Definiciónes
¿QUÉ ES GEOTÉCNIA?
Es una ciencia aplicada que se ocupa de los problemas técnicos de la construcción, en relación con la naturaleza del suelo y del subsuelo.
La (del griego geo, tierra, y logos, estudio) es la ciencia que estudia la forma interior del globo terrestre, la materia que lo compone, su mecanismo de formación, los cambios o alteraciones que estas han experimentado desde su origen, y la colocación que tienen en su actual estado.
En ingeniería, la es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzaghi, a partir de 1925.
Terzaghi dice: La mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas, producidas por la desintegración mecánica o la descomposición química de las rocas, independientemente de que tengan o no materia orgánica.
LA MECÁNICA DE SUELOS INCLUYE:
Teorías sobre el comportamiento de los suelos sujetos a cargas, basadas en simplificacione simplificaciones s necesarias dado el estado actual de la teoría.
Investigación de las propiedades propieda des físicas de los suelos.
Aplicación del conocimiento teórico y empírico de los problemas proble mas prácticos.
Todas las estructuras de Ingeniería Civil
DEBEN FUNDARSE FUNDARSE SOBRE LA TIERRA
FUNDACIÓN ADECUADA
Prácticamente todas las estructuras de ingeniería civil, edificios, puentes, carreteras, túneles, muros, torres, canales o presas, deben cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. Para que una estructura se comporte satisfactoriamente debe poseer una fundación adecuada.
FUNDACIONES SUPERFICIALES (ZAPTAS)
Cuando el terreno firme está próximo a la superficie, una forma viable de transmitir al terreno las cargas concentradas de los muros o pilares de un edificio es mediante zapatas. Un sistema de zapatas se denomina fundación superficial.
FUNDACIONES PROFUNDAS (PILOTES)
Cuando el terreno firme no está próximo a la superficie, un sistema habitual para transmitir el peso de una estructura al terreno es mediante elementos verticales como pilotes.
TIPOS DE FUNDACIONES
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye, de hecho, el único material disponible localmente. Cuando el ingeniero emplea el suelo como material de construcción debe seleccionar el tipo adecuado de suelo, así como el método de colocación y, luego, controlar su colocación en obra. Ejemplos de suelo como material de construcción son las presas en tierra, rellenos para urbanizaciones o vías.
1000 A.C. - 2007
HISTORIA DE LA MECÁNICA DE SUELOS
HISTORIA DE LA MECÁNICA DE SUELOS
En la dinastía Chou, 1000 A. C, se dan recomendaciones para construir los caminos y puentes. El siglo XVII trae las primeros contribuciones literarias sobre ingeniería de suelos y el siglo XVIII marca el comienzo de la Ingeniería Civil, cuando la ciencia se toma como fundamento del diseño estructural. Vauban, 1687, ingeniero militar francés da reglas y fórmulas empíricas para construcción de muros de contención. Bullet, 1691, (francés), presenta la primera teoría sobre empuje de tierras y a ella contribuyen los franceses Couplet (1726), Coulomb (1773), Rondelet (1802), Navier (1839), Poncelet (1840) y Collin (1846). Más adelante el escocés Rankine (1857) y el suizo Culman (1866).
Charles Augustin de Coulomb
HISTORIA DE LA MECÁNICA DE SUELOS
En 1773, Coulomb (francés), relaciona la resistencia al corte con la cohesión y fricción del suelo. En 1857, Rankine (escocés), presenta su teoría del empuje de tierras. En 1856, se presenta la "Ley de Darcy" (Francia) y la “Ley de Stokes” (Inglaterra), relacionadas con la permeabilidad del suelo y la velocidad de caída de partículas sólidas en fluidos. Culman (1866) aplica gráficamente la teoría de Coulomb a muros de contención. En 1871, Mohr (Berlín) desarrolla el cálculo de esfuerzos (una representación gráfica) en un punto del suelo dado. 1873, Bauman (Chicago) afirma que el área de la zapata depende de la carga de la columna y recomienda valores de carga en arcillas. En 1885 Boussinesg (Francia) presenta su teoría de distribución de esfuerzos y deformaciones por cargas estructurales sobre el terreno.
Wiliam Rankine
HISTORIA DE LA MECÁNICA DE SUELOS
En 1890, Hazen (USA) mide propiedades de arenas y cascajo para filtros. En 1906, Strahan (USA) estudia la granulometría para mezclas en vía. En 1906, Müler, experimenta modelos de muros de contención en Alemania. En 1908, Warston (USA), investiga las cargas en tuberías enterradas. En 1911, Atterberg (Suecia), establece los límites de Atterberg para suelos finos. En 1913, Fellenius (Suecia), desarrolla métodos de muestreo y ensayos para conocer la resistencia al corte de los suelos y otras propiedades. Además, desarrolla el método sueco del círculo para calcular la falla en suelos cohesivos. En 1925, Terzagui, presenta en Viena el tratado ERDBAUMECHANIK que hace de la Mecánica de Suelos una rama autónoma de la Ingeniería. El científico de Praga, Karl Terzagui, es el padre de la Mecánica de Suelos.
Kurt Magnus Atteberg
CONCEPTOS BÁSICOS…
LA TIERRA
Es el tercer planeta del sistema solar, considerando su distancia al sol, y el quinto de ellos según su tamaño.
Es el único planeta del universo que se conoce en el que exista y se origine la vida
CARACTERÍSTICAS
Diámetro ecuatorial
12.756,28 km
Diámetro Polar
12.713,50 km
Diámetro Medio
12.742,00 km
Superficie
510.065.284,7 km2
Masa
5,974 × 1024 kg
Densidad media
5,515 g/cm3
Gravedad superficial
9,78 m/s2
Periodo de rotación
23,9345 horas
Inclinación
23,45°
ESTRUCTURA DE LA TIERRA
La corteza del planeta
Corteza
Manto
Tierra está formada por placas que flotan sobre el manto, una capa de materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes.
Núcleo Interno
Núcleo Externo
ESTRUCTURA DE LA TIERRA
La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra.
En el núcleo están los materiales más pesados, los metales.
El calor los mantiene en estado líquido, con fuertes movimientos.
El núcleo interno es sólido.
ESTRUCTURA DE LA TIERRA
Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el exterior.
Los movimientos rápidos originan terremotos.
Los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas.
PLACAS TECTÓNICAS
Una
es un
fragmento de litósfera que se desplaza como un bloque rígido.
La tectónica de placas es la teoría que explica de manera elegante y coherente la estructura, historia y dinámica de la superficie de la Tierra.
TECTÓNICA DE PLACAS
La litósfera (la porción superior más fría y rígida de la Tierra) está fragmentada en una serie de placas o baldosas (12 grandes placas), que se desplazan sobre el manto terrestre fluido.
En los bordes de las placas se concentra actividad sísmica, volcánica y técnonica.
TECTÓNICA DE PLACAS
CONTACTO ENTRE PLACAS
Según el movimiento relativo entre ellas, puede ser convergente, divergente o transcurrente.
Causan problemas a los suelos
LOS TERREMOTOS
ENERGÍA LIBERADA DURANTE UN TERREMOTO
Frank Press and Raymond Siever, UNDERSTANDING EARTH, Third Edition © 2000
LICUACIÓN DEL TERRENO
Niigata (Japón), 1964
LICUACIÓN DURANTE TERREMOTO
Niigata (Japón), 1964
LICUACIÓN DEL TERRENO
Niigata (Japón), 1964
LICUACIÓN DE SUELOS
TERREMOTO DE VALDIVIA
Valdivia, 1960
TERREMOTO DE VALDIVIA
Puerto Montt, 1960
FALLA EN LA CAPACIDAD DE SOPORTE
Luzon, 1990
FALLA EN LA CAPACIDAD DE SOPORTE
Izmit (Turquía), 1999
TERREMOTO DE CHI-CHI
Taiwan, 1990
DESLIZAMIENTOS
Otro problema común es cuando la superficie del terreno no es horizontal y existe una componente del peso que tiende a provocar el deslizamiento del suelo. Si a lo largo de una superficie potencial de deslizamiento, los esfuerzos tangenciales debidos al peso o cualquier otra causa (como agua de filtración, peso de una estructura o de un terremoto) superan la resistencia al corte del suelo, se produce el deslizamiento de una parte del terreno.
CERRO LA PÓLVORA 2005.06.28
DERRUMBE TALUD RUTA 160
Colcura, Agosto 2006
DERRUMBE DE UN TUNEL,
Singapur, 2004
GUATEMALA 2007.02.23
SOCAVACIÓN
TEMPORALES 2005.08
RETEN DE CARABINEROS 2007.07.30
CAIDA PUENTE LONCOMILLA
San Javier, diciembre 2004
FORMACIÓN DE LOS SUELOS
Suelo, en ingeniería, corresponde a los sedimentos no consolidados de partículas sólidas, fruto de la alteración de las rocas, o suelos transportados por agentes como el agua, hielo o viento con contribución de la gravedad como fuerza direccional selectiva, y que pueden tener materia orgánica.
DEFINICIÓN DE SUELO
El suelo es un cuerpo natural heterogéneo.
La mecánica de suelos es la
aplicación de la mecánica a los problemas geotecnicos.
NATURAL (LA DEL SUELO “IN SITU”), COMO UN TALUD, CANAL EN TIERRA.
LA ESTRUCTURA DEL SUELO PUEDE SER:
HORIZONTES DEL PERFIL GEOTÉCNICO Mecánica rocas
I Roca sana
II Parcialmente descompuesto
Mecánica de granos gruesos
Mecánica de suelos
III
V
Altamente descompuesto
Suelo sin humus
IV Completamente descompuesto
VI Suelo con humus
Humus: Residuo de la descomposición de
PROCESOS EN LA FORMACIÓN DEL SUELO Meteorización Química
Agua
Roca Madre
Derrubios Minerales
Meteorización Química
Agua
Suelo Seres vivos
Seres vivos
FORMACIÓN DEL SUELO
FACTORES DE FORMACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL SUELO Material Parental
• Permeabilidad y constituyentes minerales
Tiempo
• El clímax puede ser de decenas a miles de
de la roca madre.
años. Por ejemplo siglos.
Topografía
• Pendientes, drenaje; orientación de la
Formadores biológicos
• Micro y macro fauna como fuente de
Clima
ladera y barreras topográficas.
humus. • Temperatura, balance hídrico, intensidad de
acción y velocidad de procesos.
DEPÓSITOS DE SUELO
del agente, el lugar y su estructura.
• Coluvial (gravedad),
El nombre de los depósitos depende
Por el agente:
eólico (viento), aluvial (agua), glaciar (hielo).
Se deben reconocer y advertir las
• Palustre (pantanos),
propiedades ingenieriles de un depósito, como su densidad, resistencia, permeabilidad, naturaleza,
Por el lugar:
marino (mar), lacustre (lagos), terrígenos (continentes).
etc., recurriendo al análisis de su génesis y a los materiales y procesos que lo explican.
• clástico (fragmentos),
Por la estructura:
no clástico (masivo).
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE SUELO
Grava Arena Limo Arcilla
INTRODUCCIÓN
Los suelos por lo general contienen partículas sólidas, agua y aire.
Estas son conocidas como las tres fases del suelo.
Fase sólida
Fase líquida
Fase gaseosa
DEPÓSITO DE SUELO
FASE SÓLIDA
Está formada por las partículas minerales del suelo
FASE LÍQUIDA
Agua (libre, específicamente)
En el suelo pueden
existir otros líquidos de menor significación.
FASE GASEOSA
Comprende sobre todo el aire.
Pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhídrido carbónico, etc).
