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Ing. Sócrates Muñoz P.
Escuela Profesional de Ingeniería Civil
MECANICA DE SUELOS I
PROBLEMAS MECANICA DE
SUELOS PLANTEADOS A LA
INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCION
El suelo es un material que trae al Ingeniero Civil, problemas de
naturaleza diversa, los cuales podemos agrupar en las categoría
indicadas en el cuadro siguiente, constatándose que en todos los
sectores de la Ingeniería Civil, es importante la consideración del
comportamiento físico mecánico de este material
PROBLEMAS
TRABAJOS
Movimiento de Tierras Urbanizaciones
Caminos y Aeropuertos
Presas de Tierra
Estabilización de Suelos Caminos y Aeropuertos
Presas de Tierra
Fundaciones Edificios
Puentes
Obras Portuarias
Presas
PROBLEMAS TRABAJOS
Soporte de Macizos Obras Portuarias
Túneles
Canales Caminos
Resistencia de Taludes Caminos
Canales
Presas de Tierra
Erosión Aprovechamientos Hidráulicos
Caminos ( protección de taludes)
Drenaje Caminos y Aeropuertos
Presas de Tierra
Edificios
Urbanismo Geotecnia aplicada al
ordenamiento urbano
Fundación o cimentación de una estructura es aquella que se destina para
distribuir las cargas sobre el terreno.
Las relaciones entre las cargas y las deformaciones de los suelos constituye
pues las bases de la concepción y dimensionamiento de las fundaciones,
considerándose siempre que:
Hay tres segmentos bien diferenciados:
Concavidad hacia arriba (deformaciones por asentamientos)
Sensiblemente lineal
Concavidad hacia abajo (Falla del suelo), rotura
El estudio de las deformaciones de los suelos se basó primero en la teoría
de la elasticidad y posteriormente se desarrollaron la teoría de la
consolidación, licuefacción y la teoría de la plasticidad
En el estudio y diseño geotécnico de las cimentaciones se busca saber lo
siguiente:
∆ Capacidad de carga admisible
∆ Tipo de cimentación (superficial o profunda)
∆ Nivel de cimentación
∆ Deformaciones diferenciales entre los diferentes puntos de la
estructura
∆ Procedimientos constructivos
∆ Sistema de estabilización de los depósitos, etc.
Figura 1.2 Esquema de Tensiones en el
interior del depósito de suelo.
LA CONSOLIDACION DE LOS SUELOS
Según la teoría de consolidación de Terzaghi, este problema se presenta en suelos
arcillosos y saturados, que tienen la posibilidad de drenar sus aguas por efecto de
incremento de presiones externas hacia estratos permeables, por efecto de una
variación en la distribución de presiones que son absorbidas por la fase liquida μ =
presión neutra y fase sólida (σ´= presión efectiva)
Las cargas cíclicas aplicadas a los suelos granulares producen
inversiones completas de esfuerzos, los cuales disminuyen su
resistencia al corte
CIMENTACIONES
EDIFICIO CON CIMENTACION SUPERFICIAL
EDIFICIO CIMENTADO SOBRE PILOTES
CONSOLIDACION
Palacio de Bellas
Artes, es el ejemplo
clásico de malas
condiciones de
cimentación, se
mantiene en servicio
aunque se ha
hundido 3.60m del
terreno circundante,
los visitantes que
antiguamente tenían
que subir hasta la
planta baja, deben
bajarlas ahora hasta
la misma debido a los
grandes
asentamientos.
NOTA IMPORTANTE:
En estructuras que no son de Edificación, con frecuencia se puede tolerar
asentamientos de hasta 0.50m, son bastantes habituales en el caso de
estructuras flexibles como depósitos de almacenamiento y terraplenes.
Por otra parte asentamientos de solo 0.02cm puede ser inadmisibles , en caso
de cimentaciones para estaciones de radar y aceleradores nucleares.
Método de Compensación de cargas o
Flotación parcial o Total
El ingeniero debe de estudiar la economía sobre
usar una cimentación superficial o profunda lo
cual debe de responder a las siguientes
preguntas:
¿ A qué profundidad se debe de cimentar el
edificio en el terreno?
¿ Habría que proteger la cimentación mediante
un muro pantalla durante la construcción, para
evitar la penetración o desprendimiento del
terreno?
¿Habría peligro de daños a los edificios
adyacentes?
¿Cuánto se asentaría el edificio terminado, seria
uniforme el asentamiento?
¿Qué esfuerzos y distribución de los mismos
deberían de considerarse?
CENTRO DE MATERIALES M.I.T
Tres puntos esenciales que se tuvo en
cuenta para la cimentación en
pilotes:
1. La función a que estaba destinada el
Centro de Materiales era tal, que no
resultaba aconsejable que la planta
baja quedará por debajo de la superficie del terreno.
2. No existía prácticamente arena y
grava sobre la cual colocar la placa.
3. Los múltiples servicios subterráneos, en
especial un gran túnel de vapor que atravesaba la zona, habrían hecho la
construcción de la platea cara y difícil
CUESTIONES QUE SE ENFRETA UN INGENIERO EN EL
PROYECTO Y CONSTRUCCION DE UNA CIMENTACION
POR PILOTES
¿Qué tipo de pilote debe de emplearse?
¿Cuál es la carga máxima admisible por pilote?
¿Con qué separación deben colocarse los pilotes?
¿Qué método de colocación debe utilizarse?
¿Qué variación respecto a la vertical puede permitirse en un pilote?
¿Cuál es la secuencia óptima en la colocación de pilotes?
¿Tendría el hincado de pilotes alguna influencia sobre estructuras
adyacentes?
Técnica de Precarga o Sobrecarga
Interna
¿Qué altura podría alcanzar el terraplén?
¿Con qué rapidez se podría construir el
mismo? ¿Cuáles serían los taludes mínimos del
terraplén?
¿Podría colocarse el terraplén sin emplear métodos especiales para
contener o drenar el terreno blando?
¿Cuánto se asentaría el terraplén?
¿Durante cuánto tiempo debería dejarse el terraplén con el objeto que terreno se
consolidara lo suficiente para permitir la
construcción y buen funcionamiento del
depósito?
SUELOS EXPANSIVOS
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION
El Suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en
muchas zonas constituye de hecho, el único material disponible
localmente.
Se describirá tres estructuras constituida con TIERRA:
• PRESA DE TIERRA
• ESTRUCTURA DE RECUPERACION DE TEIRRAS
• PAVIMENTO DE CARRETERA
PRESA DE TIERRA
¿Qué dimensiones debería tener la presa
para obtener la estructura más
económica y segura?
¿Cuál es el espesor mínimo seguro de las
capas de grava?
¿Qué espesores de grava y bloques de
roca serían necesarios en el manto para
limitar el hinchamiento del núcleo de
arcilla a un valor admisible?
¿Qué humedad y método de
compactación deberían emplearse en la
colocación de la grava y arcilla?
¿Cuáles serían las características de
resistencia y permeabilidad de la presa
construida?
¿Cómo variará la resistencia y
permeabilidad de la presa con el tiempo y
la altura de agua en el embalse?
¿Qué perdidas por infiltración podrían
producirse bajo la presa y a través de la
misma
ESTRUCTURA DE RECUPERACION DE TIERRAS
PAVIMENTO DE CARRETERA
¿Qué espesores deberían de darse a las distintas capas de pavimento para
soportar las capas previstas?
¿Qué porcentaje óptimo de producto estabilizante debería emplearse con la
arena del médano?
¿Es aceptable la arena del médano para
la mezcla asfáltica?
¿Qué tipo y que porcentaje de asfalto proporcionaría el pavimento más
económico y satisfactorio?
¿Qué tipo y grado de compactación debería aplicarse?
TALUDES Y EXCAVACIONES
• TALUDES NATURALES
• EXCAVACIONES PARA EDIFICACIONES
• ZANJAS PARA TUBERÍAS
• CANALES
ESTRUCTURAS ENTERRADAS Y DE RETENCION
• EJEMPLO DE ESTRUCTURAS DE O DE
SOSTENIMIENTO
• EJEMPLO DE TUBERIA ENTERRADA
¿Qué tipo de tablestacado debe
de emplearse? (material y
sección transversal)
¿A qué profundidad debe
penetrar el tablestacado en el
terreno delante del mismo?
¿A qué altura debe situarse el
anclaje?
¿Qué longitud debe darse el
mismo?
¿Qué sistema de anclaje debe
emplearse en el extremo de la barra?
¿Cuál es la distribución de
presiones sobre el terreno?
¿Qué tipo de drenaje debe de
colocarse para evitar que se
desarrolle una importante presión
hidrostática en ambos lados del tablestacado?
¿Cuál es la distancia permisible
entre el tablestacado y la grúa instalada?
¿Qué limitaciones, si proceden deben imponerse al
almacenamiento de cargas
sobre la superficie sostenida por
el tablestacado?
PROBLEMAS ESPECIALES DE INGENIERIA DE SUELOS
• VIBRACIONES
• EXPLOSICION Y TERREMOTOS
• ALMACENAMIENTO DE FLUIDOS INDUSTRIALES
• HELADA
• HUNDIMIENTOS REGIONALES
TENER EN CUENTA LO SIGUIENTE:
• Un suelo no posee una relación lineal única de esfuerzo - deformación
• El comportamiento del suelo depende de la presión, tiempo y medio físico
• El suelo es diferente en cada lugar
• En casi todos los casos la masa del suelo que interviene en un problema esta
bajo la superficie Y ni puede observarse en su totalidad, sino que debe de
estudiarse A partir de cada muestra obtenidas en puntos localizados
• La mayoría de los suelos son muy susceptibles al alterarse, debido A la toma
de muestras, por lo que el comportamiento medio en pruebas del laboratorio
puede ser diferente del suelo in situ
GRACIAS