MECANICA DE SUELOS I

NESTOR CHAIÑA CASTILLO

ING. GEOLOGO

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

Docente:

nwest8@hotmail.com

Abancay, Setiembre del 2015

CURSO

TEMA 1

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES INGENIERÍA CIVIL

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

Introducción

Toda obra de Ingeniería civil y minera tendrá que ser cimentada ya sea en un suelo o

sobre un macizo rocoso. El tipo de cimentación que se requiera dependerá de factores,

como, el tipo de suelo, los asentamientos permisibles de la estructura, la magnitud y

distribución de las cargas, la presencia de aguas freáticas, la sismicidad, etc. También

cuando se requiera el suelo como material de estructura de soporte y contención

(cimentación, carretera, presa, etc).

Por tanto, la mecánica de suelos juega un papel muy importante en la construcción de

obras civiles y mineras, siendo obligatorio realizar estudios detallados, los cuales

desentenderán de la importancia económica y social del tipo de obra.

Objetivos - Capacitar al alumno en la identificación y reconocimiento del terreno natural o artificial

para estudio de cimentación y uso del suelo o roca como material de construcción.

- Conocer las propiedades de los suelos, en relación a sus volúmenes y pesos.

- Estudiar el comportamiento y el tratamiento de los suelos sujeto a cargas y presiones

del suelo.

- Conocer y aplicar las leyes de la mecánica e hidráulica en el comportamiento de los

suelos a los problemas de ingeniería.

HISTORIA Y ORÍGEN DE LA MECÁNICA DE SUELOS

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Los problemas del suelo en la construcción

comenzaron antes de los albores de la historia, se

iniciaron desde que el hombre amaso la tierra para

hacer ladrillos secados al sol y revoques de barro con

varillas o cañas que usaron en la construcción de sus

viviendas. Las construcciones de las antiguas

civilizaciones como las de la India, Babilonia y Egipto,

han dejado numerosos ejemplos que muestran la

habilidad que tuvieron para tratar

los problemas relacionados con el suelo.

En nuestro país se evidencia como ejemplo, las

civilizaciones de los pre incas que se desarrollaron

mayormente en la costa peruana, como los Mochicas,

Moches, Paracas, Caral, etc. Donde se muestra que en

toda sus contracciones usaron como material el suelo.

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1000 A. C, los Chinos de la dinastía

Chou, recomiendan el tratamiento

del suelo para construir los caminos,

puentes y antiguas murallas en zonas

desérticas.

Desde 1687, los franceses: Vauban 1687; Bullet 1691; Couplet 1726; Coulomb 1773 (resistencia al

esfuerzo cortante); Rondelet 1802; Poncelet 1840; Collin 1846. El escocés Rankine 1857 , el suizo Culman

1866 y el alemán Muler 1906, plantean enunciados y formulas para la construcción de muros de

contención y empuje de tierras.

En 1873 el estadounidense Bauman, para casos de cimentación en arcillas recomienda valores de

carga, aduciendo que el área de la zapata depende de la carga de la columna. En 1885 el francés

Boussinesg, presenta su teoría de distribución de esfuerzos y deformaciones por cargas estructurales

sobre el terreno. En 1890, Hazen (USA) mide propiedades de arenas y gravas para filtros.

En 1906, Strahan (USA) estudia la granulometría para mezclas en carreteras. En 1908, Warston (USA),

investiga las cargas en tuberías enterradas. En 1911, Atterberg (Suecia), establece los límites plásticos

para suelos finos.

Para problemas de talud en suelos, el sueco Fellenius 1913, desarrolla el método sueco del círculo

para calcular la falla en suelos cohesivos, así como los métodos de muestreo y ensayos para conocer

la resistencia al corte de los suelos.

En 1925, el checo Karl Terzagui, presenta en Viena el tratado ERDBAUMECHANIK que hace de la

Mecánica de Suelos una rama autónoma de la Ingeniería.

HISTORIA Y ORÍGEN DE LA MECÁNICA DE SUELOS

Karl von Terzaghi, (Praga, 2 de octubre de 1883 - Winchester, Massachusetts

(Estados Unidos), 25 de octubre de 1963). Ingeniero reconocido como el padre

de la mecánica de suelos y de la Ingeniería geotécnica.

Desde el comienzo de su carrera dedicó todos sus esfuerzos a buscar un método

racional para resolver los problemas relacionados con la ingeniería de suelos y las

cimentaciones. La coronación de sus esfuerzos se dio en 1925, con la

publicación Erdbaumechanik, considerada hoy como el punto de partida de la

mecánica de suelos.

De 1925 a 1929 trabajó en el Instituto Tecnológico de Massachussetts, donde inició

el primer programa estadounidense sobre mecánica de suelos, y consiguió que

esta ciencia se convirtiese en una materia importante en la Ingeniería Civil.

En 1938 pasó a la Universidad de Harvard donde desarrolló y expuso su curso

sobre geología aplicada a la ingeniería, retirándose como profesor en 1953 a la

edad de 70 años. Se nacionalizó estadounidense en 1943.

Su libro Soil Mechanics in Engineering Practice, escrito en colaboración

con Ralph B. Peck, es de consulta obligada para los profesionales de la ingeniería

geotécnica. Está considerado entre los mejores ingenieros civiles del siglo XX.

Terzaghi tomó ideas de ingenieros como Coulomb y Rankine para poder establecer

una clasificación para los suelos. Terzaghi Colaboró en la mecánica de rocas,

haciendo una calificación Geomecánica para el estudio de túneles con apoyos de

acero.

EL PADRE Y PRECURSOR DE LA MECANICA DE SUELOS

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C.A.Coulomb

1736 -1806

WJM Rankine

1820-1872 A.Casagrande

1902-1981

L. Bjerrum

1918-1973

A.W.Skempton

1914- 1963

G.F.Sowers

1921-1996

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OTROS INVESTIGADORES DE LA MECANICA DE SUELOS

Como concepto clásico, la Geotécnia nace como disciplina científica con la

conjunción de la mecánica de suelos, mecánica de rocas y la Geología Aplicada a

la Ingeniería.

GEO (Tierra) TECNIA (Aplicación técnica del terreno)

EVOLUCIÓN DE LA MECÁNICA DE SUELOS

Con el tiempo esta rama de la Mecánica de Suelos, que al tener ciertas limitaciones y

requerir el apoyo de otras áreas como la mecánica de rocas y la geología aplicada

se le da el termino de Geotécnia.

El termino Geotecnia fue conceptualizado en 1948 por el Instituto de Ingenieros Civiles

de Gran Bretaña y reconocido en 1974 por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles;

sin embargo la Mecánica de Rocas es reconocida en 1960 en Lisboa en el Primer

Congreso de la Sociedad internacional de Mecánica

de Rocas.

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PROBLEMAS DE LA MECANICA DE SUELOS EN OBRAS CIVILES Y MINERAS

Carreteras (Estabilidad de plataforma, terreno de fundación y sistema de drenaje).

Puentes (Capacidad de soporte y fenómeno de socavación).

Aeropuertos (capacidad de soporte y drenaje)

Taludes (resistencia al esfuerzo cortante y drenaje).

Canales (capacidad de carga y fenómenos de expansión).

Estructuras de contención (capacidad de soporte y empujes activos y pasivos).

Presas(esfuerzo cortante, licuación, expansión y permeabilidad).

Redes y subestaciones eléctricas (capacidad portante y esfuerzo cortante).

Excavaciones (esfuerzo cortante. tensiones deformaciones).

Edificaciones (capacidad portante, asentamiento y licuación)

Planeamiento urbano (mecánica de suelos y mecánica de rocas).

Puertos marítimos (capacidad de soporte)

Diseño de Pads (capacidad de soporte y esfuerzo cortante).

Fajas transportadoras (capacidad de carga del terreno de fundación)

Presas de relave (esfuerzo cortante, licuación).

Depósitos de residuos sólidos y aguas residuales (capacidad de soporte y permeabilidad)

Túneles excavados en suelo (resistencia, esfuerzos y deformaciones)

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CARRETERAS (Estabilidad de terreno de fundación y drenaje)

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PUENTES (capacidad de carga de fundación y socavación)

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AEROPUERTOS (capacidad de soporte y drenaje)

TALUDES (resistencia al esfuerzo cortante y drenaje)

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CANALES (capacidad de carga y fenómenos de expansión).

ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN (capacidad de soporte y empujes activos y pasivos)

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PRESAS (esfuerzo cortante, licuación y permeabilidad)

REDES Y SUBESTACIONES ELÉCTRICAS (capacidad portante y esfuerzo cortante)

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EXCAVACIONES (esfuerzo cortante, tensiones y deformaciones)

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EDIFICACIONES (capacidad portante, asentamiento y licuación)

PLANEAMIENTO URBANO (mecánica de suelos y mecánica de rocas, geofisica)

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PUERTOS MARÍTIMOS (capacidad de soporte y movimientos

torsionales )

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PADS DE LIXIVIACION (capacidad de soporte y esfuerzo cortante)

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FAJAS TRANSPORTADORAS (capacidad de carga del terreno de fundación)

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PRESAS DE RELAVE (esfuerzo cortante, licuación)

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DEPÓSITOS DE RESIDUOS SÓLIDOS Y AGUAS RESIDUALES (capacidad de soporte y permeabilidad)

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TÚNELES EXCAVADOS EN SUELO (resistencia, esfuerzos y deformaciones)