de taludes, sobre la tasa de erosión y, consecuentemente, la estabilidad del talud. Entre los parámetros a analizar, se encuentran el diámetro medio de partícula, peso específico y contenido de finos del suelo, pendiente inicial y altura del talud, pendiente longitudinal y reducciones rápidas en el nivel de la línea superficial de flujo del río y discretización horizontal de la malla computacional. Por medio de modelos computacionales, se simula el proceso erosivo sobre un talud y, posteriormente, se analiza su estabilidad. Esto se hace para múltiples casos, variando uno de los parámetros indicados anteriormente a la vez (dejando los demás constantes), para luego, realizar el análisis de sensibilidad de estas variables sobre el factor de seguridad del talud. Como resultado, se obtendrán valores numéricos que permitirán cuantificar la importancia de las distintas variables sobre la tasa de erosión y la estabilidad del talud.