1. conceptos basicos

7/17/2019 1. CONCEPTOS BASICOS

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Ing. Edwin CALLACONDO LIMAC

UNIVERSIDAD PERUANAUNIÓN

Facultad de IngenieríaCivil

Una InstituciónAdventista

MECÁNICA DE SUELOS I



1. ORIGEN Y FORMACIN



CON!"I"#CIN IN"ERNA DEL GLO$O "ERRE!"RE.



CON!"I"#CIN IN"ERNA DEL GLO$O "ERRE!"RE.

C%&'%nente E('e(%rDen(idad

&ediaMinerale( E(tad%

N)cle% 3400 kmMuy alta !"!

a #3"#$%&cm3'

(ie%%) yn*+uel

S)lid) y,luid)

C%rte*aterre(tre 30 a 40 km Men)% -"- a-"! $%&cm3' Silicat)s.*$id)

/alanceis)sttic)'



1.1. DEFINICIN DE !#ELO!

A pesar de que todas las estructuras civiles creadas por el hombre a

lo largo de la historia se apoyan o utilizan materiales provenientesde la superficie o el subsuelo terrestre, el estudio teórico y el

desarrollo práctico relacionado con suelos y rocas recién comenzó

sistemáticamente a comienzos del Siglo XX.

Terzaghi (1943) define la Me!nia de S"el#$ #%#&

“es la aplicación de las leyes de la Mecánica e Hidráulica a los

problemas de Ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones de

partículas sólidas, producidas por la desintegración mecánica o

descomposición química de las rocas, independientemente de que tengan o no

contenido de materia orgánica .”



a+ Mineral, Un mine%al 1uede se% de5nid) c)m)

una sustancia in)%$nica natu%al +ue tiene una

c)m1)sición +u*mica en 1a%ticula%6 ) una va%iación

de su c)m1)sición6 y una est%uctu%a atómica

%e$ula% +ue $ua%da *ntima %elación c)n su 7)%ma

c%istalina" L)s mine%ales s)n l)s 1%inci1ales

c)nstituyentes sólid)s de t)das las %)cas6 +ue dan a

las %)cas ca%acte%*sticas 7*sicas6 ó1ticas y +u*micas

c)m) el c)l)%6 lust%e6 7)%ma6 du%e8a y )t%)s9

$ene%almente l)s mine%ales d)minantes de l)s

suel)s s)n cua%8) y 7eldes1at)s"

1.- CONCE"O! $/!ICO!.



0+ !uel%, :a%a 1%)1ósit)s in$enie%iles6 se de5nesuelo c)m) un a$%e$ad) n) cementad) 7)%mad) 1)%1a%t*culas mine%ales y mate%ia )%$nica en

desc)m1)sición 1a%t*culas sólidas' c)n al$;nl*+uid) $ene%almente a$ua' y $as n)%malmenteai%e' en l)s es1aci)s vac*)s" Das6 #!!<'" El suel) es 1%)duct) de la mete)%i8ación de las%)cas6 es deci%6 la desinte$%ación de esta en1eda8)s de mine%ales cada ve8 ms 1e+ue2)s6 +ue

en c)ntact) c)n el medi) a$ua6 ai%e' se unen7)%mand) el suel)9 la mete)%i8ación y )t%)s 1%)ces)s$e)ló$ic)s act;an en las %)cas +ue se encuent%ance%ca de la su1e%5cie te%%est%e t%ans7)%mnd)la en

mate%ia n) c)ns)lidada ) ms c)m;nmente llamada



c+ R%ca, Se de5ne c)m) un a$%e$ad) natu%al sólid)c)n c)ntenid) mine%al6 +ue tiene 1%)1iedades 7*sicasc)m) +u*micas"

Las %)cas s)nmate%iales cementad)s6usualmente tienen muy

/a>a 1)%)sidad6 1uedense% enc)nt%adas en1%)ces)s dedesc)m1)sición c)n sus1%)1iedades 7*sicas y+u*micas alte%adas61%esentandisc)ntinuidades y suc)m1)%tamient) es

c)m1le>) cuand) se



1.. CICLO DE LA ROCA.

Es un 1%)ces) $e)ló$ic) e?t%emadamente

lent)6 +ueda lu$a% al )%i$en de t%es

cate$)%*as di7e%entes de %)cas c)m) se%@

R%ca( ígnea(2 (edi&entaria( 3

&eta&4r5ca("



S)n 7)%madas 1)% la s)lidi5cación del ma$ma6

e?1ulsad) de las 1%)7undidades de la tie%%a"

a. R%ca( 6gnea(,

%anit)



0. R%ca(

!edi&entaria(.S)n 7)%madas 1)% la c)m1actación de mine%ales suelt)sc)m) $%avas6 a%enas6 lim)s y a%cillas 1)% medi) de

s)/%eca%$as +ue des1uBs s)n cementad)s 1)% a$entes c)m)el ó?id) de ie%%)6 calcita6 d)l)mita6 y cua%8)" L)s a$entescementantes s)n $ene%almente las a$uas +ue llenan l)ses1aci)s vac*)s ent%e as 1a%t*culas y 7)%man las %)cas

sedimenta%ias"

.)ca sedimenta%ia Cali8a sedimenta%ia



c. R%ca( Meta&4r5ca(,

S)n 7)%madas 1)% 1%)ces)s metamó%5c)s c)m) l)

s)n el cam/i) de c)m1)sición y te?tu%a de las

%)cas6 sin 7undi%se 1)% 1%esión ) cal)%"

7)%madas 1)% la t%ans7)%mación 1)% 1%)ces)s de

1%esión y tem1e%atu%a"

Roca metamórfica (pizarra)



1.7. AGEN"E! GENERADORE! DE !#ELO!

El suel) se 7)%ma 1)% mete)%i8ación de la %)ca"



1.7.1 FORMACIN DE !#ELO!

Suelosransportados

Suelos!esiduales

SuelosArtificiales

Suelos "aturales

#eteorización en

sitio de roca original

#eteorización ytransporte $viento,

agua, hielo%#aterial &suelo'



1.7.1.1 H%ri*%nte( 8 Ca'a( 8 E(trat%(

En la medida +ue l)s 1%)ces)s i1e%$Bnic)s act;an6

las di7e%entes ca1as de clast)s det%it)s ) sediment)s'

se van aciend) ms es1esas y di7e%enciadas"

1.7.1.- er5l de !uel%

Es la sección ve%tical de un te%%en)6 c)nstituid) 1)%

una secuencia de )%i8)ntes ) ca1as se1a%a/les 1)%sus ca%acte%*sticas m)%7)ló$icas6 7*sicas6 +u*micas y

mine%aló$icas"



El a$ua6 al >u$a% un 1a1el 7undamental en el c)m1)%tamient)

mecnic) del suel)6 de/e c)nside%a%se 1a%te del mism)

u%e86 -00'"

a" Suel)s c)la1sa/les

/" Suel)s e?1ansiv)s

c" Suel)s licua/les

1.7.1. El agua



a" Suel)s c)la1sa/les

S)n suel)s en l)s +ue se tiene lu$a% a un %1id)

cam/i) de la %elación y las de7)%maci)nes sin +ue se

alcance la %esistencia ultima del mate%ial"

A este $%u1) 1e%tenecen l)s lim)s ) a%cillas

cementadas6 l)es6 a%cillas +ue c)ntienen sul7at) y las

%)cas de $%an 1)%)sidad"



Ca%acte%*sticas c)munes de suel)s c)la1sa/les"

• Est%uctu%a mac%)scó1ica c)n *ndice de uec)s e'6

ent%e %elativamente alt) a muy alt)"• %anul)met%*a 1%ed)minantemente 5na6 c)n

7%acci)nes de lim)s y a%cillas"

•

Est%uctu%a mal ac)m)dada6 c)n 1a%t*culas demay)% tama2) se1a%adas 1)% es1aci)s a/ie%t)s y

unidas ent%e si 1)% acumulaci)nes ) 1uentes de

mate%ial 1%ed)minantemente a%cill)s)6 c)nca%acte%*sticas de c%istales de sales inse%tad)s en

tales 1uentes ) uni)nes a%cill)s)s"



/" Suel)s e?1ansiv)s

Suel)s 1a%cial ) t)talmente satu%ad)s +ue aumentan suv)lumen cuand) aumenta su c)ntenid) de umedad6 a ca%$a

c)nstanteL)s suel)s e?1ansiv)s s)n un ti1) de a%cillas +ue tienen la1%)1iedad de inc)%1)%a% m)lBculas de a$ua a su est%uctu%a" Elcam/i) de c)ntenid) de umedad ace +ue est)s mate%ialese?1e%imenten im1)%tantes cam/i)s de v)lumen"

Este 7enómen) de1ende 1%inci1almente del c)ntenid)mine%aló$ic) de las a%cillas6 siend) la m)tm)%ill)nita el mine%alc)n may)% 1)tencial e?1ansiv)"



Un cas) es1ec*5c) del 7enómen) de c)la1s) se

mani5esta en suel)s 1)tencialmente licua/les6 esdeci%6 susce1ti/les de su7%i% un asient) s;/it) /a>)una ca%$a dinmica 1)% l) $ene%al de ti1) s*smic)'1)% m)di5cación de las 1%esi)nes inte%sticiales"Este 7enómen) a7ecta esencialmente a suel)s

$%anula%es de $%an) medi) a 5n) a%enas 5nas'6 dec)m1acidad media a )>a y satu%adas"

c" Suel)s licua/les



1.7.-. DE!IN"EGRACIN MEC/NICA

Intem1e%ism) de las %)cas 1)% A$entes ,*sic)s Mete)%i8ación

,*sica'"

De%iva en@ $%ava6 a%ena6 lim) y )casi)nalmentea%cilla"



a+ ACCION DE LA! LAN"A! /i)clasticidad'

Las %a*ces de las 1lantas s)n ca1aces de at%avesa% las %)cas

en /usca de a$ua"



0+ "EMERA"#RA

a%iaci)nes de

tem1e%atu%a

te%m)clasticidad'@

dilataci)nes

c)nt%acci)nes



0+ "e&'eratura

Al calenta%se las %)cas y mine%ales se 1%)ducen

di7e%encias de tensión en su est%uctu%a" L)s

mate%iales )scu%)s a/s)%/en ms cal)% +ue l)s

cla%)s y estn e?1uest)s" Las altas va%iaci)nes

de tem1e%atu%a ent%e el d*a y la n)ce

im1%imen a las %)cas 7ue%tes c)nt%acci)nes y

dilataci)nes6 +ue 1%)v)can 5su%as y6 c)n el

tiem1)6 su 7%a$mentación"



c+ CONGELAMIEN"O DE AG#A EN 9#N"A! Y GRIE"A!

Acción del iel)

$eli7%acción'



Agua,

El a$ua l*+uida in:u3e en la &ete%ri*aci4n &ec;nica de

la( r%ca(6 3 a)n &;( cuand% (e trata de <iel%" En 1)cas

)%as el hielo puede abrir fsuras en las rocas y exponerlas a

una acción acelerada de otros agentes. Las %)cas de las ca1as

ms su1e%5ciales de la c)%te8a te%%est%e6 1%esentan $%ietas )

5su%as" Cuand) el a$ua de lluvia ) 1%)cedente de l)s

desiel)s 1enet%a en el inte%i)% de estas $%ietas y latem1e%atu%a desciende 1)% de/a>) de l)s 0F $%ad)s6 se

e?1ande" Si la %)ca es muy 1)%)sa6 su dis$%e$ación 1uede

lle$a% a tene% c)nsistencia $%anula%"



.eali8an una la/)% c)m1lementa%ia a la

de )t%)s a$entes6 e?cavan y c)nst%uyen

nid)s y mad%i$ue%as9 1%)ducen

sec%eci)nes y e?c%eci)nes de mate%iales+ue tienen un alt) 1)de% c)%%)siv) y

1ueden desc)m1)ne% las %)cas"

e+ Acci4n de l%( ani&ale(



La inte%vención de acci)nes umanas6 a

menud) desencadena un 1)tencial 1%)ces) de

alte%ación y e%)sión a si mism) es ca1a8 de

int%)duci% m)di5caci)nes en las c)m/inaci)nes

de 1%)ces)s +ue tienen lu$a% en la Natu%ale8a6

7av)%eciend) 1%ecisamente a l)s ms

a$%esiv)s6 c)n l) +ue se c)nvie%te en m)t)% deacele%ación de la e%)sión"

=+. Er%(i4n antr4'ica



1.7.7 DE!COMO!ICIN >#6MICA,

Acci4n de agente( ?AG#A+ @ue atacan la( r%ca(

&%di5cand% (u c%n(tituci4n &ineral4gica 3 @uí&ica.

De%iva en@ a%cilla"



a' O?idación



a)' idai*n(

)a o*idación es un proceso de meteorización

qu+mica mediante el cual los elementos metálicoso un mineral adicionan a su constitución

molecular elementos de o*igeno o de ion o*idrilo.

$-%.

/n la o*idación e*iste una reducción simultánea,ya que la sustancia o*idante se reduce al

adue0arse de los electrones que pierde la que se

o*ida. )os sustratos rocosos de tonalidades

ro1izas, ocres o parduzcas, tan abundantes, se

producen por la o*idación del hierro contenido en

las rocas.

4



0+ Hidrataci4n



2Asimilación del agua por los minerales de las rocas

modificando su estructura molecular y cambiando sus

propiedades f+sicas y qu+micas originales.

2)a hidratación ocasiona en los minerales un incremento de su

volumen que en algunos casos puede llegar al 345. 6uando

estos materiales transformados se secan se produce el efecto

contrario, se genera una contracción y se resquebra1an o se

produce una disminución de su densidad.

+)' ,idra-ai*n&



c+ Car0%nataci4n



7roceso de alteración qu+mica que involucra una reacción

entre acido carbónico diluido y un mineral.

/1emplo. )a reacción entre la caliza y el agua

carbonatada $acido carbonico%.

/l agua carbonatada reacciona con rocas cuyos minerales

predominantes sean calcio, magnesio, sodio o potasio,dando lugar a los carbonatos y bicarbonatos.

c+. Car0%nataci4n@



1.7.7.1 !#ELO! RE!ID#ALE! Y "RAN!OR"ADO!

SUELOS .ESIDUALES

A$ente deIntem1e%ism)



1.7. "IO! DE !#ELO!

"RAN!OR"ADO!

a+ Al ial



a+ Aluvial



0+ C%luvial

A$ente@ %avedadA$ente@

Desli8amient)



c+ E4lic%c+ E4lic%

Agente, Bient%



d+ Glacial



Resumen de suelos residuales y suelos transportados



-. MEC/NICA DE !#ELO!



-"# GUH ES LA MECÁNICA DE SUELOS

La mecnica de suel)s es la a1licación de las leyes de

la 7*sica y las ciencias natu%ales a l)s 1%)/lemas +ueinv)luc%an las ca%$as im1uestas a la ca1a su1e%5cialde la c)%te8a te%%est%e" Esta ciencia 7ue 7undada 1)%Ja%l v)n Ke%8a$i6 a 1a%ti% de #!-"

K)das las )/%as de in$enie%*a civil se a1)yan s)/%e elsuel) de una u )t%a 7)%ma6 y mucas de ellas6adems6 utili8an la tie%%a c)m) element) dec)nst%ucción 1a%a te%%a1lenes6 di+ues y %ellen)s en$ene%al9 1)% l) +ue6 en c)nsecuencia6 su esta/ilidad yc)m1)%tamient) 7unci)nal y estBtic) esta%ndete%minad)s6 ent%e )t%)s 7act)%es6 1)% el desem1e2)del mate%ial de asient) situad)"

- - GUH KI:OS DE :.OLEMAS K.AKA LA MECÁNICA



-"- GUH KI:OS DE :.OLEMAS K.AKA LA MECÁNICADE SUELOS

Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente

del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones

son considerables, se pueden producir, fisuras, grietas,

alabeo o desplomes que pueden producir, en casos

extremos, el colapso de la obra o su inutilización y

abandono.

En consecuencia, las condiciones del suelo como

elemento de sustentación y dispositivo de transición

entre el mismo y la superestructura, deben ser tomadas

muy en consideración.



-"4 EL SUELO COMO MAKE.IAL DE CONSK.UCCIN

C)m) c)nsecuencia de la actividad umana

desa%%)llada a t%avBs de l)s a2)s6 su%$e la necesidadde int%)duci% un nuev) c)nce1t)6 el suel) a%ti5cial )material de construcción" La 1%)cedencia de l)smate%iales 1uede se% dive%sa6 di7e%enciand) ent%emate%iales natu%ales a%cillas6 a%enas y $%avas

ete%)mBt%icas' y mate%iales a%ti5ciales esc)m/%)s dec)nst%ucción6 %esidu)s de dive%s)s 1%)ces)s de7a/%icación c)m) el cement)6 etc'"

En el m/it) de la c)nst%ucción l)s suel)s sedistin$uen 1%inci1almente de acue%d) a su ca1acidadde s)1)%te ) cimentación"L)s suel)s %)c)s)s 1)seen altas %esistencias aacci)nes ) s)licitaci)nes de ca%$a 1)% es) l) c)nvie%te

en el suel) 1)% e?celencia 1a%a cimentación"



-"4 EL SUELO COMO MAKE.IAL DE CONSK.UCCIN

Presas de TierraEstructura de PavimentosLagunas de OxidaciónEstructuras de adobe (Mezcla de suelos)Construcciones de Terraza



-" IM:O.KANCIA DE UN ESKUDIO DE SUELO

Actualmente es cada vez más concluyente el hecho de que

ningún ingeniero que sienta la responsabilidad técnica y

moral de su profesión, deja de efectuar un estudio de las

condiciones del subsuelo cuando diseñan estructuras de

cierta importancia. Ya que ello conlleva dos características

que se conjugan:seguridad y economía.

No olvidemos:“Quien solo conoce la teoría de la Mecánica

de Suelos y carece de práctica, puede ser un peligro

público”, Dr. Karl V. Terzaghi (Fundador de la Mecánica de

Suelos).



-" IM:O.KANCIA DE UN ESKUDIO DE SUELO

Es por eso que en los proyectos de construcción se

desprende la necesidad de contar, tanto en la etapa de

proyecto, como durante la ejecución de la obra, con datos

firmes, seguros y abundantes respecto al suelo que se está

tratando. El conjunto de estos datos deben llevar al

proyectista a adquirir una concepción razonablemente

exacta de las propiedades físicas del suelo.



-. LA$ORA"ORIO DE !#ELO!

Para llegar en el laboratorio a unos resultadosrazonablemente dignos de crédito es preciso cubrir enforma adecuada una etapa previa e imprescindible: laobtención de muestras de suelo apropiadas para larealización de las correspondientes pruebas.

Resultan así estrechamente ligados las dosimportantes actividades, el muestreo de los suelos y larealización de las pruebas necesarias de laboratorio.

El muestreo debe estar regido ya anticipadamente porlos requerimientos impuestos a las muestras obtenidaspor el programa de pruebas de laboratorio.



Es im1%escindi/le c)nta% c)n e+ui1) necesa%i)s y

/sic) y /ien cali/%ad)s en la/)%at)%i) de suel)s

1a%a c)n)ce% c)n la me>)% ó1tica la 1%)1iedades

7*sicas y mecani8as de l)s mate%iales"



GRACIA!

1. conceptos basicos

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