1. generalidades - conceptos basicos 2016 m.s.i

8/15/2019 1. Generalidades - Conceptos Basicos 2016 m.s.i.

1/57

MECÁNICA DE SUELOS I

NIVERSIDAD ANDINANESTOR CACERES

VELASQ EZ Facultad de Ingenierías y Ciencias

PurasEscuela Profesional de Ingeniería Civil

Ing. Mary Luz APAZA APAZA


2/57

1. GENERALIDADES ORIGEN Y FORMACIÓN DE LOSSUELOS


3/57

Imagen. Karl Von Terzaghi(1863- 1963)

Que en cierta ocasiónmenciono Quien soloconoce la teor!a "e la#ec$nica "e %uelos & carece"e e' eriencia ractica

ue"e ser un eligro u*lico


4/57

SUELOS

“Los que realmente comprenden lossuelos

pueden, y frecuentemente lo hacen,aplicar la

mecánica del suelo sin una clasificación

formalmente aceptada”

Arthur Casa rande!


5/57

1.2. DEFINICIONESIngenier í a geot é cnica. Es la ciencia y practica de aquella parte dela ingenier í a civil que involucra materiales naturales encontrados

cerca de la superficie de la tierra.Geolog í a . Es la ciencia de la historia de la tierra, la geologia nacionpor una parte del deseo del ser humano para entender su entorno –su mundo.Mec á nica de Suelos. Es la parte de la mec á nica que trata de laacci ó n de las fuerzas sobre la masa de los suelos.Terzaghi (1943 define la !ec"nica de #uelos co$o%

“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 .”


6/57

1.2.4 Roca: Se define como un agregado natural sólidocon contenido mineral, que tiene propiedades físicas comoquímicas.

Las rocas son materialescementados, usualmentetienen muy baja porosidad,

pueden ser encontradas enprocesos dedescomposición con suspropiedades físicas yquímicas alteradas,presentan discontinuidadesy su comportamiento escomplejo cuando sesometen a esfuerzos.


7/57

CICLO DE LA ROCA.

Es un proceso geológico extremadamentelento, queda lugar al origen de tres categorías

diferentes de rocas como ser: Rocas ígneas,

sedimentarias y metamórficas .


8/57

Son formadas por la solidificación del magma, expulsado

de las profundidades de la tierra.

a. Rocas gneas:

ranito


9/57

!. Rocas "edimentarias .

Son formadas por la compactación de minerales sueltos comogra!as, arenas, limos y arcillas por medio de sobrecargas quedespu"s son cementados por agentes como el óxido de #ierro,calcita, dolomita, y cuarzo. Los agentes cementantes songeneralmente las aguas que llenan los espacios !acíos entre laspartículas y forman las rocas sedimentarias.

$oca sedimentaria %aliza sedimentaria


10/57

c. Rocas #etamórficas:

Son formadas a partir de otras rocas mediante el proceso

metamórfico presión y altas temperaturas sin fundirse,

que generan cambio de composición y textura a la

estructura inicial, a si mismo en esta etapa se genera lanue!as sustancias.

Roca metamórfica (pizarra)


11/57

1.2.$. "%e&o:&ara propósitos ingenieriles, se definesuelo como un agregado no cementado formado porpartículas minerales y materia org'nica en descomposición(partículas sólidas) con alg*n líquido (generalmente agua) ygas (normalmente aire) en los espacios !acíos. (+as,

-- ). El suelo es producto de la meteorización de las rocas, esdecir, la desintegración de esta en pedazos de mineralescada !ez m's peque/os, que en contacto con el medio

(agua, aire) se unen formando el suelo0 la meteorización yotros procesos geológicos act*an en las rocas que seencuentran cerca de la superficie terrestre transform'ndolaen materia no consolidada o m's com*nmente llamada

suelo.


12/57

1.3. SISTEMA DE UNIDADES.1.3.1 !I"#"$% %I'#%. $l %I tiene siete unidades basicas quecorresponden a las cantidades (isicas (undamentales del sistema )


13/57

2. ORI'E( ) *OR#ACI+( DELO" " ELO"


14/57

CO("-I- CI+( I(-ER(A DEL 'LO O -ERRE"-RE .


15/57

CO("-I- CI+( I(-ER(A DEL 'LO O -ERRE"-RE.

Componente Espesor Densi !me i! Miner!"es Est! o

N#$"eo 3400 kmMuy alta !.!

a "3."gr#$m3%

&'(rr) yn*+u(l

S)l',) y-lu',)

Corte%!terrestre 30 a 40 km M(n)r . a.! gr#$m3% S'l'$at)/*g',)

1alan$('/)/t2t'$)%


16/57

2.1 *OR#ACI+( DE " ELO"

%uelosTrans orta"os

%uelos+esi"uales

%uelos ,aturales

#eteorización ensitio "e roca original#eteorización &trans orte ( ientoagua hielo)


17/57

2.2. A'E(-E" 'E(ERADORE" DE " ELO" El suelo se forma por meteorización de la roca .


18/57

2.2.1. DE"I(-E'RACI+( #EC/(ICA

1ntemperismo de las rocas por 2gentes 3ísicos (4eteorización 3ísica).

D(r'6a (n8 gra6a9 ar(na9 l'm) y )$a/')nalm(nt(ar$'lla.


19/57

ERO"IO( I( "I-

7ar'a$')n(/ ,(

t(m (ratura

t(rm)$la/t'$',a,%8

,'lata$')n(/

$)ntra$$')n(/

a0 -E# ERA- RA I("OLACIO(0


20/57

!0 -em3erat%ra

2l calentarse las rocas y minerales se producen

diferencias de tensión en su estructura. Los

materiales oscuros absorben m's calor que los claros

y est'n expuestos. Las altas !ariaciones de

temperatura entre el día y la noc#e imprimen a las

rocas fuertes contracciones y dilataciones, que

pro!ocan fisuras y, con el tiempo, su fragmentación.


21/57

'( CONGELAMIENTO DE AGUA EN )UNTAS Y GRIETAS

A$$':n ,(l 5'(l)g(l';ra$$':n%


22/57

c0 ACCIO( DE LA" LA(-A"

Las raíces de las plantas son capaces de atra!esar las

rocas en busca de agua .


23/57


24/57

La inter!ención de acciones #umanas, a menudo

desencadena un potencial proceso de alteración y

erosión a si mismo es capaz de introducir

modificaciones en las combinaciones de procesosque tienen lugar en la 5aturaleza, fa!oreciendo

precisamente a los m's agresi!os, con lo que se

con!ierte en motor de aceleración de la erosión.

c0. Erosión antró3ica


25/57

d0 LA" -E("IO(E" DE LA COR-E A -ERRE"-RE

Existe fuertes erosiones que dan origen entre otros

fenómenos a los plegamientos o terremotos. (32LL2+E S25 25+$ES)


26/57

e( LA GRA*EDAD.

En un macizo rocoso sin soporte lateral existen

tracciones #orizontales en la parte alta del macizo quepueden pro!ocar la aparición de diaclasas !erticales

(fisuras%.


27/57

f0 -RA(" OR-E ) ERO"IO(

6 2 medida que las rocas !an sufriendo los efectos de la

erosión !an perdiendo resistencia. Entonces se

produce desprendimientos y deslizamientos. Las

masas de material descienden ladera abajo.


28/57

El agua, al jugar un papel fundamental en el comportamientomec'nico del suelo, debe considerarse parte del mismo (7u'rez,

899 ).

a. Suelos colapsables

b. Suelos expansi!os

c. Suelos licuables

+0 E& A' A

El agua, es un importante elemento

de erosión , al arrastrar fragmentos

angulosos y pro!ocando la friccionde uno contra el otro. ;aciendo

redondeados como los cantos

rodados en los ríos.


29/57

a Suelos colapsables


30/57

a. Suelos colapsables

Son suelos en los que se tiene lugar a un r'pido cambio de

la relación y las deformaciones sin que se alcance la

resistencia ultima del material.

2 este grupo pertenecen los limos o arcillas cementadas,

loes, arcillas que contienen sulfato y las rocas de gran

porosidad.


31/57

%aracterísticas comunes de suelos colapsables.

6 Estructura macroscópica con índice de #uecos (e), entre

relati!amente alto a muy alto.6 ranulometría predominantemente fina, con fracciones de

limos y arcillas.

6 Estructura mal acomodada, con partículas de mayortama/o separadas por espacios abiertos y unidas entre si

por acumulaciones o puentes de material

predominantemente arcilloso, con características decristales de sales insertados en tales puentes o uniones

arcillosos.


32/57

b. Suelos expansi!os

Suelos parcial o totalmente saturados que aumentan su !olumen cuandoaumenta su contenido de #umedad, a carga constante

Los suelos expansi!os son un tipo de arcillas que tienen la propiedad deincorporar mol"culas de agua a su estructura. El cambio de contenido de#umedad #ace que estos materiales experimenten importantes cambiosde !olumen.

Este fenómeno depende principalmente del contenido mineralógico delas arcillas, siendo la motmorillonita el mineral con mayor potencialexpansi!o.


33/57

=n caso específico del fenómeno de colapso se manifiesta

en suelos potencialmente licuables, es decir, susceptiblesde sufrir un asiento s*bito bajo una carga din'mica (por logeneral de tipo sísmico) por modificación de las presionesintersticiales. Este fenómeno afecta esencialmente asuelos granulares de grano medio a fino (arenas finas), decompacidad media a floja y saturadas.

c. Suelos licuables


34/57

2.2.2 DE"CO# O"ICI+( 9 #ICA: Acción de agentes A' A0 %e atacan &as rocas modificando

s% constit%ción minera&ógica y %ímica.

D(r'6a (n8 ar$'lla.


35/57

a0 O;idación . =na e!idencia de este peocesoesta en los colores rojisos o amarillentos de

muc#os suelos debido a la prsencia de oxido ferricoy esto se logra por la presencia del agua.


36/57

a & ' idaci)n

/a o'i"ación es un roceso "e meteorización 0u!micame"iante el cual los elementos met$licos o un minerala"icionan a su constitución molecular elementos "eo'igeno o "e ion o'i"rilo. (- 2) a artir "e una

reacción 0u!mica.

n la o'i"ación e'iste una re"ucción simult$nea &a0ue la sustancia o'i"ante se re"uce al a"ue4arse "e loselectrones 0ue ier"e la 0ue se o'i"a. /os sustratosrocosos "e tonali"a"es ro5izas ocres o ar"uzcas tana*un"antes se ro"ucen or la o'i"ación "el hierro

conteni"o en las rocas.

!0 id ió


37/57

!0


38/57

7similación "el agua or los minerales "e las rocas

mo"i ican"o su estructura molecular & cam*ian"o sus ro ie"a"es !sicas & 0u!micas originales.

/a hi"ratación ocasiona en los minerales un incremento "e suolumen 0ue en algunos casos ue"e llegar al :;.


39/57

c0 DI"OL CIO( Car!onatación (

ecto "e la "isolución "e rocas car*on$ticas

0 DI"OL CIO( C ! t ió 0


40/57

=roceso "e alteración 0u!mica 0ue in olucra una reacción

entre aci"o car*ónico "ilui"o & un mineral.

5em lo. /a reacción entre la caliza & el agua

car*onata"a (aci"o car*onico).

l agua car*onata"a reacciona con rocas cu&os minerales

re"ominantes sean. calcio magnesio so"io o otasio

"an"o lugar a los car*onatos & *icar*onatos

/os aisa5es >$rsticos son cl$sicos "e la "isolución "el

car*onato "e calcio com onente "e las calizas.

c0. DI"OL CIO( Car!onatación0 :


41/57


42/57

=.1 -I O" DE " ELO" -RA(" OR-ADO"

!( A"& i!"


43/57

!( A &,i!


44/57

( C "& i!"


45/57

-( Co"&,i!"

Ag(nt(8


46/57

$( E "i$o$( E "i$o

A+ente/ *iento


47/57

( G"!$i!"


48/57

Res%men de s%e&os resid%a&es y s%e&os trans3ortados


49/57

#EC/(ICA DE " ELO"

> ? ES L2 4E%@51%2 +E S ELASB


50/57

>=? ES L2 4E%@51%2 +E S=ELASBLa mec'nica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y

las ciencias naturales a los problemas que in!olucran las cargas

impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia

fue fundada por Carl !on Derzag#i, a partir de -8 .

Dodas las obras de ingeniería ci!il se apoyan sobre el suelo de una

u otra forma, y muc#as de ellas, adem's, utilizan la tierra comoelemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en

general0 por lo que, en consecuencia, su estabilidad y

comportamiento funcional y est"tico estar'n determinados, entreotros factores, por el desempe/o del material de asiento situado.

>=? D1&AS +E &$A LE42S D$2D2 L2 4E%@51%2 +E


51/57

> ? D1&AS +E &$A LE42S D$2D2 L2 4E%@51%2 +ES=ELASB

Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del

suelo o si, a*n 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 dispositi!o de transición entre el mismo y lasuperestructura, deben ser tomadas muy en consideración.


52/57

EL S=ELA %A4A 42DE$12L +E %A5SD$=%%1F5


53/57

EL S=ELA %A4A 42DE$12L +E %A5SD$=%%1F5&resas de DierraEstructura de &a!imentos

Lagunas de AxidaciónEstructuras de adobe (4ezcla de suelos)%onstrucciones de Derraza


54/57

14&A$D25%12 +E =5 ESD=+1A +E S=ELA

2ctualmente es cada !ez m's concluyente el #ec#o de que

ning*n ingeniero que sienta la responsabilidad t"cnica y moral

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

del subsuelo cuando dise/an estructuras de cierta importancia.

Ga que ello conlle!a dos características que se conjugan:seguridad y economía.

5o ol!idemos: “Quien solo conoce la teoría de la Mecánica deSuelos y carece de práctica, puede ser un peligro público , !r.

"arl #. $er%aghi &'undador de la Mecánica de Suelos(.


55/57

14&A$D25%12 +E =5 ESD=+1A +E S=ELA

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 est' tratando.

El conjunto de estos datos deben lle!ar al proyectista a adquirir

una concepción razonablemente exacta de las propiedades

físicas del suelo.


56/57


57/57

Es imprescindible contar con equipo necesarios y

b'sico y bien calibrados en laboratorio de suelos para

conocer con la mejor !eracidad la propiedades físicas

y mecanicas de los materiales.

1. generalidades - conceptos basicos 2016 m.s.i

Documents