Conceptos y Fundamentos De

Mecanica De Suelo.

Patología De La Construcción

La mecánica de suelos

• Es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias de la naturaleza, los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzagh, a partir de 1925.

• Todas las obras de ingeniería civil y Arq. se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.

• 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 esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos 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 construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la superestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos.

Génesis• El mecanismo primario de

creación de suelos es la erosión de rocas. Todos los tipos de rocas (ígnea, metamórficas y sedimentarias) pueden ser reducidas a partículas menores para crear suelo. Los mecanismos de erosión dependen del agente, pudiendo ser físico, químico y biológico. Las actividades humanas como las excavaciones, explosiones y deposición de residuos y material pueden crear también suelos. A lo largo del tiempo geológico los suelos pueden ser alterados por presión y temperatura hasta convertirse en rocas metamórficas o sedimentarias, o volver a ser fundidos y solidificados, volviendo a ser ígneos y cerrando el ciclo de las rocas.

• La erosión física incluye los efectos de la temperatura, heladas, lluvia, viento, impacto y otros mecanismos. La erosión química incluye la disolución del compuesto de la roca y la precipitación en forma de otro mineral. La arcilla, por ejemplo, puede formarse a través de la erosión del feldespato, que es uno de los minerales más comunes de las rocas ígneas.

• El mineral más común de la arena es el cuarzo, que es también un componente importante de las rocas ígneas y se le llama Óxido de silicio (IV). En resumen todos los suelos del mundo son partículas más pequeñas provenientes de las rocas. Las partículas más grandes son denominadas gravas. Si las gravas se parten en partes más pequeñas pueden convertirse en arena, de esta al limo y de este a la arcilla, que es la división más pequeña.

• De acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, las partículas limosas tienen un rango de tamaños entre los 0,002 mm a los 0,075 mm y las partículas de arena tienen un tamaño entre 0,075 mm a 4,75 mm. Las partículas de gravas se consideran entre un rango que va de los 4,75 mm a los 100 mm y por encima de esto se denominan bloques.

Suelos transportados• Los depósitos de suelo están afectados por el

mecanismo del transporte y la deposición hasta su localización. Los suelos que no han sido transportados sino que provienen de la roca madre que subyace por debajo de éstos se denominan suelos residuales.

• El granito descompuesto es un ejemplo común de suelo residual. Los mecanismos más comunes del transporte son la acción de la gravedad, hielo, viento y agua. Los procesos eólicos incluyen las dunas de arena y los loess. El agua transporta las partículas en función de su tamaño y la velocidad de las aguas, de ahí la distribución granulométrica que aparecen en muchos ríos en función del punto donde se tome la muestra

• El mecanismo del transporte también afecta a la forma de las partículas, por ejemplo, las partículas de los ríos suelen ser redondeadas y los coluviones suelen presentar fracturas frescas.

Capacidad Portante del Suelo• Se denomina capacidad portante a la capacidad

del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo.

Por tanto la capacidad portante admisible debe estar basada en uno de los siguientes criterios funcionales:

• Si la función del terreno de cimentación es soportar una determinada tensión independientemente de la deformación, la capacidad portante se denominará carga de hundimiento.

• Si lo que se busca es un equilibrio entre la tensión aplicada al terreno y la deformación sufrida por éste, deberá calcularse la capacidad portante a partir de criterios de asiento admisible.

Capacidad de carga a corto y a largo

plazo• Las propiedades mecánicas de un terreno suelen diferir

frente a cargas que varían (casi)instantáneamente y cargas cuasipermanentes. Esto se debe a que los terrenos son porosos, y estos poros pueden estar total o parcialmente saturados de agua. En general los terrenos se comportan de manera más rígida frente a cargas de variación quasinstantánea ya que éstas aumentan la presión interesticial, sin producir el desalojo de una cantidad apreciable de agua. En cambio bajo cargas permanentes la diferencia de presión intersticial entre diferentes partes del terreno produce el drenaje de algunas zonas.

• En el cálculo o comprobación de la capacidad portante de un terreno sobre el que existe una construcción debe atenderse al corto plazo (caso sin drenaje) y al largo plazo (con drenaje). En el comportamiento a corto plazo se desprecian todo los términos excepto la cohesión última, mientras que en la capacidad portante a largo plazo (caso con drenaje) es importante también en rozamiento interno del terreno y su peso específico.

Factores de Formación del Suelo

• Los factores de formación del suelo son: roca madre, organismos (vegetales y animales), clima, topografía y tiempo.Cuando se habla del suelo, hay que tener en cuenta sus características como: textura (% de cada componente), estructura (arreglo o disposición de las partículas), nutrientes, pH, profundidad, los cuales son condiciones que determinan la distribución de las especies, así como las prácticas silviculturales.

Profundidad del Suelo• Dentro de la profundidad del suelo se tiene:profundidad aparente y profundidad real o efectiva.

a) Profundidad AparenteEs aquella que va desde la superficie hasta donde se encuentra la roca madre.

b) Profundidad RealMás importante es hablar de la profundidad real o efectiva.Es aquella que va desde la superficie hasta donde llegan las raíces, limitada por una napa freática, roca calcárea o hardpan.En suelos forestales, debe llegar hasta 1 m. Rara vez, las raíces de los árboles.

• Todas las obras de la ingenieria civil y de la arquitectura se construyenapoyandose en el suelo o en la roca y las cargas que estostransmiten a la base de apoyo, se realiza por medio de zapatas, vigas o losas.

• Estos ultimos tipos de cimentaciones vigaas y losas, se emplean generalmente en estructuras que transmitengrandes cargas, o bien se apoyan en suelosrelativamente blandos.

• Tambien se usan en determinados tipossingulares de estructuras tales como piscina, diques secos. Otro campo de aplicacion es la asimilacion de determinadas obras de la ingenieria a estos tipos de cimentacionmencionados. Tal es el caso, por ejemplo los pilotos sometidos a esfuerzos horizontales, quese asimilan, sobre todo, para el estudio de deformacion, a vigas bien en estado de deformacion plana, bien en estadotridimensional.

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