CLASE UNIDAD I y II

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En esta presentación encontrarán la plataforma teórica acerca de la Unidad I y II.

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CLASE UNIDAD I y II

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA<br />SEDE ESTELÍ<br />MECANICA DE SUELOS I<br />Ing. Moisés Suárez.<br />
  2. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA<br /> <br />1. Proporcionar al estudiante una base de conocimientos que permita conocer el comportamiento de los suelos y saber utilizar los parámetros necesarios que la Mecánica de Suelos ofrece para la solución de problemas ingenieriles. <br /> <br />2. Que el estudiante conozca la realización de Pruebas de Laboratorio, (para la determinación de propiedades físicas y mecánicas de suelos), como un complemento importante de la Mecánica de Suelos I.<br />
  3. 3. UNIDADES DE LA ASIGNATURA<br />
  4. 4. BIBLIOGRAFÍA<br /> Mecánica de Suelos. Juarez Badillo. (T I-III)<br /> Mecánica de Suelos. Lambe-Whitman.<br />Mecánica de Suelos. Crespo Villalaz<br /> Apuntes de clase.<br />http://civilgeek.blogspot.com<br />
  5. 5. SISTEMA DE EVALUACIÓN<br />Examen Parcial 25 Puntos<br />Examen Final 25 Puntos<br />Sistemáticos 50 Puntos <br />SISTEMÁTICOS (IP)<br />Prueba Corta 5 Pts<br />Tarea grupal 5 Pts<br />Trabajo Investigativo 15 pts<br />SISTEMATICOS (IIP)<br />Prueba Corta 5 Pts<br />Laboratorios de suelos 20 Pts<br />
  6. 6. UNIDAD I:<br />CONCEPTOS GENERALES<br />Objetivo de la Unidad:<br />Leer y analizar los principales fundamentos teóricos relacionados con la Mecánica de Suelos I, para su posterior aplicación en problemas típicos ingenieriles.<br />
  7. 7. CONTENIDOS<br />Conceptos básicos<br />Origen y formación de los suelos.<br />El suelo como material de construcción.<br />4.Tipos de suelos para fundaciones.<br />
  8. 8. MECANICA DE SUELOS I<br />En ingeniería, la mecánica de suelos 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.<br />Todas las obras de ingeniería civil 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.<br />
  9. 9. 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.<br />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.<br />
  10. 10. CONCEPTO: El suelo es la capa de transformación de la corteza sólida terrestre, sometida a un constante cambio estacional y a un desarrollo peculiar. Aparece como resultado de un conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos sobre el medio rocoso original (roca madre) denominados genéricamente meteorización.<br />. <br />La roca es considerada como un agregado natural de partículas minerales unidas mediante grandes fuerzas cohesivas. Y se llama roca a todo material que suponga una alta resistencia, y suelo, contrariamente, a todo elemento natural compuesto de corpúsculos minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como son la agitación en agua y la presión de los dedos de la mano.<br />
  11. 11. ORIGEN Y FORMACION DE LOS SUELOS<br />También puede definirse como la descomposición de la roca, en su lugar; sería un proceso estático por el cual la roca se rompe en pequeños fragmentos, se disuelve, se descompone, se forman nuevos minerales. Los suelos son el resultado del proceso de meteorización.<br />Los factores que condicionan las características de la meteorización y por lo tanto, la evolución de un suelo, son el clima, la topografía, los organismos vivos, la roca madre y el tiempo transcurrido. El resultado es la formación de un perfil de suelo, sucesión típica de capas horizontales que denota el conjunto de factores que han intervenido en su formación. <br />. <br />
  12. 12. . <br />Proceso de formación del suelo<br />
  13. 13. ESTRATOS DE SUELO<br />
  14. 14. COMPOSICION<br />Desde el punto de vista de su composición, el suelo es un material complejo compuesto por sólidos (materia mineral y materia orgánica), líquidos (sobre todo el agua, que en ocasiones, es un componente más de las rocas) y gases (aire y vapor de agua, esencialmente). A su vez, los gases y los líquidos llevan sustancias disueltas o en suspensión que pueden adherirse a la matriz sólida.<br />La génesis del suelo es un proceso extremadamente lento. La formación de una capa de 30 cm de suelo puede durar de 1.000 a 10.000 años. Desde este punto de vista, se debe considerar el suelo como un recurso no renovable y por lo tanto un bien a proteger. <br />
  15. 15. El suelo como material de construcción<br />Como consecuencia de la actividad humana desarrollada a través de los años sobre la superficie terrestre, surge la necesidad de introducir un nuevo concepto, el suelo artificial, entendido como aporte de materiales sobre el propio suelo natural. La procedencia de los materiales puede ser diversa, diferenciando entre materiales naturales (arcillas, arenas, y gravas heterométricas) y materiales artificiales (escombros de construcción, residuos de diversos procesos de fabricación como las escorias, etc.)<br />En el ámbito de la construcción los suelos se distinguen principalmente de acuerdo a su capacidad de soporte o cimentación. Los suelos rocosos poseen altas resistencias a acciones o solicitaciones de carga por eso lo convierte en el suelo por excelencia para cimentación.<br />
  16. 16. IMPORTANCIA DE UN ESTUDIO DE SUELO<br />Hoy en día es cada vez más concluyente el hecho de que ningún ingeniero que sienta la responsabilidad técnica y moral de su profesión deja de efectuar un estudio de las condiciones del subsuelo cuando diseñan estructuras de cierta importancia. Ya que ello conlleva dos características que se conjugan: seguridad y economía. <br />No olvidemos: “Quien solo conoce la teoría de la Mecánica de Suelos y carece de práctica, puede ser un peligro público”, Dr. Karl V. Terzaghi (Fundador de la Mecánica de Suelos).<br />Es por eso que en los proyectos de construcción se desprende la necesidad de contar, tanto en la etapa de proyecto, como durante la ejecución de la obra, con datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo que se está tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo que hayan de ser consideradas en sus análisis.<br />
  17. 17. Laboratorio de Suelos<br />En realidad es en el laboratorio de Mecánica de Suelos en donde el proyectista ha de obtener los datos definitivos para su trabajo; Primero al realizar las pruebas de Clasificación ubicará en forma correcta la ubicación del problema que se le presenta y de esta ubicación podrá decidir como segunda fase de un trabajo, las pruebas más adecuadas que requiere su problema en particular, para definir las características de deformación y resistencia a los esfuerzos en el suelo donde se vaya a laborar. <br />
  18. 18. Laboratorio de Suelos<br />Pero para llegar en el laboratorio a unos resultados razonablemente dignos de crédito es preciso cubrir en forma adecuada una etapa previa e imprescindible: la obtención de muestras de suelo apropiadas para la realización de las correspondientes pruebas.<br />Resultan así estrechamente ligados las dos importantes actividades, el muestreo de los suelos y la realización de las pruebas necesarias de laboratorio. El muestreo debe estar regido ya anticipadamente por los requerimientos impuestos a las muestras obtenidas por el programa de pruebas de laboratorio y, a su vez, el programa de pruebas debe estar definido en términos de la naturaleza de los problemas que se suponga puedan resultar del suelo presente en cada obra, el cual no puede conocerse sin efectuar previamente el correspondiente muestreo. <br />
  19. 19. Equipo existente en un Laboratorio de Suelos<br />Malla de distintas graduaciones para clasificar el suelo según el tamaño de sus partículas<br />Equipo básico para determinar la densidad del suelo o dicho de otra forma para conocer el porcentaje de compactación del suelo donde se construirá. <br />
  20. 20. PRUEBA DE PENETRACIÓN STANDART: Para determinar capacidad de soporte del suelo.<br />
  21. 21.
  22. 22. CONSTRUCCIONES Y CIMENTACIONES<br />El programa exploratorio para la cimentación de una construcción depende de dos factores:<br />1. El peso de la construcción y otras fuerzas que actúan sobre ella.<br />2. El servicio de la construcción o fin para el que se va a construir.Si la estructura es ligera no es necesario mucho estudio, pero para estructuras pesadas es imprescindible explorar la profundidad mediante la toma de muestras con pozos y perforaciones, además conocer la geología local y regional<br />
  23. 23. Identificación de los suelos en el campo<br />Para un control adecuado de los suelos se necesita su perfecta identificación. La falta de tiempo o de medios hace que frecuentemente sea imposible realizar detenidos ensayos para poderlos clasificar. Así pues la habilidad de identificarlos en el campo por simple inspección visual y su examen al tacto es de gran importancia.<br />Los suelos en la construcción pueden agruparse en 5 tipos básicos:La grava:Esta formada por grandes granos minerales con diámetros mayores de ¼ de pulgada. Las piezas grandes se llaman piedras, cuando son mayores a 10 pulgadas se llaman morrillos.La arena:Se componen de partículas minerales que varían aproximadamente desde ¼ de pulgada a 0.002 pulgadas en diámetros.<br />
  24. 24. El limo: Consiste en partículas minerales naturales, mas pequeñas de 0.02 pulgadas de diámetro, las cuales carecen de plasticidad y tienen poca o ninguna resistencia en seco.La arcilla: Contienen partículas de tamaño coloidal que producen su plasticidad. La plasticidad y resistencia en seco están afectadas por la forma y la composición mineral de las partículas.La materia orgánica: Consiste en vegetales parcialmente descompuesto como sucede en la turba o en materia vegetal finalmente dividida, como sucede en los limos orgánicos y en las arcillas orgánicas<br />
  25. 25. Suelos para fundaciones<br />
  26. 26. UNIDAD II: <br />Propiedades Indices de los suelos<br />Objetivo de la Unidad:<br />Determinar las principales propiedades índice y de comprensibilidad de los suelos, para su posterior interpretación y aplicación práctica de los resultados obtenidos.<br />
  27. 27. Propiedades principales<br />PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SUELOS:<br />MINERALOGÍA: Composición mineralógica de las partículas de suelo.<br />RUGOSIDAD: Características de la superficie de las partículas.<br />FORMA: Área de las partículas diferente para igual volumen.<br />TAMAÑO: Cantidad de partículas para cada tamaño.<br />
  28. 28. Propiedades del sistema de Fase<br />
  29. 29. Propiedades del sistema de Fase<br />
  30. 30. Propiedades Índices de los suelos<br />Las propiedades índice son algunas propiedades físicas características (o índice) que refieren a los resultados numéricos de ciertos ensayos, llamados pruebas de clasificación.<br />(Estos ensayos constituyen la forma de dar una información precisa y detallada de un suelo).<br />
  31. 31.
  32. 32. Partículas constituyentes de los suelos<br />Según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) en atención al tamaño de las partículas se dividen en:<br /><ul><li>Grava : 76.2 a 4.75 mm
  33. 33. Arena: 4.75 a 0.075 mm
  34. 34. Finos (Limos y arcillas): < 0.075 mm</li></ul>Según el Massachusetts Institute of Technology (MIT) se clasifican así:<br /><ul><li>Grava > 2 mm
  35. 35. Arenas: 2 a 0.06 mm
  36. 36. Limos: 0.06 a 0.002 mm
  37. 37. Arcillas < 0.002 mm</li></li></ul><li>ARCILLAS<br />Los principales componentes de las arcillas son: el Sílice (Si), el Oxigeno (O) y el Aluminio (Al). Dichos elementos le otorgan a la arcilla la propiedad de expandirse y contraerse ya que absorben agua.<br />Dentro de las arcillas se encuentran principalmente: Caolinita, Illita y Monmorillonita.<br />
  38. 38. GRANULOMETRÍA<br />Es la determinación del rango de tamaños de las partículas presente en una muestra de suelo, se expresa como porcentaje de peso total seco.<br />USO<br /><ul><li>Permeabilidad
  39. 39. Filtros
  40. 40. Ascenso Capilar
  41. 41. Identificación y clasificacíón de los suelos.</li></ul>METODOS PARA EL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO<br /><ul><li>Análisis Granulométrico (>0.75 mm), en este método se hace uso de tamices. Se caracteriza por ser mecánico.
  42. 42. Análisis Hidrométrico (<0.75 mm)</li></li></ul><li>En el eje “Y” se plasman los porcentajes de suelo retenido en cada tamiz y en el eje “X” (superior) se muestran los diferentes tamices. Cuando la gráfica resultante es igual a la mostrada indica que se tiene un suelo bien graduado, en caso contrario se afirma que el suelo es uniforme, osea pobremente graduado.<br />
  43. 43. Análisis Mecánico (Tamices)<br />Consiste en agitar o hacer vibrar la muestra de suelo a través de una serie de mallas cuyas aberturas son progresivamente más pequeñas. VER VIDEO.<br />La tabla muestra los tamaños estándares de tamices.<br />
  44. 44. EJEMPLO 1<br />Calcule los porcentajes de suelo retenido para cada tamiz y posteriormente grafique los resultados y señale si el suelo es bien o pobremente graduado.<br />
  45. 45. Ecuaciones a usar<br />Cu: Coeficiente de uniformidad<br />Si el Cu 1 ->Suelo uniforme (Pobremente Graduado)<br />Si el Cu=6 Suelo graduado<br />Cc: Coeficiente de curvatura, el cual indica la constancia de la pendiente de la curva.<br />Si 1&lt;Cc&gt;3->Suelo bien graduado, fuera de este rango implica un suelo uniformemente graduado.<br />
  46. 46. Asignación en grupos de 4<br />Interacción del agua y el suelo.<br />Estados de consistencia. (Traer video de la prueba de laboratorio y fotos de los equipos y materiales usados).<br />2.1Límites de Attenberg.<br />2.2Cartas de plasticidad.<br />3. Clasificación de los suelos por uso.<br />4.Identificación y descripción de los suelos.<br />5. Tipología de suelos del Departamento de Estelí y Nueva Segovia. (En atención al ámbito de la Ingeniería Civil).<br />Forma y Fecha de Entrega : Impreso 12/12/09<br />Calificación: 10 Puntos (5 informe y 5 breve expo)<br />

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