MECANICA DE SUELOS Índice: GENERALIDADES GENERALIDADES DE LA MECÁNICA DE SUELOS ........................................................... ........................................................... 3 1.INTRODUCCION............... 1.INTRODUCCION............................................. ............................................................ ............................................................ ............................................ .............. ........... 3 2.HISTORIA DE LA MECANICA DE SUELOS .......................... 12
2.1.NACIMIENTO DE LA MECANICA DE SUELOS................................................... SUELOS................................................................................. ..................................................... ....................... 14 2.1.1. KARL VON TERZAGHI DEFINICIONES........................ DEFINICIONES...................................................... ............................................................ ............................................................ ................................... ..... 17
1.3.1. INGENIERÍA GEOTÉCNICA..................................................... GEOTÉCNICA....................... ............................................................ ........................................... ............. 17 1.3.2.GEOLOGÍA................................................... 1.3.2.GEOLOGÍA................... .............................................................. ............................................................ ........................................... ............. 19 1.3.3. MECÁNICA DE SUELOS ......................................................... ....................................................................................... ............................................. ............... 19 1.3.4. ROCA ......................................................... ......................................................................................... .............................................................. ............................................ .............. 21 1.3.5. SUELO ....................................................... ....................................................................................... .............................................................. ............................................. ............... 21 1.4. SISTEMA DE UNIDADES ........................................................... ......................................................................................... ........................................... ............. 22
1.4.1. METROLOGÍA DEL SI ............................................................ .......................................................................................... ................................................... ..................... 22 1.4.2. UNIDADES BÁSICAS ......................................................... ......................................................................................... .................................................. .................. 22 1.4.3. MLTI!LOS " SUBMLTI!LOS# !RE$I%OS .......................................................... ..................................................................... ........... 23 1.4.4. UNIDADES DERIVADAS DERIVADAS ......................................................... ......................................................................................... ............................................ ............ 23 1.4.5. E&UIVALENCIAS E&UIVALENCIAS DE UNIDADES MÉTRICAS USUALES .......................................................... ............................................................. ... 24
INTRODUCCION
La mecánica de suelos es una ciencia importante que tiene un uso práctico cuando un ingeniero enfrenta diferentes problemas en los terrenos sobre los cuales tiene la necesidad de construir estructuras, es la rama de la ciencia que trata el estudio de las propiedades físicas y el comportamiento de masas de suelos sometidas a varios tipos de fuerzas. Si damos una mirada hacia el pasado encontramos en los escritos sobre construcciones erigidas por los romanos , chinos, egipcios y mayas se tiene la clara evidencia de la atención que ya, desde tiempos antiguos ponían importancia en las obras de tierra y sobre la tierra ellos ya tenían una noción sobre la mecánica de suelos, analizaban el suelo y conforme a ello hacían cimentaciones con grandes rocas o materiales que den estabilidad a las cimentaciones. Pero el nombre de la mecánica de suelos nace cuando el profesor arl !erzagui, reconocido universalmente como el padre de la mecánica de suelos p"blico su libro # $%&'()*$+(- / en el cual de0ne1 “la mecánica de los 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 descomposición química de las rocas independientemente que tengan o no contenido de materia orgánica”
HISTORIA DE LA MECANICA DE SUELOS +on una mirada retrospectiva hacia los escritos sobre construcciones erigidas por los romanos, chinos, egipcios y mayas, se tiene la clara evidencia de la atención que ya, desde tiempos antiguos, nuestros antepasados ponían en las obras de tierra y sobre la tierra. (sí, se tienen noticias de cómo en la dinastía +hou de +hina 23444 a5os antes de +risto6 se daban instrucciones claras sobre la construcción de caminos y puentes. La 7ran *uralla +hina, las pirámides de $gipto, las pirámides de +hich8n tzá y otras notables y enormes obras, que hoy contemplamos con admiración, son mudos testigos de los conocimientos que ya se tenían en la antig9edad al respecto. (simismo, en $gipto, apro:imadamente ;444 a5os antes de +risto, ya se usaba la piedra en la construcción de cilindros para las estructuras pesadas erigidas sobre suelos suaves. La super0cie e:terior de los cilindros era alisada para que presentara poca resistencia a la penetración, lo que indica que para entonces ya se tenían nociones acerca de la fricción o rozamiento, y que tanto los romanos como los egipcios ponían mucha atención a ciertas propiedades de los suelos en la estabilidad de las cimentaciones. Sin embargo, a la caída del mperio %omano y debido a la desorganización social se descuidaron los aspectos t8cnicos sobre los suelos, llegando a su punto más ba
=44 a5os antes de +risto6, lo que provocó que caminos, puentes y diversas obras de tierra quedaran en el abandono, para
posteriormente ser destruidas poco a poco por las guerras y por la implacable acción de los agentes de la intemperie. (sociadas a la construcción de puentes y caminos en los siglos pasados, se encuentran obras construidas sobre suelos compresibles que han tenido hundimientos fuertes ba334, capa que descansa seg"n !iedemann sobre otra de >@ m de limo arcilloso, cuya consolidación gradual y continua no ha podido terminar, teniendo ya más de A m de asentamiento. La !orre de Pisa, cuya construcción fue iniciada en >>B=, empezó a ladearse al construirse la tercera galería de las ocho que tiene la estructura. Los traba3A4, $n >C>4 ya la torre tenía en su parte más alta un desplome de A.4 m. )na investigación del subsuelo indicó que la torre fue cimentada por medio de una corona de concreto sobre una capa de arena de >>.44 m de espesor, la cual descansa sobre una capa de arcilla de @.44 m de grueso, que se ha ido consolidando gradualmente debido a las presiones trasmitidas por la estructura. oy en día es más conocida como la D!orre nclinada de PisaD. $n Eenecia. talia, el D%ialtoD, un puente de arco simple, se terminó de construir en >AC> y es, I3; y fue terminada en >IA4. Jue erigido por órdenes del Shah Kahan, emperador de &elhi, en honor de su esposa favorita, *umtaziH*ahal. $ste mausoleo necesitó cuidados especiales en su cimentación debido a su pro:imidad al río, por lo que emplearon cilindros de mampostería hundidos en el suelo a intervalos cercanos para que el mausoleo descansara en una 0rme cama. +orno ya se mencionó, despu8s de la caída del mperio %omano se presentó una 8poca de poco inter8s en el conocimiento de los problemas de los suelos, y no fue sino hasta los siglos GE y GE cuando revivió el inter8s y se dio nuevo impulso a la solución de los problemas en las cimentaciones.
NACIMIENTO DE LA MECANICA DE SUELOS La mecánica de suelos es una ciencia relativamente C;A, a5o en el que el profesor arl !erzaghi p"blico en Eiena el tratado #$%&'()*$+(-/. $s evidente que mucho antes de !erzaghi los constructores ingenieros y arquitectos se habían preocupado por el suelo. ay estudios del mismo,
+onsiderados desde el punto de vista constructivo, se remontan a 8pocas muy anteriores.
Karl von Terzaghi Jue un ingeniero austríaco reconocido actualmente como el padre de la *ecánica de los suelos y de la ngeniería 7eot8cnica. &esde el comienzo de su carrera dedicó todos sus esfuerzos a buscar un m8todo racional que resolviera los problemas relacionados con la ingeniería de suelos y fundaciones. La coronación de sus esfuerzos se dio en >C;A con la publicación de $rdbaumechani, considerada hoy como el punto de partida de la mecánica de los suelos como nueva rama de la ciencia en la ingeniería. &e >C;A a >C;C traba<ó en el nstituto !ecnológico de *assachusetts, donde inició el primer programa -orte (mericano sobre mecánica de los suelos y con eso hizo que esta ciencia se convirtiera en una materia importante en la ngeniería +ivil. $n >C3@ pasó para la )niversidad de arvard donde desarrolló y ense5ó su curso sobre geología aplicada a la ingeniería, CA3 con B4 a5os de edad. Se nacionalizó como ciudadano de los $stado )nidos de (m8rica en >C=3. Su libro Soil Mechanics in Engineering Practice, escrito con
DEINICIONES IN!ENIERÍA !EOT"CNICA La ingeniería geot8cnica es la ciencia y práctica de aquella parte de la ingeniería civil que involucra materiales naturales encontrados cerca de la super0cie de la !ierra. $n sentido general, incluye la aplicación de los principios fundamentales de la mecánica de suelos y de la mecánica de rocas a los problemas de dise5o de cimentaciones. La ngeniería 7eot8cnica 276 constituye una de las principales ramas de la ngeniería +ivil y como tal, presenta facetas que han sufrido el mismo derrotero que esta "ltima a trav8s del tiempo y a lo largo de la evolución de la civilización. asta principios de la d8cada de >CI4, los especialistas en ingeniería geot8cnica estaban agrupados en la SS*J$ 2nternational Society of Soil *echanics and Joundation $ngineeringM6. Luego aparecieron nuevas sociedades como la S%* 2nternational Society for %oc *echanicsM6 en >CI; y la ($7
2nternational (ssociation of $ngineering 7eologyM6 en >CB4. 2%occa ;44C6
!EOLO!ÍA La geología es la ciencia de la tierra 2especialmente de los procesos de su interior y las transformaciones que afectan a los minerales y las rocas en su super0cie6. $s la ciencia de la historia de la tierraN los procesos de su formación, su desarrollo, los cambios, hasta la situación actual. La geología nació por una parteN del deseo del ser humano para entender su entorno H su mundo. Por otro lado era la necesidad de meCC@H;44B6
MEC#NICA DE SUELOS La mecánica de suelos es la rama de la ciencia que trata el estudio de sus propiedades físicas y el comportamiento de masas de suelos sometidas a varios tipos de fuerzas. La ingeniería de suelos es la aplicación de los principios de la mecánica de suelos a problemas prácticos. 2&as ;44>6 !erzaghi en su libro !heoretical Soil *echanics, de0ne1
$La Mec%nica de S&elo' e' la a(licaci)n de la' le*e' de la +ec%nica * la hidr%&lica a lo' (ro,le+a' de ingenier-a .&e /ra/an con 'edi+en/o' * o/ra' ac&+&lacione' no con'olidada' de (ar/-c&la' ')lida'0 (rod&cida' (or la de'in/egraci)n +ec%nica o de'co+(o'ici)n .&-+ica de la' roca'0 inde(endien/e+en/e .&e /engan o no con/enido de +a/eria org%nica12 ROCA (gregado natural de partículas minerales 2más bien cristales6 unidas por fuerzas cohesivas potentes y permanentes. Se suele considerar roca si su resistencia a la compresión simple, sin drena6 $n general las rocas duras y compactas constituyen un terreno de cimentación e:celente, siempre que la solera de e:cavación est8 libre de material alterado y las posibles diaclasas se rellenen con hormigón.
Las rocas se clasi0can seg"n su origen en ígneas, sedimentarias y metamór0cas. $6.
SUELO $n el sentido general de la ingeniería, suelo se de0ne como el agregado no cementado de granos minerales y materia orgánica descompuesta 2partículas sólidas6 6 Los materiales que constituyen la corteza terrestre son clasi0cados por el ingeniero civil, en forma arbitraria, en dos categorías1 suelo y roca. Se llama suelo a todo agregado natural de partículas minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como agitación en agua.
SISTEMA DE UNIDADES &e 27iec, . H 7iec, %. ;4436, Se ha tomado fragmentos de la sección (1 )nidades, *etrología del S Q (plicaciones 'ásicas.
314131 Me/rolog-a del SI
$n la actualidad se ha adoptado casi en todo el mundo el Sistema nternacional de )nidades, que se simboliza por S y es el resultado moderno de la evolución del sistema físico llamado *S. $l nombre o0cial del S es SystRme nternational d)nit8s, y las normas respectivas las establece y actualiza el 'ureau nternational des Poids et *esures 2'P*6, con sede en SRvres, París, Jrancia.
UNIDADES 5#SICAS $l S tiene siete unidades básicas que corresponden a las cantidades físicas fundamentales del sistema, y son como sigue1
M6LTI7LOS 8 SU5M6LTI7LOS: 7REI9OS Para ampliar o reducir el tama5o de una unidad S se utilizan los m"ltiplos y subm"ltiplos de la misma, que se obtienen aplicando como factores, potencias del n"mero >4. Para los m"ltiplos se tiene una sucesión que aumenta en >43 cada vez, y para los subm"ltiplos la reducción progresiva es en >4H3. ( 0n de indicar lo anterior se utilizan pre0
UNIDADES DERIADAS
Para la mecánica se tienen las siguientes unidades derivadas de las básicas y que tienen nombre especial1
&erza ;* (e'o<: neTton 2-61 Juerza que al ser aplicada a una masa de > g le imparte una aceleración, en su misma dirección y sentido, igual a > ms;.
7re'i)n * e'=&erzo: pascal 2Pa61 ntensidad super0cial de fuerza aplicada equivalente a > -m;. rec&encia o (eriodicidad: hertz 2z61 Eariación periódica equivalente a un ciclo por segundo 2cs6. Tra,a>o * energ-a: -, cuando su punto de aplicación se desplaza una distancia de > m en la dirección y sentido de la fuerza. 7o/encia * ?&>o de energ-a: Tatt 2O61 Potencia o Uu Ks. La unidad de energía
