UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Ingeniería Geotécnica
MECÁNICA DE SUELOS I EC 511 - J PROBLEMAS DE LA MECÁNICA DE SUELOS PLANTEADOS A LA INGENIERÍA CIVIL
Msc. Ms c. In Ing. g. Luis Luisa a Shua Shuan n Lu Luca cas s
PROBLEMAS DE LA MECÁNICA DE SUELOS PLANTEADOS A LA INGENIERÍA CIVIL (Ref. Lambe-Witman)
•
Cimentaciones
•
El suelo como material de construcción.
•
Taludes y excavac e xcavaciones iones
•
Estructuras enterradas y de retención.
Problemas especiales de Ingeniería de Suelos •
PROBLEMAS DE LA MECÁNICA DE SUELOS PLANTEADOS A LA INGENIERÍA CIVIL (Ref. Lambe-Witman)
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Cimentaciones
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El suelo como material de construcción.
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Taludes y excavac e xcavaciones iones
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Estructuras enterradas y de retención.
Problemas especiales de Ingeniería de Suelos •
MECÁNICA DE SUELOS
GEOTÉCNIA
Estudio de las propiedades del suelo: clasificación, identificación, resistencia al corte, deformación. Interacción suelo-estructura Conduce a soluciones numéricas Formulación de modelos matemáticos
GEOLOGÍA APLICADA Tipos de depósitos Ubicación de fallas y discontinuidades de las rocas Calidad de la roca para cimentación
MECÁN ME CÁNICA ICA DE ROC ROCAS AS Obras de excavación en rocas Túneles Antes se aplicaba solo en minería y petróleo
MECÁNICA DE SUELOS Un objetivo importante de la Mecánica de Suelos es determinar la interacción entre suelo y estructura. La transmisión de cargas puede ocasionar asentamientos perjudiciales que afecten su estabilidad.
PROBLEMAS DE MECÁNICA DE SUELOS PLANTEADOS A LA INGENIERÍA
OBRAS CIVILES : Se cimientan en el suelo
Edificios Puentes carreteras Torres Canales Presas
El tipo de cimentación dependerá de la calidad del suelo y de las características de la estructura.
La Geotécnia Geotécnia estudia estudia las caracterís características ticas y comportamien comportamiento to del terreno y da solución a diversos problemas relacionados a la cimentación y estabilidad de las obras civiles. civiles.
OBRAS CIVILES : Se cimientan en el suelo
CIMENTACIONES tipo de cimentación debe estar seleccionado en función a la estructura y calidad del suelo de apoyo” “El
El estudio del sitio debe establecer: Tipo de cimentación adecuado Profundidad de cimentación mínima
CIMENTACIONES
TIPOS DE CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
Zapatas
Fuente fotografìas: Google
Tipo de cimentación empleada en pórticos de concreto armado.
CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
Cimientos corridos
Fuente fotografías: Google
Tipo de cimiento empleado en viviendas estructuradas con muros portantes, dependiendo del tipo de suelo se puede construir hasta 5 pisos.
CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
Fuente fotografías: Google
Losas o platea
CIMENTACI N PROFUNDA
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
CIMENTACIONES
Fuente fotografías: Google
Sistema empleado cuando el terreno firme no está próximo a la superficie, generalmente se utilizan pilotes, cajones y pilas
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
PRESA DE TIERRA ESTRUCTURAS DE RECUPERACIÓN DE TIERRAS PAVIMENTO DE UNA CARRETERA CANTERAS DE AGREGADOS
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
Diseñada para resistir el empuje hidrostático por peso propio. Aprovechamiento de las propiedades de permeabilidad de los diversos suelos
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
ESTRUCTURAS DE RECUPERACIÓN DE TIERRAS
NECESIDAD En muchos lugares del mundo ya no quedan sitios libres en donde construir y se está ganando terreno al mar. SOLUCIÓN El suelo para apoyo de las edificaciones se obtiene dragando el cauce del río, lago o fondo de mar, hasta logar ubicar la estructura en el emplazamiento deseado.
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
Fuente imagen: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
Holanda un país que ha ganado la mitad de sus tierras al mar del norte, mediante barreras de presas de tierra que han contenido al mar embravecido .
Calle de Holanda
Fuente imagen: Google
ESTRUCTURAS DE RECUPERACIÓN DE TIERRAS
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
“Cuanto
más rápido se drenaba el agua del suelo holandés, más rápido se asentaba el terreno, colocando a la región por debajo del nivel del mar, creando un situación potencialmente peligrosa. Por eso desde épocas antiguas y hasta la actualidad dependen de diques naturales y presas de tierra.”
ESTRUCTURAS DE RECUPERACIÓN DE TIERRAS
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN Aeropuerto de Kansai
Isla artificial de 4 km. de largo por 1 km. de ancho . La diseñaron considerando los terremotos y tifones frecuentes en la región. Iniciada en 1987 y se terminó la muralla protectora a fines de 1987
ESTRUCTURAS DE RECUPERACIÓN DE TIERRAS
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
TERRAPLENES Y PAVIMENTOS
Empleo de materiales de cantera de buena calidad para conformar las diversas capas del pavimento como: base, sub-base y agregados conformantes de la superficie de rodadura.
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
TERRAPLENES Y PAVIMENTOS
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
Subrasante
:
Terreno natural compactado
Subrasante mejorada : Mezcla Terreno natural y material de cantera Base
: Conformado con suelo de cantera (material de préstamo)
Superficie de Rodamiento
Mezcla Asfáltica ó de concreto.
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
CANTERAS DE AGREGADOS
Afloramientos rocosos a cielo abierto y profundo
Tipos de Cantera
Lechos de río Depósitos Coluviales-Residuales Depósitos eólicos (dunas)
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
CANTERAS DE AGREGADOS
Cantera de lecho de río
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
CANTERAS DE AGREGADOS
Cantera de cerro
TALUDES Y EXCAVACIONES
TALUDES Y EXCAVACIONES
TALUDES NATURALES
EXCAVACIONES PROFUNDAS
ZANJAS
CANALES
TALUDES
TALUDES Y EXCAVACIONES
TALUDES Y EXCAVACIONES
Masas de rocas ó bloques que caen por la ladera, debido a la pérdida del apoyo que las sustentaba
Desprendimientos o caídas
TALUDES Y EXCAVACIONES
Desprendimientos o caídas
Desprendimientos de cantos rodados y boleos en
TALUDES Y EXCAVACIONES
Deslizamientos
TALUDES Y EXCAVACIONES
Deslizamientos
TALUDES Y EXCAVACIONES
Fuente ilustraciones: Google
TALUDES Y EXCAVACIONES
Estabilización
TALUDES Y EXCAVACIONES
Fuente ilustración: Gonzales del Vallejo «Ingeniería Geológica»
TALUDES Y EXCAVACIONES
Fotos archivo - Ing. Luisa Shuan Lucas
TALUDES Y EXCAVACIONES
EXCAVACIONES Y ENTIBAMIENTO
Son movimientos de tierra provenientes del interior de la superficie del suelo y que generan inestabilidad cuando son profundas, debido a las presiones laterales del suelo.
TALUDES Y EXCAVACIONES
EXCAVACIONES Y ENTIBAMIENTO
TALUDES Y EXCAVACIONES
EXCAVACIONES
Excavación profunda para sótano.
TALUDES Y EXCAVACIONES
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
En suelos inestables las excavaciones profundas para un edificio deben ser apuntaladas o entibadas para evitar derrumbes.
ESTRUCTURAS ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN
TÚNELES
ESTRUCTURAS ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN
Túneles de ferrocarril , galerías de minas.
TÚNELES
ESTRUCTURAS ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN
Túneles: estudio de fallas, estratificación, filtraciones, altas temperaturas, gases, etc.
ESTRUCTURAS ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
uberías
ESTRUCTURA ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN
MUROS DE CONTENCIÓN
ESTRUCTURA ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN
MUROS DE CONTENCIÓN
ESTRUCTURA ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN
muro de gravedad muro hincado muro hincado
TABLESTACAS
ESTRUCTURA ENTERRADAS Y DE RETENCIÓ
Fuente esquema: Lambe –Withman «Mecánica de Suelos»
El tablescado debe su estabilidad a la penetración en el terreno de cimentación y un sistema de anclaje próximo a su parte superior. El ejemplo presentado es un muelle de
PROBLEMAS ESPECIALES
PROBLEMAS ESPECIALES DE INGENIERÍA DE SUELOS
VIBRACIONES EXPLOSIONES Y TERREMOTOS HELADAS HUNDIMIENTOS REGIONALES
VIBRACIONES
PROBLEMAS ESPECIALES
Suelos granulares : densificación por vibración, disminución de volumen >> ASENTAMIENTOS Cimentación de máquinas vibratorias : molinos, equipos vibratorios
Resonancia : Frecuencia de vibración de la máquina coincide con la frecuencia natural del terreno. >> Efectos graves SOLUCIÓN : Evitar la resonancia , se puede aumentar la masa de cimentación variando así su frecuencia o mejorar el suelo por compactación u otros métodos, alterando su frecuencia natural y/o compresibilidad.
PROBLEMAS ESPECIALES
EXPLOSIONES Y TERREMOTOS Desde hace mucho tiempo, los ingenieros se han interesado en las ondas originadas por voladuras de cantera y otras explosiones realizadas con fines constructivos y sus efectos sobre las estructuras. Se ha encontrado que el terreno, a través del cual pasan tales ondas, tiene una gran influencia sobre las vibraciones que alcanzan los edificios próximos. Este problema ha alcanzado una dimensión nueva, debido al uso de los explosivos nucleares. La técnica militar se ha interesado cada vez más en el proyecto de instalaciones subterráneas que puedan perdurar después de sufrir una explosión nuclear muy próxima. Problemas semejantes se plantean también a causa de los terremotos. Fuente : L ambe –Withman «Mecánica de Suelos»
EXPLOSIONES Y TERREMOTOS
Voladuras en canteras Explosiones para construcción Atentados, coches bombas Ejercicios militares Terremotos
PROBLEMAS ESPECIALES
Generación de ondas en el terreno con vibraciones que afectan a las edificaciones.
Caso extremo : explosiones nucleares. La técnica militar se ha interesado en proyectos de instalaciones subterránea a explosión próximas (Bunke
PROBLEMAS ESPECIALES
EXPLOSIONES Y TERREMOTOS
PROBLEMAS ESPECIALES
PÉRDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE POR SISMO
PROBLEMAS ESPECIALES
HELADAS Los suelos bajo determinadas condiciones se dilatan al congelarse y se producen problemas de expansiones por efecto de la helada. Cuando suelos susceptibles a la helada están en contacto con la humedad y experimentan temperaturas de congelación pueden absorber agua y sufrir una expansión importante. En proyectos de carreteras y pistas de aeropuertos en zonas con peligro de heladas, se debe seleccionar una combinación de drenaje y materiales de base que impida la expansión por helada, o proyectar el pavimento que resista el reblandecimiento del suelo que ocurre en primavera, al fundirse el hielo. Fuente : La mbe –Withman «Mecánica de Suelos»
HUNDIMIENTOS REGIONALES
PROBLEMAS ESPECIALES
Ejemplo: - Extracción de petróleo en gran escala - Extracción de agua del terreno Causa : Extracción de fluídos > variación de volumen > asentamientos de zonas extensas. Solución : Métodos para sustituir los volúmenes retirados. CASOS DE HUNDIMIENTOS REGIONALES: En una zona de 41.5 km2 en Long Beach (California), han llegado a medirse asientos máximos de hasta 7,50 m. Por extracción masiva de petróleo, por lo que hubo que proceder a construir malecones especiales para protegerse del mar. •
La ciudad de México ha asentado 9 m desde comienzos del siglo XX debido a la extracción de agua para usos domésticos e industriales. •
El efecto de estos asientos totales y diferenciales produce un efecto perjudicial sobre las infraestructuras urbanas de alcantarillado, conducción de agua, estructuras de edificios y
PROBLEMAS ESPECIALES
HUNDIMIENTOS REGIONALES
Fuente imagen: Gonzales del Vallejo «Ingeniería Geológica»
ASENTAMIENTO DEL PALACIO DE BELLAS ARTES – MEXICO D.F.
PROBLEMAS ESPECIALES
ASENTAMIENTOS
Fuente imagen: Gonzales del Vallejo «Ingeniería Geológica»
ASENTAMIENTO (sudsidencia) POR EXTRACCIÓN DE AGUA DE POZOS (CELAYA – MEXICO)
PROBLEMAS ESPECIALES SUELOS PROBLEMÁTICOS PARA CIMENTACIONES
ARCILLAS EXPANSIVAS SUELOS COLAPSABLES SUELOS DISPERSIVOS SUELOS LICUABLES SUELOS SALINOS Y AGRESIVOS SUELOS BLANDOS COMPRESIBLES
