Apuntes de Geotecnia E HISTORIA

 

Apuntes de Geotecnia con Énfasis en Laderas   Laderas Geotechnical Lecture Notes with Emphasis on Hillsides And Slope Stability ('Notes de cours géotechniques mettant l'accent sur les coteaux et stabilité des pentes') involves some essential aspects on the geotechnical development through mankind history. [email protected]

Historia de la Geotecnia - Terzaghi y la Mecánica de Suelos

Retrato de Karl von Terzaghi Dando continuidad a la serie de escritos que permiten profundizar el conocimiento del desarrollo de la Mecánica de Suelos, a continuación se presenta un importante documento  preparado por el profesor peruano de ingeniería civil, Jorge E. Alva Hurtado, Ph D, y  publicado en mayo 1996,, que describe algunos interesantes detalles de la vida y obra de m ayo de 1996 Karl Terzaghi.

Introducción 

 

  Los constructores han sido conscientes desde hace muchos siglos que las condiciones del terreno debían ser se r consideradas ppara ara que sus edificaciones no se asienten, inclinen o colapsen. La construcción antigua se realizaba en base a la experiencia del constructor. Sin embargo no fue sino hasta 1776, cuando Charles Augustin de Coulomb  Coulomb  introdujo sus teorías de presión de tierras, que se aplicaron los métodos analíticos. En 1871, Otto Mohr  presentó una  una teoría de falla  falla  para para materiales idealmente plásticos, que en combinación con el trabajo de Coulomb, produjo la expresión muy conocida de resistencia cortante de suelos, τ = c + σ tg  φ.

Círculo de Mohr-Coulomb

 

Recientemente, trabajo principal realizado deporla Terzaghi, Mecánica de Suelos reconocida comocon una eldi disciplina sciplina Ingeniería laCivil. Este término y el fue de

 

Geología Aplicada a la Ingeniería, fueron introducidos en su libro pionero “ Erdbaumechanick auf Bodenphysikalischer Grundlage” publicado en 1925. El reconocimiento internacional de esta disciplina se logró con la Primera Conferencia Conferen cia Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, llevada a cabo en la Universidad de Harvard en junio de 1936. Esta conferencia, presidida por Terzaghi, fue organizada por el Profesor Casagrande.

Terzaghi (#46) en la 1a Conferencia IMSIF en 1936

 

Un hito principal en la Mecánica de Suelos fue la publicación en 1943 del libro “Theoretical Soil Mechanics” de Terzaghi, el que hasta ahora permanece como una importante referencia. Este libro fue seguido por “Soil Mechanics in Engineering  Practice” de K. Ter Terzaghi zaghi y R.B. Peck en 1948 y por trabajos posteriores de otros investigadores. La Mecánica de Rocas fue una disciplina desarrollada y practicada durante muchos años por ingenieros y geólogos en la industria petrolera y minera. Esta no fue reconocida como parte de la Ingeniería Civil sino hasta 1960, en el Primer Congreso de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas en Lisboa. El término Ingeniería Geotécnica fue lanzado con la revista Geotechnique en 1948 por la Institución de Ingenieros Civiles de Gran Bretaña, siendo utilizado el término desde entonces en Europa y Sudamérica. La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) adoptó el término de Ingeniería Geotécnica en 1974 para una de sus Divisiones y su revista correspondiente de  publicación mensual. En la actualidad este último término incluye la mecánica de suelos, ingeniería de cimentaciones y mecánica de rocas, e implica una fuerte relación con la geología aplicada a la ingeniería.

 

  El amplio espectro de las numerosas contribuciones de Karl Terzaghi a la mecánica de suelos,,  hoy denominada ingeniería geotécnica, es asombroso. Muchas de suelos dichas contribuciones per permanecen manecen como la base ddee muchos elementos de este arte ciencia. Algunas de las contribuciones más importantes son: el principio de los esfuerzos efectivos y la teoría de la consolidación que datan de 1920, y el concepto de módulo de reacción de subrasante en 1955. Terzaghi desarrolló criterios de diseño para el soporte de túneles en roca en base a una evaluación empírica de la calidad de la roca en 1946 y fue uno de los primeros investigadores en reconocer el significado de la inestabilidad del fondo marino en 1956. El número total de publicaciones del Profesor Terzaghi supera los 280, lo que demuestra el amplio rango de sus intereses y contribuciones a la mecánica de suelos.

En esta ocasión presentaré un resumen de la biografía de Terzaghi, la cual ha sido publicada por su más cercano colaborador, el Profesor Arthur Casagrande, tanto en el libro Aniversario (1960) como en su artículo de la revista Geotechnique (1964) después de la muerte de Terzaghi. Seguidamente describiré brevemente las principales contribuciones de Terzaghi a la Ingeniería Civil, tal como han sido s ido narradas por sus colaboradores y amigos en las distintas publicaciones revisadas. Finalmente presentaré el mensaje de Karl Terzaghi respecto a los requerimientos para la práctica de la mecánica de suelos aplicada y lo que debe ser un consultor en ingeniería geotécnica.

Vida y Logros de Terzaghi  

 

 

Austria   Karl Terzaghi nació el 2 de octubre de 1883, en Praga, entonces provincia bohemia de Austria, donde su padre, Anton von Terzaghi, estaba temporalmente asignado como oficial del ejército. Se esperaba que Karl siguiera la carrera militar de sus antecesores, pero cambió sus planes cuando descubrió, a los 14 años, que un pequeño defecto de visión le impediría alistarse en el ejército austriaco.

Joven Terzaghi

 

Estudió, en cambio, ingeniería mecánica en la Universidad Técnica de Graz, graduándose en 1904. Como estudiante se dedicó más a asistir a cursos de geología, astronomía y filosofía, que a los propios de su carrera. Había ya comenzado la búsqueda de algo que satisficiera su intensa curiosidad y su deseo de explorar más allá de los límites del conocimiento de su época. Con todo, sus años de estudiante fueron un período borrascoso.

 

 

Terzaghi a los 23 años (1907) Sin estrella que lo guiara ni mano firme que sostuviera el timón, es estuvo tuvo al borde del naufragio. Es verdad que hubo miembros de la Facultad que reconocieron en la suya una mente bien dotada y potencialmente creadora, siendo uno de ellos Ferdinand Wittenbauer, Profesor de Mecánica, que también era poeta y dramaturgo. Se dice que él defendió a Terzaghi cuando la Facultad quería expulsarlo por excesiva "libertad "libertad académica". académica".

Portada del libro de F. Wittenbauer publicado en 1931

 

En dicha ocasión el Profesor Wittenbauer recordó a sus colegas que los tres estudiantes que hasta entonces habían sido expulsados de la Universidad Técnica de Graz habían llegado a ser hombres eminentes - uno de ellos, Nicola Tesla.

Edificio principal de la Universidad Tecnológica de Graz en Austria

 

Después de graduarse, Terzaghi sirvió un año en el ejército, durante el cual, en su abundante tiempo libre, tradujo al alemán la obra "Outline "Outline of Field Geology", Geology", de A.

 

Geikie. Esa fue su primera publicación, de una lista de más de 280 publicaciones. En el Volumen Aniversario de Terzaghi se incluye una bibliografía completa hasta 1960.

Portada Portada  del libro de Archibald Geikie Desde estudiante ya se había dado cuenta que no le agradaba la ingeniería mecánica. Por lo tanto, pasado su año de servicio militar, regresó a su "alma " alma mater " para otro año de estudio, concentrándose sobre todo en geología. A continuación trabajó tres años con una firma austríaca de ingeniería y construcciones civiles, aprendiendo en ella, en una serie de de  proyectos, el lado práctico de la profesión. En aquel entonces aceptó gustosamente la oportunidad de encargarse de un levantamiento hidrográfico y geológico para un proyecto hidroeléctrico en las montañas Karst de Croacia, Croacia, disfrutando con los extensos trabajos de campo. Al final de los dos años que duró el trabajo escribió un muy completo artículo sobre la morfología y las aguas subterráneas en la región de Karst, sede del proyecto, artículo que aún hoy se considera como actualizado sobre la geología del fenómeno kárstico.

Paisaje Karst en Croacia

 

Durante la preparación del artículo, un amigo le habló de las dificultades que habían surgido en la cimentación de un edificio grande en San Petersburgo. Terzaghi se ofreció para encargarse del proyecto, siendo aceptado su ofrecimiento y logrando controlar la peligrosa situación. Durante del esteartetrabajo se le puso claramente de Consideró manifiestoeste el estado altamente insatisfactorio de la ingeniería de cimentaciones.

 

asunto como un reto a su imaginación, por lo que decidió sacrificar sus ahorros y su tiempo  para compilar y correlacionar todos los conocimientos disponibles sobre cimentaciones, con la esperanza que ese trabajo permitiera un ataqu ataquee racional para predecir el comportamiento de los suelos en obras de tierra y cimentaciones. Permaneció todavía por un lapso corto en Rusia, en una atmósfera muy atractiva en lo profesional, pro fesional, social y financiero; estimulado por los problemas que observó en Rusia, preparó algunas valiosas contribuciones al diseño de concreto armado, las cuales publicó luego en varios artículos y en un pequeño libro del que fue coautor con T. Pöschl, usando parte del material de su tesis doctoral que presentó a la Universidad Técnica de Graz, recibiendo allí, en 1912, el grado de Doctor en Ciencias Técnicas. Pocas semanas después estaba ya camino a los Estados Unidos. Terzaghi tenía la impresión que el mayor avance en obras de tierra se había hecho en los Estados Unidos y que el U.S. Reclamation Service Service   era en ésto uno de los precursores. En consecuencia, visitó en Washington a F.H. Newell, que era el Director del Servicio en esa época, y le pidió información de donde se s e habían presentado problemas problema s difíciles en ingeniería de obras de tierra.

Reparación de la presa de Avalon (1905) de U.S. Reclamation Service

 

Permaneció en Washington lo suficiente para estudiar la geología de estos sitios, publicada  por el U.S. Geological Survey, y procedió después a visitar los sitios, uno tras otro. Para completar sus escasos fondos aceptaba trabajo de cualquier clase: ingeniero, supervisor de  perforación y hasta pperforista. erforista. De esta manera llegó a conocer las arcillas blandas aluviales del delta del Mississippi, los suelos de las regiones semiáridas del suroeste y oeste, y las arcillas de Oregon y Washington, que son causa de inestabilidad de taludes; observando también con interés los nuevos procedimientos de construcción de obras de tierra. Hacia el fin de 1913 regresó a Austria, desanimado por haber fracasado en su objetivo, y mientras

 

estaba estudiando la pequeña cantidad de material útil que había obtenido, estalló la  primera guerra mundial. Después de participar brevemente en la lucha del frente Servio, pidió traslado a la fuerza aérea austríaca que se estaba organizando entonces, permaneciendo en ella dos años como comandante de la estación de ensayos aeronáuticos de Aspern, cerca de Viena, donde estuvo asociado a Theodor von Karman y Richard von Mises. El trío se encontró de nuevo en los Estados Unidos muchos años después después.. En esa época, el Profesor Philip Forchheimer, que había sido maestro de Terzaghi en la Universidad Técnica de Graz, estaba ayudando al gobierno turco a reorganizar la enseñanza de la ingeniería en Turquía.  Necesitando un hombre competente y enérgico, y sin ni siquiera consultar a Terzaghi, Terz aghi, pidió que lo nombraran Profesor Pr ofesor de Ingeniería de Cimentaciones en la Escuela Imperial de Ingeniería de Constantinopla (después Estambul).

Imperial Engineering School of Constantinople

 

Mapa de Turquía

 

Así comenzó, a la edad de 33 años, su estadía de diez años en Turquía durante la cual la rama de mecánica de suelos fue concebida y fundada. En su tiempo libre comenzó una compilación sistemática ddee toda la literatura in inglesa, glesa, alemana y francesa sobre ingeniería de cimentaciones y obras de tierra para el período de 1860-1917, utilizando  principalmente las bibliotecas de Viena durante sus visitas a esa ciudad.

 

 

Biblioteca Nacional de Viena

 

Como consecuencia de este trabajo y del que había llevado a cabo en los Estados Unidos, concluyó que era desesperanzador el intento de condensar los conocimientos empíricos en un sistema apropiado, donde se carecía de me medios dios para des describir cribir claramente y medir cuantitativamente las propiedades estructurales de la vasta gama de los suelos. Como esos medios no existían, era un intento inútil tratar de encontrar relaciones entre las condiciones del subsuelo y el comportamiento de las estructuras. Una vez que afirmó en su mente tal conclusión, no perdió más tiempo tratando de encontrar la clave mediante el estudio de conocimientos empíricos, sino que comenzó a experimentar sistemáticamente con suelos, empezandoprestados, por arenas. Con yó cajasaparatos de tabaco piezas usando instrumentos de medición prestados , constru construyó con ylos que diversas, rrápidamente ápidamente obtuvo resultados significativos de ensayos de presión de tierras.

Lugar de nacimiento de la Mecánica de Suelos

Campus Actual de la Universidad Técnica de Estambul  

 

 

  Al terminar la guerra, la Escuela Imperial despidió a los profesores de las naciones derrotadas y Terzaghi aceptó una cátedra en el American Robert College de de Estambul, hoy Universidad de Bogazici, que había visitado antes en varias ocasiones. A  pesar de sus abrumadoras obligaciones de docencia (principalmente materias de termodinámica y de ingeniería mecán mecánica), ica), comenzó inmediatamente a formar un laboratorio de suelos, utilizando materiales qque ue rescataba del basurero basurer o del instituto. Careciendo de fondos fon dos para un extensómetro ddee precisión, inv inventó entó uno, basado en el espaciamiento de los anillos de Newton que se forman cuando se comprime agua entre dos  planchas de vidrio. La arcilla la obtenía de las riberas del Bósfo Bósforo. ro. Noche tras noche trabajó con su equipo primitivo, descubriendo así la mecánica de la consolidación de la arcilla y otros principios importantes que forman la base de la moderna mecánica de suelos. En 1923  publicó la ecuación diferencial fundamental para el proceso de consolidación, para la que también estableció su analogía matemática con la transferencia del calor. A pesar de que este artículo recibió poca atención en esa época, representó un hito alcanzado en el  punto medio de su vida. Según sus propias palabras: " Los resultados de mis esfuerzos excedieron mis esperanzas". esperanzas". A partir de entonces, vio claro el rumbo de su futura misión, la cual ejerció con notable constancia hasta su muerte, cuarenta años después.

Equipos de Laboratorio de Terzaghi en Constantinopla

 

En 1924 presentó su teoría de "consolidación " consolidación de arcillas" arcillas" (para la cual también usaba el nombre de "teoría "teoría de esfuerzos hidrodinámicos"), hidrodinámicos"), en el Primer Congreso Internacional de

 

Mecánica Aplicada, en Delft, Holanda. La audiencia lo acogió entusiastamente y después de la sesión, Forchheimer estrechó la mano a Terzaghi y le dijo: " Hoy " Hoy ha nacido usted al mundo científico". científico". El año siguiente apareció su primer libro, un clásico de la mecánica de suelos, titulado " Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundlage Grun dlage". ".

Edición autografiada por Karl Terzaghi La publicación de ese libro (en 1925) marca el comienzo de la Mecánica de Suelos. El libro llamó la atención de John R. Freeman, de Rhode Island, conocido especialista en hidráulica que se ocupaba entonces de divulgar en Estados Unidos los adelantos de los laboratorios hidráulicos europeos; Freeman sugirió al Profesor Charles M. Spofford, por esa época jefe del departamento de ingeniería civil del Instituto Tecnoló Tecnológico gico de Massachusetts, que invitara a Terzaghi como conferencista. Puesto que en ese momento los grandes y continuos asentamientos de los nuevos edificios del M.I.T. eran motivo de preocupación, la subsiguiente invitación no fue toda motivada por el deseo de fomentar la enseñanza de esta nueva materia.

 

 

Edificio del  del Campus de M.I.T. M.I.T.  que sufría asentamiento Terzaghi llegó a M.I.T en el otoño de 1925, para iniciar su segunda estadía en los Estados Unidos, que debía terminar en el otoño de 1929. Este período fue el de más rápido ascenso de su carrera y de importancia vital en la aceptación de la mecánica de suelos por el gremio de ingenieros. En su pequeña oficina de M.I.T. comenzó inmediatamente a preparar el equipo para ensayos de suelos y fue allí en mayo de 1926 que construyó un aparato de consolidación en miniatura. En este período conoce al Dr. Arthur Casagrande, un compatriota suyo y se inicia una estrecha relación de amistad y de trabajo profesional.

 

 

Casagrande en 1978

 

En el verano de 1926 Casagrande trabajó como ayudante de Terzaghi en Washington y desde diciembre como asistente de investigación en M.I.T. A medida que aumentaba su reputación como consultor, se buscó su consejo en muchos países y él, para familiarizarse con los suelos tropicales, buscó trabajos en América Central. Su curso de dos semestres de mecánica de suelos en M.I.T. atrajo muchos estudiantes y dio una norma para su enseñanza, que fue gradualmente aceptada por otras universidades. A pesar de lo valioso que le fue este período en M.I.T. para su desarrollo profesional, Terzaghi no pensó entonces en establece establecerse rse en los Estados Unidos permanentemente. Cuando se lelaofreció una cátedra de ingeniería civil en la que Universidad Técnica en implicaba Viena, le entusiasmó perspectiva de regresar a su patria, además dicho ofrecimiento un reconocimiento eminente de sus realizaciones y de su estatura profesional. Terzaghi sugirió a su asistente Casagrande que tomara un permiso por seis meses y lo acompañara a Viena, para organizar un laboratorio de suelos y adiestrar a sus nuevos ayudantes. Terzaghi comenzó a enseñar en Viena en 1930 y pronto sus cursos y sus investigaciones empezaron a atraer estudiantes e ingenieros de muchos países, llegando su departamento a ser un centro renombrado renombr ado de mecánica de suelos. Sus servicios tenían también mucha demanda como conferencista y consultor en proyectos importantes en toda Europa, Norte de Africa y Rusia. Dondequiera que iba despertaba un gran interés entre los ingenieros locales por la mecánica de suelos. En 1935 permaneció tres meses como conferencista en la Universidad Técnica de Berlín.

Laboratorio de Terzaghi en Viena (1935)

 

Harvard invitóPresidente para participar en el primer semestreInternacional de 1936, e inmediatamente actuó allílocomo de la Primera Conferencia de Mecánica dedespués Suelos

 

e Ingeniería de Cimentaciones, la que tuvo lugar en Pierce Hall. En esa ocasión se fundó la Sociedad Internacional, y Terzaghi fue elegido su primer Presidente, puesto que ocupó hasta la Cuarta Conferencia Internacional de 1957, en Londres. En la primavera de 1938, después que Hitler ocupó Austria, Terzaghi se estableció con su familia temporalmente en Francia, que le era conveniente para sus actividades de consultor. El y su esposa consideraron establecerse ppermanentemente ermanentemente en los Estados Es tados Unidos, informando a Casagrande que estaría interesado en una cátedra a medio tiempo que le dejara suficiente libertad para sus otras actividades. Casagrande persuadió al decano Westergaard de la Universidad de Harvard para par a que invitara a Terzaghi como conferencista y durante el segundo semestre de 1938-39 enseñó Geología Aplicada a la  Ingeniería por  Ingeniería  por primera vez en la Escuela de Postgrado de Ingeniería de Harvard. Durante la  primavera de 1939 cumplió su promesa de dar una serie de conferencias en el Imperial College de Londres, y ofreció además la Conferencia James Forrest en la Institución de Ingenieros Civiles, siendo el segundo ingeniero no británico en recibir tal honor (el primero fue Marconi) desde 1890, año en que se creó la Co Conferencia. nferencia. Sus conferencias en Londres estimularon mucho el crecimiento rápido de la mecánica de suelos en Inglaterra. En la Universidad de Harvard, Terzaghi encontró un ambiente intelectual muy de su agrado, disfrutando de los contactos con colegas de otras facultades; para mencionar sólo algunos: Harold M. Westergaard, a quien había conocido en Washington D.C. cuando ambos eran consultores del Bureau of Public Roads; su compatriota Richard von Mises; Lionel Marks, y Percy Bridgman, de Física. En el escritorio de su oficina, en el tercer piso de Pierce Hall (que ocupó de 1938 a 1960, cuando su estado físico lo obligó a trabajar en su casa), escribió más que en ninguna otra oficina que ocupara en su vida: dos libros, más de cien artículos y numerosos info informes rmes de su s u trabajo de consultoría. La Biblioteca Gordon McKay era su favorita, por tener su entrada vecina a su oficina, disfrutando de los eficientes servicios de sus bibliotecarios y de su habilidad para obtenerle libros de otras bibliotecas. A pesar de enseñar sólo un cuarto de tiempo, estableció un segundo curso, " Mecánica de Suelos Aplicada Aplicada", ", en el que adoptó el método de casos tomados liberalmente de su experiencia de consultor. Mantuvo su costumbre de dar conferencias en otras universidades y sociedades profesionales en muchos de los países que visitaba consultor, yen aceptó el nombramiento como conferencista e investigador una basecomo más permanente la Universidad de Illinois, y más tarde también en M.I.T. sobre

 

 

Edificio Pierce Hall en la Universidad de Harvard

 

En 1946, Harvard le dió el título de Profesor de la Práctica de la Ingeniería Civil, retirándose en 1956 con el calificativo de Profesor Emérito; a pesar de ello continuó disertando sobre geología aplicada a la ingeniería por varios años más. Sus cursos en Harvard, y sus otras actividades ccentradas entradas en su oficina de Pierce Hall, contribuyeron poderosamente a la espléndida reputación que disfrutó Harvard en Ingeniería Civil durante ese período. Sus actividades de consultoría se extendieron a muchas partes del mundo, ocupándose sólo de asuntos que lucieran prometedores de obtener información vvaliosa. aliosa. La lista de los  proyectos en que intervino incluye grandes presas de tierra, estabilización de taludes, cimentaciones para edificios y puentes, problemas especiales surgidos de dificultades de construcción o accidentes, túneles en tierra y en roca dura, ferrocarriles subterráneos y  problemas de cimentaciones de muelles. En 1954 fue nombrado Presidente de la Junta Consultora para la Soviética Presa Altasedeencargó Assuán,del en Egipto, a la Juntacambiando en 1959, cuando la Unión diseño ypero de renunció la construcción, el proyecto que se había preparado bajo su dirección. Los logros de Terzaghi fueron producto de muchas y relevantes características personales; a su visión integral, su brillante mente analítica, y la insaciable curiosidad indispensable a un gran físico, unió dotes y afición para la observación paciente y cuidadosa de la naturaleza, indispensables al geólogo competente. A una extraordinaria capacidad de actividad mental, que desafiaba el cansancio en largas horas de trabajo, unida a un envidiable poder de concentración y gran habilidad para rech rechazar azar asuntos que interfirieran con su interés  principal (pero siempre con gentileza que rara vez producía resentimientos), se debe el enorme volumen de trabajo que produjo en su vida. Su espléndida memoria fue de gran ayuda para compendiar y retener la gran cantidad de datos geológicos y de observación que siempre se acumulan en proyectos grandes de obras de tierra y cimentaciones, teniendo

 

además la capacidad de reconocer rápidamente los elementos esenciales en la masa de datos. Para su muy desarrollado talento literario, escribir era una actividad fácil y placentera. Cuando alguien, a la terminación de una investigación larga y complicada, compadeció a Terzaghi por tener por delante "la " la parte más difícil del trabajo", trabajo", es decir, la preparación del parte! ". El cuadro que está informe, Terzaghi contestó: "¡Pero "¡Pero si ésa es la mejor parte!". indeleblemente impreso en la memoria del Profesor Casagrande, es el de Terzaghi sentado en su escritorio, escribiendo por hhoras, oras, con só sólo lo pausas ocasionales para ordenar sus  pensamientos y para reponer, por medio de un buen cigarro, la cortina de humo en que habitualmente se envolvía. Tenía también facilidad para el dibujo, que usaba ventajosamente en las muchas figuras que ilustran sus informes y artículos. Hasta edad avanzada gozó de vigor físico y magnífica salud. Geólogos  jóvenes, acostumbrados al campo, difícilmente lo podían seguir en las montañas a la edad de 70 años, y hasta los 75 mantuvo un tren de trabajo y de viajes que hubiera agotado a muchos hombres de men menor or edad. Estaba dotado de una voz cálida y resonante, que alcanzaba con facilidad los rincones más remotos de auditorios grandes. Hasta sus últimos años dictó conferencias que duraban bastante más de una hora, sin hacer uso de notas, y tanto sus disertaciones como su conversación estaban salpicadas de un humor fresco y a veces de agudezas mordaces. Así mantenía fascinada a su audiencia, aún cuando describía detalles tediosos; en cualquier reunión social su personalidad magnética y su brillante verbo lo hacían rápidamente el centro de atracción. Alimentó de joven el deseo de hacerse explorador, deseo que siempre se mantuvo latente. En sus extensos viajes aprovechaba siempre s iempre las oportunidades de apartarse de d e la ruta específica de su trabajo; por ejemplo: excursiones a las selvas de Guatemala y Panamá, las ruinas mayas de Yucatán, montañismo en los Montes Garibaldi, en la Columbia Británica. Tales excursiones le proporcionaban material para sus afamadas charlas no  profesionales, que ilustraba con sus propias pr opias transparencias a colores. Poseía otras cualidades personales que fueron esenciales para su gran éxito como consultor,  particularmente ac eptación aceptación de lapara respon responsabilidad, sabilidad, autoridad, paraocultas. imponerEsta soluciones nuevas y una notable habilidad diagnosticar relaciones valor y causas última cualidad se basaba no sólo en su intuición y juicio excelentes, sino también en un cuidadoso análisis de cada detalle de infor información. mación. A vveces eces detalles aparentemente triviales le  proporcionaban pistas valiosas, que él proseguía con programas bien pensados de exploración y observación adicionales. En su biografía en el Volumen Aniversario, el Profesor Casagrande (1960) describe las contribuciones más importantes de Terzaghi hasta sus 75 años; en sus últimos cinco años de vida se ocupó especialmente de los siguientes tres grupos de temas, que se reflejan en sus publicaciones últimas (Casagrande, 1964):

1.  El primer grupo contiene una descripción detallada de problemas de mecánica de suelos y su solución, en conexión con proyectos de grandes presas de tierra en

 

los que actuó como consultor principal. Estos artículos documentan su creencia que las lagunas existentes, tanto en mecánica de suelos como de rocas, sólo pueden ser eliminadas en bbase ase a observaciones e investigaciones de campo completas y pacientes, antes que por medios teóricos y de laboratorio. 2.  El segundo grupo comprende artículos dedicados a "la mecánica de suelos en acción". En su amplísima experiencia de mecánica de suelos, Terzaghi tuvo oportunidad de observar los muchos tropiezos que acechan al consultor de suelos, siendo el principal el de no dársele la oportunidad para p ara verificar ver ificar  personalmente sus hipótesis de diseño con las condiciones expuestas durante la ejecución del trabajo. Insistía que un consultor "...se verá convertido en el primer chivo expiatorio...", aún cuando los proyectistas hayan ignorado por completo sus recomendaciones. Otra fuente de dificultades es la dependencia en la teoría sin una experiencia práctica adecuada. Terzaghi adquirió en sus primeros años de ejercicio aversión a la teoría que no estaba complementada por experiencia práctica. Terzaghi indicó que los peores enemigos de la mecánica de suelos no serían los que negaban la validez de sus principios básicos, porque ésos a su tiempo morirían; el peor daño ocurriría cuando los teóricos puros descubrieran la mecánica de suelos, porque la actividad de esos hombres podría socavar su propio objetivo. 3.  El tercer grupo se refiere a la mecánica de rocas. A sus visitantes de los últimos años expresó ssuu temor que la excesiva tendencia a la teoría y la poca atención a la realidad de las observaciones de campo, podían retardar seriamente el avance de la mecánica de rocas. Así, en sus últimos años, Terzaghi usó su energía y su visión en tratar de proteger a las  jóvenes generaciones de ingenieros de suelos de las acechanzas que enfrentaban, y de guiarlos sabiamente. En ningún momento trató, como creen algunos, de desanimarlos en el uso de la teoría o en sus esfuerzos por desarrollarla, ni tampoco trató de ddisuadir isuadir al ingeniero joven de ejercer la mecánica de suelos, como algunos han creído interpretar en sus opiniones. El, que creó la mecánica de suelos, y que retuvo en este campo una preeminencia indiscutida, trató hasta el fin de ssuu vida de d e compartir su sabiduría con aquellos que quisieran escucharle. Los eminentes logros de Terzaghi se reflejan en nueve doctorados "honoris " honoris causa" causa" y en los muchos galardones y premios de sociedades científicas y de ingeniería. Fue el único ingeniero que recibió cuatro veces la me medalla dalla Norman, el más alto honor de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE), en 1930, 1943, 1946 y 1955. Fue también miembro honorario de esa sociedad y de otras en muchos países. En 1960, la ASCE anunció la creación del Premio Karl Terzaghi, con un fondo inicial de $20,000, contribuido por miembros ddee la Sociedad; un recordatorio digno del gran hombre. El apreció profundamente todos los honores y disfrutó con el gran número de felicitaciones de todas partes del mundo en su octogésimo cumpleaños; per peroo su mayor satisfacción fue asistir en vida a la completa y entusiasta aceptación universal de la mecánica de suelos.

 

 

honoris causa' causa' Terzaghi recibiendo uno de sus 9 doctorados ''honoris

 

El Profesor Casagrande (1964), acerca de la trayectoria vital de Terzaghi, encuentra que es similar a la de muchos grandes hombres que dejaron su huella en el tiempo, incluyendo a Goethe, que la describió en término simbólicos en el drama de “ Fausto”. De joven, Terzaghi pasó por un período turbulento e infeliz, atormentado por la interrogación del significado de la vida; momentos de disipación se alternaban con remordimiento y abatimiento. Este período se refleja patéticamente en los ensayos inéditos escritos en esa época y en las notas de su diario. Al término de sus estudios se dió con entusiasmo a sus primeros trabajos de ingeniero, que combinó frecuentemente con investigaciones geológicas, pero siempre buscaba incansablemente empresas más dignas de esfuerzo. Así se encontró un enorme vacío en la Ingeniería Civil, que era un desafío a su imaginación.

 

 

Ruth Terzaghi y sus hijos durante una visita a la Biblioteca Terzaghi en Noruega (1958)

 

Sus primeros esfuerzos en ese territorio incógnito consistieron en años de viajes y  búsqueda en bibliotecas, que le sirvieron, sin él saberlo, para encontrar la vía verdadera, seguidos por seis años de agotadora labor precursora y de sacrificios, en los que sentó los  principios básicos de la mecánica de suelos. A la mitad de su vida, a los cuarenta años de edad, vio que había triunfado; desapar desaparecieron ecieron sus frecuentes conflictos internos y la segunda mitad de su vida fructificó en una prodigiosa actividad productiva. Gracias a su genio, su energía y sus infatigables esfuerzos, la mecánica de suelos es hoy día una parte vital del currículum de ingeniería, y no se emprende ningún proyecto importante de obras de tierra o cimentación sin hacer uso sustancial de la ciencia creada por Terzaghi. Karl Terzaghi falleció el 25 de octubre de 1963 en Winchester, Massachusetts, y la ingeniería perdió una de sus eminentes y pintorescas personalidades. En el prefacio del Volumen Aniversario de 1960, titulado " From " From Theory To Practice in Soil Mechanics" , los editores L. Bjerrum (Noruega), A.W. Skempton (Gran Bretaña), R.B. Peck P eck y A. Casagrande (Estados Unidos) dicen: “ Pocos hombres han ejercido en sus profesiones durante su vida una influencia comparable a la de Karl Terzaghi en la Ingeniería Civil y la Geología Aplicada a la Ingeniería. Sin embargo, sus trabajos y sus escritos son tan diversos, han cubierto tan largo período y se originaron en tantos países, que aún sus más íntimos allegados no tienen todavía una idea completa de la amplitud de su carrera ”. 

 

 

Principales Contribuciones de Terzaghi  Una de las principales contribuciones de Terzaghi a la Ingeniería Civil es el desarrollo del Principio de Esfuerzos Efectivos, que en sus propios términos dice (Skempton, 1960): “Los esfuerzos en cualquier punto de una secció n de una masa de suelo pueden calcularse de los esfuerzos principales totales σ1, σ2 y σ3 que actúan en ese punto. Si los  vacíos del suelo están llenos de agua con un esfuerzo u, los esfuerzos totales principales consisten de dos partes. Una parte, u, actúa en el agua y en el sólido en todas direcciones con igual intensidad. Se denomina presión de poros. La diferencia σ1' = σ1 -u; σ2' = σ2-u; y σ3' = σ3u; representa un exceso sobre la presión de poros y ocurre exclusivamente en la fase sólida.

Esta fracción de los esfuerzos totales principales, será llamada esfuerzos efectivos principales... Un cambio en la presión de poros no produce cambio de volumen y prácticamente no influencia los esfuerzos en la falla... Los materiales porosos (arena, arcilla y concreto) reaccionan a un cambio en u como si fueran incompresibles y como si su fricción fuera igual a cero. Todos los efectos medibles de un cambio de esfuerz esfuerzo, o, tales como compresión, distorsión y un cambio de resistencia cortante son exclusivamente debidos a cambios en los esfuerzos efectivos σ1',σ2' y σ3'. Por lo tanto, cualquier investigación en la estabilidad de un cuerpo saturado de suelos requiere requier e el conocimiento de tanto el esfuerzo total como la presión p resión de poros”.  El  Principio de Esfuerzos Efectivos es de fundamental importancia en el desarrollo de la mecánica de suelos. En 1923, fecha en que Terzaghi utilizó la ecuación σ' = σ -u , se considera el inicio de la Mecánica de Suelos . Otra contribución importante de Terzaghi fue ssuu ejemplo de vvida, ida, con un entusiasmo incesante para enfrentar nuevos desafíos como un INGENIERO de decisiones prácticas  para PROBLEMAS DE IMPORTANCIA. Además, Terzaghi propuso desarrollar un ciclo de experiencia formado por ajustes sucesivos de predicción, prescripción, diseño y funcionamiento de las obras. Para continuar con el desarrollo de la mecánica de suelos ecasos ingeniería de d e donde cimentaciones, Terzaghi propuso el método de observación de estudiados existiera una buena instrumentación para evaluar y analizar los

 

resultados de las mediciones. Estos conceptos fueron desarrollados posteriormente por R.B. Peck (1969) en su Método ddee Observaciones; A. Casagrande (1964) en su Riesgo Calculado y T.W. Lambe (1972) en su Proyecto Pro yecto Integrado. Estos métodos fueron  presentados en distintas Conferencias en Honor Hono r a Rankine y Terzaghi.

Mensaje a los Ingenieros Geotécnicos  Terzaghi (1958) indica que un Consultor es una persona que supuestamente sabe más que su cliente sobre una determinada materia. Cuando un Consultor adquiere una reputación y descubre que sus servicios están en demanda, su carrera futura dependerá de lo que desea conseguir en la vida: si desea adquirir prestigio y dinero, deberá establecer una organización de ingeniería y luego convertirse en su esclavo. Sus ingresos aumentarán  pero también sus preocupaciones. preocupacione s. Será un ejecutivo y hombre de negocios, con condiciones  para adquirir úlceras en el estómago. Por otro lado, si decide practicar el arte de la ingeniería, desistirá de establecer una organización y se concentrará conc entrará en ampliar sus conocimientos en el campo de su elección. Para lograr lo anterior deberá utilizar por lo menos la mitad de su tiempo en investigación y evaluación de sus observaciones de campo. De esta manera su capacidad económica será limitada, pero tendrá menos preocupaciones y mayor libertad de acción. Terzaghi admite que su opción en la vida fue la segunda.

Terzaghi (1958) concluye que en base a los riesgos involucrados en la falta de contacto entre los departamentos depar tamentos de ddiseño iseño y construcc construcción ión en las grandes obras de tierra, las organizaciones serias deben incluir los un sondajes departamento de los mecánica suelos. Durante el diseño ese departamento supervisa y ejecuta ensayos de de laboratorio.

 

  Durante la construcción verifica los materiales encontrados y supervisa la compactación, adaptándola a los cambios de materiales. También compara lo encontrado con lo supuesto y realiza las modificaciones pertinentes. Si la organización de ingeniería contrata un Consultor y ésta tiene un departamento de mecánica de suelos que mantiene un buen contacto con el departamento de diseño y la obra, las relaciones entre el Consultor y el Cliente serán sin fricciones y satisfactorias. El Consultor podrá rendir el máximo servicio con el mínimo de tiempo necesario, puesto que el departamento de mecánica de suelos lo mantendrá informado sobre lo asumido en el diseño y lo encontr encontrado ado en la construcción. Por otro lado, en la mayoría de organizaciones de ingeniería el diseño y la supervisión de la construcción permanecen divorciados, aunque con un camuflaje de un pequeño laboratorio de suelos que proporciona solamente datos básicos para el diseño. Si se invita a un Consultor a participar en la etapa de diseño, éste debe tener cuidado. Deberá desistir de participar si es que la asignación no significa un contacto activo con el proyecto hasta el final de la construcción y puede inspeccionar los trabajos cuando considere conveniente. Debe recibir informes detallados semanalmente, preparados por un ingeniero de suelos competente, que permanezca todo el tiempo en la obra. En segundo lugar el Consultor debe averiguar si la inspección de obra funciona, en caso contrario debe renunciar, dejando en claro las razones de su renuncia. En su artículo “ Mecánica de Suelos en Acción”, K. Terzaghi (1959) indica que: “ el autor

nunca ha fallado en señalar en los prefacios de sus libros en mecánica de suelos, que sus contenidos deberán utilizarse solamente como guías para un juicio ingenieril. Ellos no pueden utilizarse satisfactoriamente a meno menoss y has hasta ta que el lector haya aadquirido dquirido capacidad de juicio, y esta capacidad tan solo puede obtenerse en años de contacto con las condiciones de campo”.  Terzaghi presentó las calificaciones necesarias para la aplicación de la mecánica de suelos de forma satisfactoria:

1.   2. 3.  4.  5.  6. 

Adecuado conocimiento Conocimiento adquirido de porfundamentos experiencia Sentido común Apropiada observación Iniciativa Imaginación

El Prof. Casagrande (1959) complementó las recomendaciones propuestas por Terzaghi, con el objeto de animar a los ingenieros jóvenes a desarrollar una posición correcta frente a esta materia. El ingeniero joven que quiere alcanzar un alto nivel de realización en su  profesión, debe aprender a compr comprender ender qu quee su educación formal, f ormal, aún a nivel ni vel de postgrado, no puede inculcarle juicio ingenieril. Este juicio es una combinación de años de experiencia y sentido común innato; ssin in embargo, el proceso puede acelerarse si se busca la oportunidad de desarrollar exp experiencia, eriencia, particularmente trabajando en una variedad var iedad de

 

 problemas difíciles en mecánica de suelos aplicada, bajo la guía de ingenieros de suelos que qu e hayan adquirido una madurez de juicio. En este sentido el desarrollo de un ingeniero de suelos tiene un gran parecido con el desarrollo profesional de un cirujano. Por supuesto que en cada profesión existen personas que han alcanzado la cima solas por su propio esfuerzo,  pero éste es un camino más lento y menos seguro. se guro. La siguiente lista presenta los requisitos que un ingeniero de suelos debe cumplir para asegurar una aplicación confiable de la mecánica de suelos a los problemas difíciles de obras de tierra y cimentaciones. Debe tener: 1.  Buen conocimiento de la teoría (mecánica de suelos + geología aplicada a la ingeniería) 2.  Buen juicio (sentido común + experiencia). 3.  Conocimiento profundo de propiedades y métodos de exploración, muestreo y ensayos de suelos. Debe hacer: 1.  Insistir en exploración, muestreo y ensayos confiables. Si el proyecto se localiza en áreas no conocidas par paraa él, ddebe ebe revisar la información sobre geología local existente. 2.  Introducir todas las cantidades c antidades en el análisis en términos de rangos posibles y obtener los resultados en los mismos términos. 3.  Insistir en una evaluación continua de toda la información que esté disponible durante la construcción.

Los tresimportancia primeros requisitos se aplican las ramas ingeniería. Sin embargo, la relativa de los mismos entreasítodas es distinta entredelaslaespecialidades. Un ingeniero de suelos con un excelente comando de la teoría, pero sin experiencia e inadecuado conocimiento cono cimiento de los suelos en estudio, puede entrar fácilmente en dificultades. Se presenta a continuación lo que el ingeniero de suelos debe hacer: Debe insistir en la ejecución de programas de exploración y ensayos confiables. Es difícil verificar personalmente que todo se haya realizado conforme a lo especificado; sin embargo el ingeniero de suelos no debe olvidar las serias consecuencias que se producirán si los  programas no han sido satisfactorios.

 

En contraste con otras ramas de la ingeniería, como la de estructuras, el ingeniero de suelos debe tratar de evaluar cada cantidad en términos de rango posible, analizar el caso utilizando esos rangos para producir resultados en los mismos términos y no en números únicos. El futuro ingeniero de suelos, desde su formación, debe ser consciente de esta importante diferencia entre la ingeniería estructural y la ingeniería de suelos, debiendo ser entrenado desde el principio en el hábito de apreciar realísticamente los posibles rangos de todas las cantidades que entran en la solución de un problema particular. El último requisito enfatiza en la necesidad de mantener una vigilancia constante durante la construcción para obtener nueva información de las condiciones del subsuelo, que permitan una eventual revalidación y modificación del diseño. El grado de énfasis en este requisito depende principalmente de la geología local. Como fuera indic indicado ado por Terzaghi, el ingeniero de suelos tiene grandes obstáculos en sus esfuerzos para estar en contacto con la fase de construcción, debido al divorcio que existe entre el diseño y la construcción de las obras. En relación a la necesidad de ejecutar análisis matemáticos exactos en la mecánica de suelos, Terzaghi indicó en el prefacio de uno de sus libros “si una predicción no  puede hacerse por métodos simples, ésta definitivamente no puede hacerse”. Una manera muylas reveladora acerca juicio ingenieril un ingeniero de cálculos suelos esrefinados la manera usa matemáticas en ladelmecánica de suelosde aplicada. Si utiliza quecomo van mas allá de lo garantizado cuando se considera las variaciones en las condiciones de los suelos del proyecto y si utiliza constantes únicas con tres decimales en vez de rangos realistas, el ingeniero de suelos demues demuestra tra que todavía no ha desarrollado desar rollado el juicio ingenieril que es prerequisito para un manejo satisfactorio de problemas difíciles en obras de tierra y cimentaciones.

Otros enlaces importantes y recomendados sobre el tema en este blog:   

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Observacional   Terzaghi y el Método Observacional  La Consolidación de la Mecánica de Suelos: 1920-1970 por Ralph B. Peck  Peck   

 

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El Legado de Terzaghi en la Ingeniería Geotécnica  Geotécnica   El Ascenso de la Geotecnia en 1936 1936   (1946)   La Clasificación Geomecánica de Terzaghi (1946) Geotécnica   Precursores de la Ingeniería Geotécnica Terzaghi el ingeniero y el escándalo Fillunger   SPT   Terzaghi y el SPT La Ingeniería Geotécnica  Geotécnica  Terzaghi   Citas Destacadas de Terzaghi  Racional   Terzaghi y el Diseño Racional

Referencias:     

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Terzaghi Mecanica De Suelos Pptf rom  rom Aide Solano 

Historia de la Geotecnia - 01 - Introducción

Evolución Histórica de la Ingeniería Geotécnica 

 

 

El primer registro de uso del suelo como material de construcción se pierde en la antigüedad. En términos de verdadera ingeniería, la comprensión de la Ingeniería Geotécnica, como hoy es conocida   se inició a comienzos del siglo XVIII, conocida XVIII, cuando la física y las matemáticas habían alcanzado un importante desarrollo y permitían conceptualizar modelos físicos. Pero para nuestros antecesores nunca fue un obstáculo desconocer los principios principios   físicos básicos que rigen el comportamiento del suelo y de los materiales geológicos. Un importante ejemplo de ello es la construcción de túneles, que había alcanzado un desarrollo muy notable antes de que se acuñaran incluso los términos mecánica de suelos y mecánica de rocas o de que se celebraran formalmente los primeros congresos internacionales sobre estas teorías emergentes. La construcción de monumentales obras requiere algo de ingenio, audacia e ingenuidad.

Tredgold   presidente de la Institution of Civil Engineers, En 1820 el arquitecto británico  británico   Thomas Tredgold probablemente el primero que hizo un intento, la llamó “el “el arte de dirigir las grandes fuerzas de la naturaleza y usarlas para beneficio del hombre”. hombre ”. Para esa época la  la  definición definición   era apropiada pues

 

no se había consolidado aún el papel de la ciencia y la tecnología en el quehacer ingenieril. Un siglo después, ya en el siglo XX, los ingenieros civiles definían su profesión como " el arte de la aplicación práctica del conocimiento científico y empírico al diseño y producción o realización de varios tipos de proyectos constructivos, máquinas y materiales de uso o valor para el hombre".

Thomas Tredgold El Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería de México adoptó recientemente esta definición: ““La La ingeniería se considera como una profesión que mediante el conocimiento y aplicación de las matemáticas y las ciencias naturales, integradas en el estudio, la experiencia y la  práctica, desarrolla un conjunto de métodos que utilizan y transforman los materiales materiales y fuerzas de la naturaleza con economía y respeto al ambiente, en beneficio del ser humano”. humano”. 

“Ingeniero Ingeniero”” no es quien ostenta tal título, es quien ejerce la ingeniería, la profesión que concreta

los sueños y construye los ingenios (las invenciones) de todo tipo, desde la rueda hasta los autómatas, entendiendo como ingenio ya sea una máquina o artificio de guerra o bien un artilugio que se fabrica con entendimiento y facilita la labor humana, que de otra manera demandaría grandes esfuerzos.

Históricamente, la profesión de ingeniero  ingeniero  se configuró fuera de las universidades y a partir de diversas ocupaciones. En un inicio, los   fueron artesanos experimentados que se  pre ingenieros desempeñaron como constructores de molinos, albañiles, herreros, relojeros, etc. Principalmente,

 

por razones de índole militar, la posición social del pre ingeniero se elevó de status al integrarlo en los cuerpos del ejército. Los pre ingenieros fueron los encargados de la fabricación de artefactos de guerra y la construcción de fortificaciones, barcos, puentes, puertos, caminos y la logística para el transporte y aprovisionamiento de los soldados.

Hasta finales del siglo XVIII, la ingeniería fue más un oficio que una profesión. Consistía en un conjunto de inventiva, destrezas manuales y habilidades mecánicas transmitidas de padres a hijos y de maestros a aprendices. Es a fines del siglo XVIII que empiezan a surgir las primeras escuelas de ingeniería. Por cierto, no vinculadas a las universidades. En Estados Unidos el US Army Corps of Engineers en la Academia militar de West Point. En México, El Real Seminario de Minas, posteriormente Escuela de Minería. Lentamente se fueron introduciendo estudios de Ingeniería en las universidades, o se fusionaron las escuelas a estas, como ocurrió en México.

Mediante su incorporación a las universidades y la adopción de los principios básicos de la Física, las Matemáticas y la Química, los ingenieros han sido capaces de elevar el nivel técnico y científico de su disciplina.

Desde el punto de vista social y ocupacional los modernos ingenieros exhiben una fuerte dicotomía. Por un lado, poseen las técnicas versátiles del empresario y del administrador; por el otro, disponen de los conocimientos y destrezas de un trabajador hábil (Collins, 1989). 19 89). Este dualismo empresario-trabajador calificado les confiere una suerte de identidad doble que les causa muchas dificultades para definir su propio proyecto profesional. En países como Francia tiene un muy alto status social, en EUA y Gran Bretaña no al nivel de las profesiones como la medicina, abogacía, etc. En México es ambivalente el status. Dependiendo del país y de su tradición cultural se tienen diferentes concepciones de lo que es un ingeniero y del papel que desempeña en la sociedad (Dettmer, 2003).

La palabra ingeniero apareció en la Edad Media para designar a los constructores de ingenios, aunque junto con el sacerdocio y la milicia, la ingeniería fue una de las primeras profesiones en aparecer. La etimología del término  término  ingeniería  es reciente, pues deriva del término ingeniero, que data del año 1325 D.C. del idioma inglés, cuando un engine'er  (el   (el que opera un engine, o sea una máquina) refiriéndose inicialmente a un constructor de máquinas militares. En este contexto, “engine " motor "), "), es decir, un engine”” se refería a una máquina militar (hoy en día se traduce como "motor  dispositivo mecánico usado en las contiendas militares (por ejemplo, una catapulta) catapulta). El término “engine engine”” es aún más antiguo, pues deriva del término latino ingenium  (1250 D.C.), al español ingenio.

 

  El término evolucionó más adelante para incluir todas las áreas en las que se utilizan técnicas para aplicar el  el método científico. científico. En otras lenguas como el árabe, la palabra ingeniería también significa geometría.

Mapa mental de la Ingeniería Civil   En el presente, la Ingeniería se encuentra estrechamente interconectada con la Ciencia, a pesar de ello subsisten marcadas diferencias. Una primera diferencia entre Ciencia e Ingeniería es que en esta el diseño uno de sus objetivos centrales, con la realización de lo que se diseña. En general, losesexpertos concuerdan en que el aparejado diseño constituye la actividad fundamental de la Ingeniería. Se entiende que diseño comprende también, análisis y construcción (o fabricación, implementación o elaboración).

La evolución histórica de la ingeniería geotécnica ha llevado a establecer (de conformidad con lo presentado por National Highway Institute  en 2006) 2006), su mapa mental, donde al juicio del geotecnista deben confluir simultáneamente la teoría, los ensayos de materiales y la experiencia en casos previos. En estas condiciones estará en capacidad de emitir nuevos juicios de razón a partir de comparativos o desarrollos particulares.

 

 

Mapa mental de la Ingeniería Geotécnica Geotécnica 

Las primeras prácticas de la ingeniería civil se iniciaron entre los años 4,000 y 2,000 A.C. en el Antiguo Egipto y Mesopotamia (antiguo Irak) cuando el hombre abandonó la existencia nómada, lo que provocó la necesidad de la construcción de viviendas y a partir de entonces, el transporte debido al comercio, se hizo cada vez más importante, y condujo al temprano desarrollo de la rueda y la vela. A medida que las ciudades crecían  crecían las estructuras se eregían apoyadas por cimentaciones formales.

Durante siglos, el arte de la ingeniería geotécnica fue un tema de alguna manera esotérico pues se basaba exclusivamente en experiencias previas (técnica ensayo - error) luego de una sucesión de experimentaciones sin ningún carácter científico real, transmitidas por tradición oral de generación en generación y que posteriormente se recopilaron por escrito (" ("History of embankment construction". William G. Weber).

Uno de estos primeros registros escritos se encuentra en el Dschou-Li , un libro sobre las costumbres de la dinastía Dschou en China escrito hacia el año 3,000 A.C., y que contiene entre otros temas, recomendaciones para la construcción de caminos y puentes. Según la AASHTO (1950) el camino más antiguo del mundo  mundo  fue "El Camino Real " entre Asia suroccidental y Asia Menor (Anatolia) utilizado en el año 3,000 A.C. por carretas de ruedas. Uno de los registros técnicos más antiguos de construcción utilizando suelos se encuentra en los diez libros De  Architectura compilados en el siglo I A.C. por el arquitecto romano  romano Vitrubio  Vitrubio (Vitruvius en latin).

 

Hacia el año 3,000 A.C., época en la que se construyeron las primeras ciudades, la mayoría de las edificaciones eran modestas viviendas, pero desde entonces, la ingeniería estructural dejó de ser meramente funcional y también fue arquitectónica. Se construyeron grandes palacios para los príncipes y enormes templos para los sacerdotes.

Una consecuencia de la aparición de las religiones organizadas, con su gran estructura, fue un aumento de la actividad ingenieril y de su conocimiento. La nueva riqueza y los rituales religiosos también llevaron a la construcción de tumbas monumentales, de las cuales son ejemplo sobresaliente las pirámides. De hecho el primer ingeniero conocido por su nombre fue Imhotep, constructor de la Pirámide escalonada en Saqqarah, Egipto, probablemente hacia el 2,550 A.C. Este ingeniero alcanzó tanta reverencia por su sabiduría y habilidad, que fue elevado a la categoría de dios después de su muerte.

Los sucesores de Imhotep (los egipcios, persas, griegos y romanos) llevaron la ingeniería civil a notables alturas sobre la base de métodos empíricos ayudados por la aritmética, la geometría y algunos conocimientos incipientes de física. Sin embargo, es paradójico que la obra de los ingenieros, presente en toda la historia, no fue reconocida jamás como obra de ingeniería, sino, acaso, como obra de arquitectura.

El mundo antiguo percibió a la ingeniería como un quehacer que competía con las fuerzas naturales y las dominaba. Esta percepción comprendía en ella una componente técnica, pero sobre todo intuía una parte  parte mágica. mágica.  En Egipto, aproximadamente en 2,000 A.C., ya se usaba la piedra en la construcción de cilindros para las estructuras pesadas erigidas sobre suelos blandos, utilizada a manera de pilotes hincados. La superficie exterior 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.

La construcción de las pirámides de Egipto (2,700 a 2,500 A.C.) podría considerarse el primer caso de construcción a gran escala. Otras construcciones históricas antiguas de la ingeniería civil incluyen el Partenón por Iktinos en la antigua Grecia (447 a 438 A.C.), la Vía Apia por ingenieros romanos (312 A.C.), y la Gran Muralla de China por el General Meng T'ien bajo las órdenes del emperador chino Shih Huang Ti (220 A.C.) y las estupas construidas en la antigua Sri Lanka como el Jetavanaramaya y las obras de irrigación extensiva en Anuradhapura. Los romanos desarrollaron

 

las estructuras civiles en todo su imperio, incluyendo especialmente acueductos, puertos, puentes, represas y carreteras.

Con el declinar de la civilización egipcia, el centro del conocimiento se desplazó a la isla de Creta y después, alrededor del año 1,400 A. C., hacia la antigua ciudad de Micenas en Grecia, el lugar de donde Agamenón partió para la guerra de Troya.

Los constructores de Micenas, como los egipcios, manejaron enormes bloques de piedra, hasta de 120 ton, en sus construcciones. Además dominaron el arco falso, una técnica que les ha ganado un puesto en la ingeniería. Este principio lo usaron en las construcciones subterráneas, como tumbas y sótanos y en las superficiales, en puentes para vías y acueductos, pues estos últimos los construyeron con eficacia, así como los sistemas de drenaje.

Los griegos de Atenas y Esparta copiaron muchos de sus desarrollos de los ingenieros minoicos, porque en esa época fueron más conocidos por el desarrollo intensivo de ideas prestadas que por su creatividad e inventiva. La ciencia griega no fue muy propensa a la ingeniería, pero en este sentido quizá su mayor contribución fue descubrir que la naturaleza tiene leyes generales de comportamiento, las cuales se pueden describir con palabras. Además está la ventaja de la geometría euclidiana y su influjo en la ingeniería.

Mausoleo de Halicarnaso, construido por Pytheos (Grecia)

 

El primer ingeniero reconocido en el mundo griego fue Pytheos, constructor del Mausoleo de Halicarnaso en 352 A.C., quien combinó allítres elementos: el pedestal elevado de la columna, el templo griego y el túmulo funerario egipcio. Además fue el primero que entrenó a sus aprendices en escuelas y escribió tratados para los constructores del futuro.

 

  Dinócrates   el planeador de Alejandría, y Sostratus, quien Otros ingenieros importantes fueron Dinócrates construyó el famoso faro. Inventos y descubrimientos griegos sobresalientes son los de Arquímedes y los de Cresibius, antecesor de Herón, el inventor de la turbina de vapor.

Coloso del monte Athos (Macedonia) propuesto por Dinócrates

 

Pero los mejores ingenieros de la antigüedad fueron los romanos, quienes, sin reatos, tomaron ideas de los países conquistados para usarlas en la guerra y las obras públicas. Aunque muchas veces carecieron de originalidad de pensamiento, los ingenieros romanos fueron superiores en la aplicación de las técnicas, entre las cuales son notables los puentes que usaron en vías y acueductos.

"Pontífice", la palabra que designaba a los ingenieros constructores de puentes, tomó una denotación tanorganizaba importantey presidía que en eltiempos de dioses los romanos vino a significar el magistrado sacerdotal que culto a los y con esa acepción se utiliza el término en la actualidad. Esta anotación semántica sólo para insistir en el contenido sacro de las actividades ingenieriles.

Además de los notables puentes de los acueductos, visibles en Europa y Asia y de los cuales son ejemplos famosos el acueducto de Segovia y el Pont du Gard, cerca de Nimes, con 50 m de altura y 300 m de largo, son altamente notables las famosas vías imperiales como la Via Appia y la Via Flaminia, que atraviesan Italia longitudinalmente. En la cumbre del poder romano la red de carreteras cubría 290,000 km, desde Escocia hasta Persia.

 

Un historiador afirma que las ciudades del imperio romano gozaban de sistemas de drenaje y suministro de agua, calefacción, calles pavimentadas, mercados de carne y pescado, baños públicos y otras facilidades municipales comparables a las actuales. La aplicación de la ingeniería en las artes militares y en los problemas de navegación, adecuación de puertos y bahías implicó, como en los otros casos, el uso de máquinas, materiales y procesos, que hablan del grado de desarrollo de la ingeniería romana, de la cual quedó fundamentación escrita en muchos tratados escritos en aquel tiempo y entre los cuales descuellan los trabajos de Vitrubio.

Cuando el poder se desplazó de Roma a Bizancio en el siglo VI D.C., la ingeniería romana se adaptó a nuevas exigencias y surgieron nuevas formas de construcción. En esto los bizantinos superaron a egipcios, griegos y romanos. Desarrollaron el principio del arco y lo utilizaron en un domo soportado en las esquinas de una torre cuadrada, la diagonal de la cual era igual al diámetro de la base del domo. Un ejemplo notable de este sistema es la catedral de Santa Sofía.

A la caída del Imperio Romano, y debido a la desorganización social que se generó, se descuidaron los aspectos técnicos sobre los suelos, llegando a su punto más bajo en el periodo medieval (400 a 1400 A.C.), 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. Se presentó una época de poco interés en el conocimiento de los problemas de los suelos, y no fue sino hasta los siglos XV XVII II y XVIII cuando revivió el interés, y se dio nuevo impulso a la solución de los problemas en las cimentaciones.

Una de las primeras ramas en ganar interés fue la relativa al empuje de tierras. De hecho, el pionero en formular una guía en esta área fue el ingeniero militar francés Marquis Sebastián le Prestre de Vauban (1633-1707), y posteriormente Charles Agustín Coulomb (1736-1806), también notable y sobresaliente ingeniero militar francés, a quien se le acredita la primera contribución básica y científica en el cálculo de la estabilidad de muros de retención de tierras. Otra importante contribución en el estudio de la presión de las tierras la aportó William John Macguorn Rankine (1820-1872), ingeniero y físico escocés, más conocido por sus investigaciones en física molecular y uno de los fundadores de la ciencia de la termodinámica.

Sobre la base de los experimentos, muchas estructuras fueron construidas, algunas de las cuales se han derrumbado, mientras que muchas otras siguen en pie. Por lo tanto las reglas técnicas, siempre inspiradas en la experiencia acumulada, son más antiguas que los desarrollos teóricos que las avalan.

 

 

Desde entonces, cualquier proyecto geotécnico debía cumplir los dos  dos requisitos fundamentales: fundamentales:  1.  1.  Asegurar la estabilidad de la obra: estudio de las condiciones de rotura para prevenir el colapso (Factor de Seguridad por resistencia del terreno), y 2.  Conseguir que las deformaciones o movimientos en servicio fueran aceptables:

conocimiento de la “rigidez” del terreno frente a las cargas y otros cambios en el estado

inicial del suelo como consecuencia de la realización del proyecto. Después de la caída de Roma, el conocimiento científico se dispersó entre pequeños grupos, principalmente bajo el control de órdenes religiosas. En el Oriente, empezó un despertar de la tecnología entre los árabes, pero se hizo muy poco esfuerzo organizado para realizar trabajo científico. Por el contrario, fue un período en el cual individuos aislados hicieron nuevos descubrimientos y redescubrieron hechos científicos conocidos antes.

Fue durante este período cuando se usó por primera vez la palabra Ingeniero. La historia cuenta que alrededor 200 D.C. se construyó undefensa ingenio,deuna que erade una especie de catapulta usadadel enaño el ataque de las murallas de las invención, ciudades. Cientos años después

 

sabemos que el operador de tal máquina de guerra era el Ingeniator, el origen de nuestro título moderno: El Ingeniero.

Etapas de la Edad Media El historiador John Harvey al describir el mundo gótico, afirma: “la “la principal gloria de la Edad Media no fueron sus catedrales, su épica o su escolástica: fue la construcción, por primera vez en la historia, de una civilización compleja que no se basó en las espaldas sudorosas de esclavos o  peones sino primordialmen primordialmente te en fuerza no humana”. humana”. Esto porque la revolución medieval de la

fuerza y la potencia es uno de los desarrollos más dramáticos e importantes de la historia. Obviamente que un estímulo para este desarrollo fue la decadencia de la institución de la esclavitud y el continuo crecimiento del cristianismo.

Las principales fuentes de potencia fueron la fuerza hidráulica, el viento y el caballo, que se concretaron en las ruedas y turbinas hidráulicas, los molinos de viento y las velas, las carretas y los carruajes. Además se hicieron otros avances técnicos como el uso del carbón de leña y el soplo de aire para fundir el hierro eficientemente eficientemente.. Otro avance fue la introducción, desde China, del papel y la pólvora por los árabes, así como las ciencias de la química y la óptica que ellos desarrollaron.

Sin duda el uso del papel, la invención de la imprenta y la brújula, junto con las posibilidades de navegación, contribuyeron a la dispersión del conocimiento. El cristianismo hizo desarrollar la construcción en expresiones tan maravillosas y sacras como las catedrales góticas y el Islam las construcciones y mezquitas de los moros. los ingenieros medievales elevaron la técnica de la construcción, en la forma de arco gótico y los arbotantes, hasta alturas desconocidas por los romanos.

Como se ha establecido, los primeros ingenieros fueron arquitectos, especialistas en irrigación e ingenieros militares. Uno de los primeros cometidos de los ingenieros fue construir muros para proteger las ciudades; debido al riesgo de recibir un ataque enemigo, el sentirse protegido es una

 

de las necesidades humanas básicas. Es justo pensar que los antiguos arquitectos precederían a los ingenieros en la satisfacción de esta necesidad. Sin embargo en el diseño y edificación de estructuras de uso público (los edificios) se hizo necesario acudir a las habilidades de la ingeniería.

En esos días la innovación de los inventos fue sumamente lenta en aquel entonces, las necesidades militares y agrícolas tenían una mayor prioridad. También por las limitaciones en el campo de la comunicación, porque las distancias entre las poblaciones eran sumamente grandes y se podría decir que fue realmente difícil el intercambio de conocimientos, y muchos de los inventos tuvieron que volverse a inventar antes que formaran parte del constante proceso evolutivo de la sociedad de esa época. En cambio, las poblaciones aledañas a las rutas principales de comercio desde China a España se desarrollaron mucho más rápido que las demás regiones debido a que éstas les llegaba el conocimiento de innovaciones desde otros lugares distantes.

Se puede definir esta época como la era de los inventos, ya que éstos dieron inicio a la ingeniería. La ciencia y la Ingeniería han avanzado mucho en los tres últimos siglos a pesar que su desarrollo se ve obstruido antes del siglo XVIII debido a la persecución que se les dio a los hombres de ciencia debido a la creencia de que eran brujos. Al final, la ciencia y la ingeniería siempre se han codeado con las verdades últimas.

Vías, puentes, canales, túneles, diques, puertos, muelles y máquinas se construyeron en la Edad Media con un conocimiento que todavía pasma en la actualidad. El libro de bosquejos del ingeniero francés Villard de Honnecourt revela un amplio conocimiento de las matemáticas, la geometría, las ciencias naturales y la artesanía.

De esos tiempos data una máquina tan maravillosa como el reloj mecánico, que iría a influir tan marcadamente en la civilización moderna. En Asia la ingeniería también avanzó con complejas técnicas de construcción, hidráulica y metalurgia, que ayudaron a crear civilizaciones como la del imperio Mongol, cuyas grandes y bellas ciudades impresionaron a Marco Polo en el siglo XIII. En el siglo XVIII ocurrió en Europa una gran erupción del desarrollo científico. En Francia e Inglaterra, el estudio del suelo era fundamentalmente agrícola y químico, mientras en Alemania y sobre las bases proporcionadas por la Geología, aparece una escuela para estudiar, definir e inventariar los suelos.

 

 

John Smeaton Smeaton  (1724-1792)   Una teoría sobre la génesis del suelo de la época indicaba que: “Los “ Los suelos se originan por alteración “in situ” de las rocas o por depósito de materiales alterados después del transporte” transporte” los

integrantes de esta escuela consideran que el suelo es el horizonte superior de las rocas, dando a la palabra horizonte el significado de capa.  Hasta los tiempos modernos no había una  una  distinción clara clara  entre la ingeniería civil y arquitectura, y los términos ingeniero y arquitecto eran principalmente variaciones geográficas que aludían a la misma persona, y a menudo usados indistintamente. Inicialmente, la ingeniería civil fue desarrollada por la ingeniería militar hasta que en 1775 se da la transición en Francia, cuando gracias a que a mediados del siglo XVII, el rey emprendió un amplio programa de construcción de caminos, canales y sistemas de fortificación para las fronteras del territorio; se fundó la Ecole des Ponts et Chaussées, primera escuela de ingeniería de Europa fundada en 1747, seguida de la evolución a universidades técnicas a partir de las escuelas politécnicas en Austria y Alemania en el siglo XIX, y el establecimiento establecimiento de escuelas politécnicas en Praga, Viena, y San Petersburgo.

El primer ingeniero civil autoproclamado fue el inglés John Smeaton, que construyó el  el  faro de Eddystone  en 1759. En 1771 Smeaton y algunos de sus colegas formaron la Sociedad Smeatonian Eddystone de Ingenieros Civiles, un grupo de líderes de la profesión que se reunían de manera informal durante la cena. Aunque había pruebas de algunas reuniones técnicas, era poco más que un grupo de sociedad.

 

 

Faro de Douglass al lado de la base del Faro de Eddystone, 1882 por erosión en la roca de fundación. desmantelado en 1882 

En 1818 se fundó en Londres la Institución de Ingenieros Civiles, y en 1820 el eminente ingeniero Thomas Telford se convirtió en su primer presidente. La institución recibió en una carta real en 1828, el reconocimiento formal de la ingeniería civil como una profesión. En sus estatutos se define como la ingeniería civil de la siguiente manera: "... El arte de dirigir las grandes fuentes de energía en la naturaleza para el uso y conveniencia del hombre, como los medios de producción y del tráfico en los estados, tanto para el comercio externo e interno, al aplicarse en la construcción de carreteras, puentes, acueductos, canales, navegación fluvial y los muelles para la navegación interna por energía artificial para propósitos de comercio, y en la construcción y aplicación de la maquinaria, y en el drenaje de las ciudades y poblados. ". El  primer pregrado en Ingeniería Civil en los Estados Unidos fue otorgado por el Instituto Politécnico Rensselaer en 1835. El primero título otorgado a una mujer fue concedido por la Universidad de Cornell a Nora Stanton Blatch en 1905.

Es difícil dominar el arte de la Geotecnia sin una formación adecuada en tres aspectos íntimamente relacionados: en el mundo de la práctica, que es uno de sus pilares fundamentales, en la experimentación en laboratorio e “in “in situ”, situ”, y el desarrollo de marcos conceptuales, teorías y modelos. Todos estos aspectos van de la mano de un profundo conocimiento de la Geología.

La ingeniería geotécnica es un área de la ingeniería civil interesada en la roca y el suelo sobre los que se cimentan los sistemas de ingeniería civil. El conocimiento de los campos de la geología, la ciencia de los materiales y los ensayos, la mecánica, y la hidráulica; es aplicado por los ingenieros

 

geotécnicos para diseñar de manera segura y económica cimentaciones, muros de contención y estructuras similares.

Karl Terzaghi (1883-1963)  Padre de la Mecánica de Suelos 

Algunas de las  las  dificultades singulares singulares  de la ingeniería geotécnica son resultado de la variabilidad y de las propiedades del suelo. Las condiciones de contorno están a menudo bien definidas en otras ramas de la ingeniería civil, pero con el suelo, definir claramente estas condiciones puede llegar a ser imposible. Las propiedades del material y el comportamiento del suelo también son difíciles de predecir debido a la variabilidad y la limitada investigación. Esto contrasta con las propiedades relativamente bien definidas del acero y concreto utilizado en otras áreas de la ingeniería civil. La Mecánica de Suelos, que define el comportamiento de suelo, es compleja debido a que las propiedades del material dependientes del nivel de esfuerzos tales como el cambio de volumen, la relación esfuerzo-deformación, y la resistencia.

La ingeniería geotécnica moderna fue desarrollada en la segunda mitad del siglo XX, construida a partir de la obra de Karl Terzaghi, quien expuso la filosofía de la Mecánica de Suelos en 1925.

De modo paralelo, a la Mecánica de Suelos, la Ingeniería de Fundaciones evolucionó como una habilidad práctica que dependía en gran medida m edida de la observación empírica. Los pilotes de madera se habían utilizado desde los tiempos antiguos, y una lectura de la Biblia deja en claro que la necesidad de cimientos firmes era ampliamente reconocida.

 

 

pilotes   en la construcción de cimentaciones fue documentado por el escritor griego El El   uso de los pilotes Heródoto en el siglo IV A.C.. Antiguos egipcios, griegos, fenicios, romanos, chinos, mesopotámicos, y otras culturas utilizaron los pilotes. En el Lago Constanza, situado entre  entre   Suiza y Alemania, Alemania,  los arqueólogos se encontraron restos de pilotes de madera bien conservados, que se estiman entre 2,000 y 4,000 años de antigüedad. Estos pilotes soportaban las casas de los habitantes que las construyeron en el lago para estar protegidos de ataques. Obras similares similares   también se han encontrado en zonas lacustres de Escocia, Italia e Irlanda. El Pons Sublicio (puente de pilotes) es uno de los más antiguos puentes romanos, y la construcción del puente apoyado sobre pilotes sobre el río Rhin, construido por el ejército de Julio César está bien documentada. Hace más de 1,300 años, la ciudad de Venecia fue fundada y construida sobre pilotes en el delta del pantano del río Po; Amsterdam fue fundada hace más de 1000 años, y se apoyó casi en su totalidad en pilotes hincados.

 

 

Puente romano sobre el río Rhin (actual Alemania) construido por orden del emperador Julio César en el año 55 A.C., sobre pilotes de madera y con una longitud de 300 m. 

Los antiguos fenicios construyeron puertos y muelles (como Tiro) utilizando pilotes y métodos de construcción subacuáticos. Los griegos y romanos utlizaron los pilotes para trabajos costeros en el Mediterráneo y muchos otros sitios. Heródoto describió viviendas sobre pilotes en un lago al norte de África. En Gran Bretaña se encontraron restos de pilotes de madera de 3.0 m de longitud utilizados en un puete sobre el río Tyne. Vitrubio en De Architecture, describió el uso de pilotes recubiertos para la construcción de presas y otras estructuras hidráulicas. Los ingenieros Romanos concreto  y lo colocaron en los estribos de los puentes. también  desarrollaron el concreto también

Los pilotes se siguen utilizando hoy en día como cimentaciones profundas para soportar muchos tipos de estructuras de variadas condiciones geológico geotécnicas en tierra o mar (en " A brief history of the application of stress-wave theory to piles". Mohamad H. Hussein y George G. Goble).

Varios problemas relacionados con la ingeniería de fundaciones, tales como por ejemplo el caso de la Torre Inclinada de Pisa y la catedral arzobispal de Riga, llevaron a los científicos a enfocarse en una base más científica para examinar el subsuelo. Los primeros avances se produjeron en el desarrollo de las teorías de empuje de tierra para la construcción de muros de contención. Henri Gautier, un ingeniero francés, reconoció la " inclinación natural " de los diferentes suelos en 1717, una idea que más tarde se conoció como el ángulo de reposo del suelo. También se desarrolló un sistema rudimentario de clasificación de suelos sobre la base del peso unitario del material, que  que  ya no se considera un buen indicador del tipo de suelo.

La mecánica geotécnica clásica, comenzó en 1773 con la introducción de la mecánica a los problemas del suelo por Charles Augustin de Coulomb. Utilizando las leyes de la fricción y la

 

cohesión para determinar la verdadera superficie de deslizamiento detrás de un muro de contención (introdujo los conceptos de resistencia friccionante y cohesiva de los cuerpos sólidos que asumió aplicables a cuerpos granulares incluídos aquí los suelos), Coulomb inadvertidamente definió un criterio de falla para el suelo. Combinando la teoría de Coulomb con la de Christian Otto Mohr (teoría de ruptura y círculo de esfuerzos, 1871) de un estado de esfuerzos en 2D, se desarrolló la teoría de Mohr-Coulomb, una construcción gráfica muy útil todavía utilizada hoy en día para determinar la resistencia al corte de los suelos.

Otros desarrollos importantes durante este periodo incluyeron: la definición de la conductividad hidráulica de Henry Darcy, la ley de permeabilidad del suelo de Darcy y la ley de Stokes para la velocidad de partículas a través de líquidos (1856), la teoría de distribución de esfuerzos de Joseph Boussinesq (1885), la simplificación de la teoría de empuje de tierras de Coulomb por el escocés William Rankine (1857) y el ensayo de consistencia de las arcillas de Albert Atterberg. Es importante anotar que en el siglo XVIII, el problema del diseño de muros de contención ocupaba las mentes de científicos de la ingeniería como Couplet, Coulomb y Rankine, pero practicantes de la ingeniería como Benjamin Baker seguían sin estar convencidos de la validez general de tales teorías, polémica saludable para revisar una y otra otr a vez la validez de tales teorías.

Charles Augustine Coulomb (1736-1806) 

La necesidad de analizar el comportamiento de los suelos surgió en muchos países, a menudo como resultado de accidentes espectaculares, tales como deslizamientos de tierra y fallas de cimentaciones.

 

  Los comportamientos inesperados (a menudo catastróficos), con tintes dramáticos y a veces trágicos, han sido una constante en el desarrollo de la Geotecnia, la estabilidad de taludes se centra en el análisis de las roturas, tan frecuentes que forman parte de la experiencia casi cotidiana de cualquier profesional.

Las catástrofes geotécnicas más importantes siempre se han estudiado atentamente en la comunidad científico-técnica porque ponen de manifiesto los límites de las teorías, modelos y prácticas de proyecto o constructivas.

A comienzos del siglo XIX en Inglaterra, Thomas Telford y John McAdam construyeron caminos basados parcialmente en conceptos científicos. Uno de los principios era el de elevar la fundación por encima del terreno circundante de forma tal que el agua no pudiera ablandar la subrasante. Los terraplenes tenían con frecuencia alturas hasta de 3.0 m (10 pies) con pendiente máxima de los taludes de 3H:1V. La mayoría de los caminos seguían el contorno topográfico en las áreas montañosas y esto originaba constantes cortes y rellenos en donde las plataformas de drenaje eran comunes.

Torre inclinada de Pisa (Italia)

problemas   Con el desarrollo del ferrocarril a partir de la década de 1830, se enfrentaron   nuevos problemas derivados de la baja pendiente, el amplio radio de giro requerido y las elevadas sobrecargas a la subrasante . Pronto se descubrió que el agua en el suelo desempeñaba un importante papel en en

 

la compactación de terraplenes y rellenos. Cuando el terreno estaba muy húmedo, el equipo de compactación se hundía y ocurrían fallas. Cuando el terreno estaba muy seco se presentaban asentamientos repentinos durante la temporada de lluvias. Entonces se desarrolló una prueba muy simple para determinar el contenido óptimo de humedad del suelo que consistía en formar una bola densa de material y escupir sobre ella, si la saliva se absorbía lentamente estaba en condiciones óptimas, pero si se abrovía muy rápido o resbalaba, entonces el suelo estaba muy seco o muy mojado, respectivamente. Este ensayo condujo a la prueba de humedad de campo equivalente, posteriormente.

En Gran Bretaña, la Mecánica de Suelos moderna comenzó con las investigaciones de la falla de la Presa Chingford a finales de 1930s, y desempeñó un importante papel en el desarrollo del diseño de edificios altos en el área de Londres por allá en los 1950s. En ambas oportunidades estuvo involucrado el profesor Sir Alec Westley Skempton.

En los Países Bajos el  el  deslizamiento de un terraplén  terraplén  de ferrocarril cerca de Weesp, en 1918 dio lugar a la primera investigación sistemática en el campo de la Mecánica de Suelos, por parte de una comisión especial creada por el gobierno.

Deslizamiento cercano a Weesp (1918) 

 

El comité de investigación del desastre cerca de Weesp llegó a la conclusión de que los niveles de agua en el terraplén del ferrocarril aumentaron por la lluvia constante, y que la resistencia del terraplén resultó insuficiente para soportar estas altas presiones de agua. Por lo anterior, puede anotarse que muchos de los principios básicos de la Mecánica de Suelos eran bien conocidos hasta ese momento, pero su combinación con una disciplina de ingeniería aún no se había completado.

Esto lleva a revisar cual ha sido el devenir histórico hasta llegar a la práctica actual de la Geotecnia, que parte del desarrollo de la Mecánica de Suelos, diferenciando cinco períodos principales, propuestos por Alec Westley Skempton, en su artícul o “ A History of Soil Properties, 1717 –  –1927  1   927 ” (1985):

Alec Westley Skempton (1914 –2001)   1.  Ingeniería Geotécnica Antes del siglo XVIII. Período de evolución de la técnica ensayo error. 2.  2.  Período Pre clásico (1700-1776). Período preparatorio. 3.  3.  Mecánica de Suelos Clásica - Fase I (1776-1856). Periodo de formación de la disciplina. 4.  4.  Mecánica de Suelos Clásica - Fase II (1856-1910). Período de desarrollo en la formación de la disciplina. 5.  5.  Mecánica de Suelos Moderna (1910-1927). Período de consolidación e integración de la disciplina de ingeniería geotécnica.

Los períodos propuestos por Skempton serán desarrollados en adelante por capítulos, con algún grado de detalle en los aspectos considerados relevantes en la comprensión del proceso evolutivo de la ingeniería geotécnica, y que nos adentrará en un maravilloso viaje desde la cuna de la

 

civilización hasta darle la vuelta al mundo entero, y en donde el ingenio del hombre siempre ha prevalecido.

La Mecánica de Suelos 

El término "Mecánica de Suelos" comenzó a utilizarse después de una serie de artículos escritos por Karl Terzaghi que habían sido publicados en la revista ' Engineering News Record ' (Skempton, 1979). La publicación del libro Erdbaumeckanik  por  por Karl Terzaghi en 1925 marca el surgimiento de la Mecánica de Suelos clásica con la introducción de la teoría del esfuerzo efectivo y, como tal, Terzaghi es ampliamente considerado como el padre de la Mecánica de Suelos. Posteriormente el término se incluyó en las Actas de la Primera Conferencia Internacional de Mecánica de Suelos, que se celebró en la Universidad de Harvard publicado en 1936. El año también marca el surgimiento de la Mecánica de Suelos como una disciplina de la ingeniería civil que complementa la teoría de la estructuras e hidráulica. A partir de entonces, muchas obras destacadas en Mecánica de Suelos e ingeniería geotécnica se hicieron famosas por los ingenieros como R.B. Peck, A. Casagrande, A.W. Skempton, A.W. Bishop, K.H. Roscoe, G.G. Meyerhof, N.M. Newmark, L. Bjerrum y muchos otros que continuaron el trabajo de Terzaghi.

Historia de la Geotecnia - Precursores de la Ingeniería Ingeniería Geotécnica

Precursores de la Mecánica de Suelos  Son considerados como precursores de la mecánica de suelos, todas aquellas personas que contribuyeron con el desarrollo de teorías matemáticas y de experiencias campo, a nivel mundial, hasta el momento en que, a comienzos del siglo XX, el ingeniero Karl Terzaghi, en 1925, sienta las bases que dan origen a esta importante ciencia de la ingeniería geotécnica. El estudio de la vida de aquellos filósofos, físicos, matemáticos y hasta ingenieros (militares, civiles, mecánicos, etc.), nos permite entender los logros de la ingeniería del  pasado y la contribución de estos hombres a la Ingeniería Geotécnica. Como punto de partida para un proceso evolutivo lógico, se adopta aquí la clasificación histórica del desarrollo de la mecánica de suelos  suelos   presentada presentada por  Sir Alec Westley Skempton  Skempton  en 1985. Entre los principales  principales precursores   precursores   y contribuyentes al desarrollo de la  la  ingeniería geotécnica geotécnica   se encuentran los presentados a continuación.

La Ingeniería La Ingeniería Geotécnica Antes del siglo XVIII 

 

El registro del primer uso del suelo como material de construcción se pierde en la antigüedad. En términos de verdadera ingeniería, la comprensión de la ingeniería geotécnica, como hoy es conocida comenzó a comienzos del siglo XVIII (Skempton, 1985). Durante años, el arte de la Ingeniería Geotécnica se basó en experiencias anteriores sólo a través de una sucesión de experimentación sin ningún carácter científico real. Sobre la base de los experimentos, muchas estructuras fueron construidas, algunas de las cuales se han derrumbado, mientras que otras siguen en pie. La historia escrita nos dice que las civilizaciones antiguas florecieron a lo largo de las orillas de ríos, como el Nilo (Egipto), el Tigris y el Éufrates (Mesopotamia), el Huang Ho (Río Amarillo, China), y el Indo (India). Diques que datan de alrededor de 2000 A.C. fueron construidos en la cuenca del Indo para proteger la ciudad de Mohenjo Dara (en lo que se convirtió en Pakistán después de 1947). Durante la dinastía Chan en China (1120 A.C. a 249 D.C.) muchos diques se construyeron  para riego. No hay evidencia de que se hubieran adoptado medidas para estabilizar cimientos o verificar la erosión causada por las inundaciones (Kerisel, 1985). La antigua civilización griega utilizó zapatas aisladas y fundaciones continuas-y-combinadas para la construcción de estructuras. Comenzando alrededor de 2750 A.C., las cinco pirámides más importantes se construyeron en Egipto en un período de menos de un siglo (Saqqarah, Meidum, Dahshur del Sur y del  Norte, y Keops). Esto plantea retos formidables en relación a fundaciones, estabilidad de taludes y construcción de cámaras subterráneas. Con la llegada del budismo a China durante la dinastía Han del Este en el 68 D.C., miles de pagodas se construyeron. Muchas de estas estructuras fueron construidas en limo y capas de arcilla blanda. En algunos casos la presión de la fundación excedía la capacidad de soporte del suelo y por lo tanto causaba daños estructurales. Los documentos históricos muestran el uso de la rueda desde el 3,500 A.C., lo cual ilustra el interés de nuestros antepasados por reducir la fricción en movimientos de traslación. Los egipcios tenían el con conocimiento ocimiento de la fricción y los lubricantes, esto se ve en el transporte de grandes bloques de piedra para la construcción de monumentos y pirámides. Para realizar esta tarea utilizaban agua o grasa animal como  como  lubricante lubricante..  De acuerdo a lo expuesto por el Profesor J. A. Jiménez Salas (en su discurso de  'Aportaciones científicas españolas a la geotecnia  Aportaciones geotecnia'' de 1982), durante milenios, la Ciencia ha parecido nutrirse preferentemente por la técnica artística o de artesanía, toda vez que causa cierto asombro pensar que, en las sociedades primitivas, que se deben suponer acosadas por problemas de pura supervivencia, el estamento científico halló la manera de  protegerse de la presión social, y concentró su interés en la  la Astronomía, sin duda porque la regularidad de sus fenómenos, le sugirió la posibilidad de comprenderlos. Pero, paralelamente, la Humanidad iba acumulando soluciones a sus problemas prácticos, en un inmenso almacén de conocimientos empíricos (artesan (artesanales). ales). Solamente, en los últimos siglos, se produjo, o al menos así lo parece, un cambio cualitativo en la frecuencia de los acontecimientos de  de  polimerización( polimerización(crecimiento de las ideas en la mecánica, como lo

 

Salas)), como si alguna radiación desconocida d esconocida hubiera h ubiera denomina el Profesor Jiménez Salas excitado los mecanismos de síntesis. Esta polimerización comienza en el  el  Renacimiento Renacimiento   y se acelera hasta la actualidad, y es en este periodo de tiempo, comparativamente breve, cuando se produce la vertebración de las Naturales  en la forma en la que hoy persisten, es decir, se da la metamorfosis de Ciencias Naturales  artesanía a ciencia. Con base en la observación visual de las deformaciones de las estructuras antiguas y las laderas naturales, la existencia de la reptación (creep ( creep)) en suelos arcillosos que se conoce desde tiempos inmemoriales.

Inclinación por 'creep' en la Torre de Pisa (Italia) Sin embargo, la investigación real de este fenómeno se inició a mediados del siglo XIX, creep''  de los suelos debido ala intensificación de las actividades de construcción. El 'creep arcillosos, comenzó a ser interesante para los científicos y especialistas, después de observar grandes deformaciones prolongadas e inadmisibles, que afectaba a la explotación normal de las estructuras y carreteras. El primer trabajo importante sobre el fenómeno de la  

fluencia suelos se puedepublicado encontrarenen1869. " Bases " Bases Fundaciones Fundaciones" escrito por el el científicoenruso por arcillosos, V.M. Karlovich, Esyposible decir "que durante último siglo, y sobre todo durante los últimos años, que las deformaciones de 'creep' en los suelos arcillosos, comenzaron a ser uno de los problemas más importantes de la mecánica de suelos. Hoy en día se pueden encontrar muchos ejemplos de comportamiento creep in-situ. in-situ. Uno clásico, es el asentamiento irregular de la Torre de Pisa, en Italia. La construcción de la torre se inició en 1173 y terminó en 1360. La altura de la torre es de 58 m de la base y 54.58 m desde la superficie del suelo, el peso se ha calculado en 14,453 toneladas, el área de la base anular es de 285 m² y la presión media en la base es 0,514 MPa. Debido a la deformación de fluencia de arcillas depositadas en forma de lentes en la base de arena, la torre se asentó e inclinó hacia un lado. La consolidación media de la estructura, de acuerdo a una de las muchas evaluaciones, es de 1.50 m, y la torre continúa asentándose. La inclinación de la torre es de 5.58 m, es decir, 5.5°.

 

 

1109   Torres Asinelli y Garisenda, construidas en 1109 ubicadas en la Plaza de Porta Ravegnana, Bologna, Italia La construcción de la torre comenzada en 1173, continuó en varias etapas por más de 200 años. La torre se ha inclinado en el pasado al este, norte, oeste y, por último al sur. Investigaciones recientes muestran que la compresión de un estrato de arcilla débil a una  profundidad de unos 11 m (36 pies) bajo la superficie super ficie del te terreno rreno causó la inclinación de la torre. Esta inclinación llegó a más de 5 m (16,5 pies) fuera de la vertical de 54 m (179 pies) de altura. Otro ejemplo se dio en Bologna, Italia, donde se construyeron dos torres en el siglo XII (Asinelli y Garisenda). La torre de la izquierda se suele denominar como la Torre Garisenda. Después de encontrarse con varios problemas relacionados con la fundación, durante la construcción a lo largo de los siglos pasados, los ingenieros y los científicos comenzaron a investigar las propiedades y comportamiento de los suelos de una manera más metódica a partir de la primera parte del siglo XVIII. Leonardo da Vinci (1452-1519)  (1452-1519) dejó muchos textos y dibujos relacionados  relacionados con la ciencia y la tecnología, aunque él no lo escribió en libros. Uno de los ejemplos que estudió es la resistencia del alambre de hierro, del que colgaba una cesta en la que iba añadiendo lentamente con arena. La resistencia del alambre fue determinada midiendo el peso de arena cuando el alambre se rompía. Por desgracia, las ideas y los avances adelantados por Leonardo da Vinci, quedaron enterrados en sus notas, y no fueron conocidos a tiempo por los científicos e ingenieros. Algunas de las bases matemáticas de la ingeniería civil se remontan a los antiguos tiempos de los griegos. El principio de la palanca, por ejemplo, que Arquímedes (287-212 A.C.) entendió y describió, utiliza ampliamente en los ingeniería civil. No fue sino hasta Galileotodavía Galilei se (1564-1642), sin embargo, quecálculos varias dedelas características de

 

la ingeniería moderna y la ciencia comenzaron a ser bien formadas, como por ejemplo la idea de que la mejor prueba de una proposición o idea era un experimento. (Hoy en día decimos " poner la idea a prueba prueba." ." Galileo utilizó el término cimento, o prueba, en otras  palabras, para " pasar la idea por el ensayo de la prueba prueba."). ."). Por casualidad, el mismo año Newton  nació. Newton (1642-1727) desarrolló y potenció en gran que murió Galileo,  Galileo,  Isaac Newton medida los campos de la física del nivel que tenían en la época de Galileo, y que siguen en uso en la actualidad. Una aproximación intuitiva al concepto de gravedad lo encontramos en la obra de Lucrecio Natur a”, siendo la idea del  de  Aristarco de Samos  Samos en (60 A.C.): “ De Rerum Natura del  heliocentrismo  heliocentrismo de el 270 A.C. Pero fue el inglés Isaac Newton, quien definió las leyes de la graved gravedad, ad,  partiendo de las observaciones y conclusiones del polaco Mikolaj Kopernik (en latín  Nicolaus Copernicus, que en 1543 publicó “ De Revolutionibum Orbium Caelestium”), del alemán Johannes Kepler (con sus tres leyes de movimientos planetarios de 1609-1619 en “ Epitome Astronomiae Copernicanae”), del italiano Galileo Galilei (inercia, caída de cuerpos, péndulo, observaciones telescópicas, en “ Discorsi di Due Scienze”, 1633, y otras obras), así como de otros grandes estudiosos, como reconociera el propio Newton cuando gravedad.  erigió su “ Principia Mathemática” (1687) donde expresó las  las leyes de la gravedad.

Teoría heliocéntrica

 

En general se acepta que Galileo Galilei (1564-1642) es el creador de la mecánica moderna. En el famoso libro "Two "Two New Sciences", Sciences", trató diversos problemas relacionados con la mecánica, como por ejemplo la resistencia de una viga de piedra. Puso sus métodos de aplicación en el análisis de esfuerzos, en una secuencia lógica. Su conferencia  pronunciada en la Universidad de Padua, atrajo a muchos eruditos provenientes de toda Europa, y difundió el método de la ciencia moderna. También, el estudio de la  dinámica de los cuerpos en movimiento  movimiento tuvo sus inicios en Galileo (1564-1642) con los famosos Gravium"" preparado en experimentos sobre los cuerpos que caen, y su tratado " De " De Motu Gravium 1590.

 

Ya desde antes de 1640, Galileo señaló la diferencia entre sólidos, semi-líquidos y líquidos. Este aseveraba que los semi-líquidos, a diferencia de los líquidos, mantienen su forma cuando se les apila, y que, si se les hace un hueco o cavidad en la superficie, la agitación hace que se rellene el hueco, mientras que en los sólidos, la cavidad no se rellena. Esta es  pe end ndien ientte na nattura urall de lo loss materi ale less una rústica descripción de la propiedad llamada  p  gra  gr anul nula ar es, fácilmente observable en arenas limpias y secas, aunque es reconocido que los suelos o terrenos conEs diversas cantidades de arcilla humedad, tienennatural, diferentes naturales de reposo. importante no confundir el yángulo de reposo conpendientes el ángulo de fricción interna (propiedad no índice del suelo), aunque muchos autores han seguido a Woltmann, quien, al traducir los escritos de Coulomb, cometió ese error. Hooke  (1635-1704) publicó el libro ""Of Of Spring " en 1678, demostrando que el grado Robert Hooke de alargamiento de un resorte es proporcional a la carga aplicada para diversos casos. Ese Restitutiva", mismo año, publicó el primer tratado científico tratado, " De " De Potentia Restitutiva ", donde discute las propiedades elásticas de los materiales. En ella, fue introducida la ley de  Hooke relacionando  Hooke  relacionando fuerza y deformación y este desarrollo se convirtió en el fundamento de la mecánica de los cuerpos elásticos. En general, se cree que a Hooke se le ocurrió la idea de la deformación elástica, cuando se llevaron a cabo experimentos de compresibilidad del aire en la Universidad de Oxford como asistente de Robert Boyle (1627-1691), quien  propuso la ley de Boyle. El ingeniero del ejército francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) contribuyó en gran medida al estudio y la comprensión de la mecánica de los cuerpos cu erpos elásticos. De especial interés es su trabajo "Sur "Sur une Application des Rugles de Maximis et Minimis à Quelques Problèmes de Statique Relatifs à L’architecture", presentado en 1773 a la Academia Francesa de Ciencias y publicado en  Mém. Acad. Sci. Savants Ètrangers Ètrangers   en 1776. Tal vez mejor conocido en la Ingeniería Geotécnica por su trabajo pionero en las teorías de la presión de tierras, Coulomb también produjo aportaciones fundamentales en los campos de la electricidad y el magnetismo. Avances posteriores fueron efectuados por  Navier (1785-1836), que en 1820 se presentó un libro de memorias a la Academia de Ciencias incluyendo las ecuaciones fundamentales de la teoría matemática de la elasticidad. Fue Coulomb (1773) quien aplicó a los suelos las leyes fundamentales de la fricción. fricción .  Él descubrió que la resistencia a lo largo de una superficie de falla dentro de un suelo es función tanto de la carga por unidad de área como de la superficie de contacto. Puede considerarse como la primera contribución importante a la Mecánica de Suelos. La resistencia de los suelos a la deformación depende, sobre todo, de su resistencia al esfuerzo cortante. Esta resistencia equivale, a su vez, a la suma de dos componentes: la fricción y la cohesión. La resistencia friccional surge entonces de la irregularidad de los contactos entre  partículas, y es proporcional a la fuerza perpendicular entre ellas (presión normal). La cohesión, que es la resistencia máxima a la tensión de un suelo, es resultado de las fuerzas de atracción que hay entre gránulos en contacto íntimo, y no depende de la presión normal. Sin embargo, es raro encontrar esta cohesión verdadera; lo más común es que los suelos tengan cierta resistencia friccional. Thomas Young (1773-1829) publicó su trabajo de 2 volúmenes " A Course of Lectures on  Natural Philosophy and the Mechanical Arts Arts"en "en Londres en 1807. Entre sus contribuciones

 

(por ejemplo, introduciendo el concepto de Módulo Módulo Elástico) Elástico) estuvo su precursor método  para calcular las tensiones en las barras elásticas provocada por el impacto longitudinal teniendo en cuenta el esfuerzo de propagación de ondas. Eaton Hodgkinson (1789-1861) contribuyó contribu yó con su pr práctico áctico trabajo experimental ssobre obre los efe efectos ctos de los impactos axiales en las vigas. Sus resultados fueron publicados en los informes de  British  Association Reports entre Reports entre los años 1833-1835. Barré de Saint-Venant (1797-1886) fue un científico brillante, destacado ingeniero, y el hombre valiente. Él fue el primero en su clase en la Escuela Politécnica, y fue excepcionalmente admitido en la École des Ponts et Chaussées sin examen. A la edad de 17 años, egresado de la escuela como sargento de desprendimiento de la escuela por  primera vez en 1814, cuando los ejércitos aliados se acercaban a París, salió de las filas  proclamando: " Mi conciencia me impide luchar por p or un usurpad usurpador or ... " (Timoshenko, 1953). Saint-Venant produjo soluciones imaginativas (sin éxito al comienzo, por la utilización de series trigonométricas, y más tarde por expresiones forma cerrada) para el problema de una  barra elástica fija en un extremo y golpeada axialmente en el otro extremo. Joseph Valentin Boussinesq (1842-1929) fue el alumno más distinguido de Saint-Venant. Boussinesq resolvió el problema de impacto longitudinal de barras prismáticas en términos de discontinuas. En 1883, Saint-Venant produjo tablas entre de cálculo diagramas quefunciones ilustran los impactos longitudinales para diferentes relaciones el pesoy de la barra golpeada y la de la masa que impacta sobre la base de la solución de Boussinesq solución (Timoshenko y Goodier, 1951). Demostró que el esfuerzo máximo puede ocurrir en el extremo fijo de la barra. Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894) estudió en Berlín con Gustave Robert Kirchhoff (1824-1887) y más tarde hizo importantes avances, entre ellos contribuciones a la teoría de la compresión de los cuerpos elásticos, donde se presentan soluciones en las tablas numéricas, para simplificar aplicaciones prácticas para propósitos de ingeniería. El estudio de las vibraciones mecánicas y los armónicos se originó en las antiguas investigaciones de las cuerdas vibrantes en los instrumentos musicales. Pitágoras (582-507 A.C.) llevó a cabo experimentos que muestran que para dos cuerdas similares sometidas a igual tensión, si una es el doble de la longitud de la otra, produce tonos que son una octava parte. Los primeros fabricantes de liras tenían un conocimiento práctico de las interrelaciones entre la densidad, la longitud, la tensión y la frecuencia. Joseph Sauveur (1653-1716) es generalmente acreditado por los primeros intentos para calcular la frecuencia de una cuerda vibrante, una tarea que se llevó a cabo más tarde por Brook Taylor (1685-1731) en 1713. A John Wallis (1616-1703) se acredita la observación del fenómeno de los modos. Sauveur sugirió el nombre de modo " fundamental  " fundamental " para el de la menor frecuencia de vibración, y "armónicos" para los otros modos. Daniel Bernoulli (1700-1783) fue el primero en proponer el principio de superposición lineal de armónicos. J.B.J. Fourier (1768-1830) estableció el método de la serie armónica que presentó en 1822 en su " Analytical Theory of Heat Flow Flow"" (que ilustra la universalidad de la aplicabilidad general del método).

 

La ecuación derivada para una cuerda vibrante por Jean Le Rond d'Alembert (1717-1783) en 1747 es idéntica a la que propuso Lagrange (1736-1813) para el tubo de órgano. Esta ecuación ahora se denomina "ecuación de onda", onda", a pesar de que el carácter ondulatorio de este tipo de vibración no se reconoció en ese momento (Burton, 1968). D'Alembert fue pionero en el estudio de las ecuaciones diferenciales parciales, y sus aplicaciones en la física, y escribió la mayoría de los artículos de matemáticas en el Volumen 28des de vents" la Enciclopedia. Él presentó artículo " Réflections " Réflections cause générale vents " de la Academia Prusiana,unpor la que titulado: ganó el premio 1747. sur la En otras páginas de este blog se han venido desarrollando diferentes capítulos de la Historia de la Ingeniería Geotécnica antes del siglo XVII , también conocida como la Era Pre-Científica de la Ingeniería Geotécnica , que se pueden consultar en: Historia de la Geotecnia - Capítulo 1  1  Historia de la Geotecnia - Capítulo 2  2  Historia de la Geotecnia - Capítulo 3  3  4  Historia de la Geotecnia - Capítulo 4  Historia de la Geotecnia - Capítulo 5  5  Historia de la Geotecnia - Capítulo 6  6  78  Historia Historia de de la la Geotecnia Geotecnia -- Capítulo Capítulo 7  8    Sé  Séb bast stie ien n L e Pr Pre est strr e-V -Va aub uba an (163 (1633 3-17 -1707 07))  

 A finales del siglo XVII, este ingeniero militar dicta reglas y fórmulas empíricas para la construcción de muros de contención, creando un código de edificaciones militares. En 1704, el mariscal Vauban publicó el 'Tratado de ataque a las plazas', y en 1706 el 'Tratado de la defensa de las plazas'.  plazas'. 

Sébastien Le Prestre-Vauban (1633-1707) Señor de Vauban y posteriormente Marqués de Vauban, llamado comúnmente Vauban (Saint-Léger-Vauban, 15 de mayo de 1633 - París, 30 de marzo de 1707). Mariscal de

 

Francia y principal ingeniero militar francés de su tiempo, dicta reglas y fórmulas empíricas  para la construcción de muros de contención. Hoy día conocemos el Sistema Vauban de fortificaciones (publicado bajo el título "The "The new method of Fortification as Practised by  Monsieur de Vaub Vauban. an. M Made ade En English glish [[by by Abel Swall] Swall]"" 2nd. ed. London, Abel Swall." en el año de 1693), en el que se establecen y desarrollan los criterios para construir racionalmente fortalezas, y que son la correcta situación de los depósitos de pólvora, los  baluartes de defensa, la construcción c onstrucción murallas concéntricas, las cortinas abaluartadas, los fosos de agua, las estacadas y pasajesde subterráneos o la ampliación de las vías internas para maniobras, etc.

Fortificación Vauban Típica

 

En realidad, Vauban nunca dictó un sistema de construcción propiamente dicho, ya que desarrollaba cada proyecto independientemente adecuando sus ideas en cada caso. Enunció teorías importantísimas sobre la construcción de fortificaciones, que construía en una célebre forma de estrella, conocida como la  la Estrella de Vauban, Vauban, y también desarrolló numerosos cálculos y sistemas constructivos para muros de defensa, sus espesores, sus cimentaciones forma de los contrafuertes y demás detalles.

Ciudadela de Perpignan (Francia) diseñada por Vauban

 

 

  L eona narr do d da a Vi nci ( 1452 1452-1519) -1519) 

Retrato de Leonardo da Vinci por Giorgio Vasari

 

Leonardo da Vinci tiene el mérito de ser el primero que hizo estudios cuantitativos sobre el  problema de la fricción. Los Los  montajes experimentales  experimentales de Leonardo para las mediciones de fricción eran bastante simples. Midió el ángulo de α  de un plano inclinado, donde un cuerpo, colocado sobre el plano, comenzaba a deslizarse y el peso necesario para desplazar un bloque sobre una mesa. Con sus métodos sólo fue capaz de medir la fricción estática y muy probablemente no era consciente de la diferencia entre la fricción estática y cinética. Leonardo encontró las dos siguientes leyes de la fricción:  

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La fricción producida por el mismo peso será igual a la resistencia al principio de su movimiento, aunque el contacto puede ser de diversas anchuras y longitudes. La fricción produce el doble de la cantidad de esfuerzo si el peso se duplica.

Experimentos en fricción propuestos por Leonardo da Vinci  

 

(Dibujos originales) 

Leonardo definió un coeficiente de fricción como la relación de la fricción dividida por la masa del bloque deslizable. Experimentalmente, encontró con un coeficiente de fricción universal independiente del material de 0,25. Este coeficiente de fricción universal de 0,25 se llama valor de Bilfinger. Muchos científicos de la fricción, con posterioridad a Leonardo, creyeron en la existencia de un coeficiente de fricción universal independiente del material. Sin embargo, la mayoría de ellos encontró otro valor diferente al de Leonardo, pero todos en el rango de 0,1 a 0,6. Vasari recordó a Leonardo como, "con "con frecuencia ocupado en la preparación de planes  para eliminar las montañas o atravesarlas con túneles de llanura a llanura llanura". ".   Sus estudios de  la Tierra y el trabajo en las áreas de la Geología le condujeron a a algunas conclusiones de interesantes y muy avanzadas. Él:  

Denunció el relato bíblico del Diluvio Universal. Señaló que no habría habido hacia donde retroceder el agua y que cualquier gran diluvio permitiría encontrar fósiles y conchas mezcladas en el lodo, dejándonos sin los pasos regulares y las capas que los geólogos estudian con tanto cuidado.

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Se convirtiódeenformas el primer hombre en reconocer que los fósiles son los restos  preservados de vida muertas. Concluyó que las rocas pueden estar formadas por sedimentos en el agua, y que los ríos erosionan las rocas y llevan su sedimento al mar. Afirmó que, "las " las rocas estratificadas de las montañas son todas capas de arcilla, depositadas una encima de otra por las varias inundaciones de los ríos ... En cada concavidad en la cumbre de las montañas siempre se encuentran las divisiones de los estratos en las rocas. " Planteó una teoría de que la Tierra había sido cubierto de agua y que, a lo largo de los siglos, que había emergido de las profundidades del mar. También registró cómo distintas capas de rocas y fósiles podrían ser rastreadas a lo largo de distancias, y que las diversas capas se formaron en momentos diferentes, "... las conchas de los depósitos de Lombardía se encuentran en cuatro niveles, y así están en los alrededores, habiéndose originado en diferentes tiempos ". tiempos  ".

 

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Casi 300 años más tarde, estos principios fueron redescubiertos y utilizados por los geólogos modernos. Leonardo  Leonardo  tenía las siguientes ideas sorprendentes  sorprendentes  sobre  sobre  la geología  geología  y los fósiles: 1.  Los depósitos que aparecen en la cima de las montañas y los huesos de peces en las cuevas deben ser los restos de animales que hace mucho nadaban en estos lugares que estuvieron cubiertos por el mar. La afirmación de que fueron arrastrados allí por el diluvio bíblico es una explicación totalmente insuficiente. Así que la superficie de la tierra ha cambiado con el tiempo, con presencia de suelo donde una vez hubo mar.

 

2.  La fuerza de la naturaleza más poderosa es el movimiento del agua en los ríos. El agua ha esculpido las características más importantes del paisaje mismo, un proceso que debe haber tomado un tiempo muy largo. 3.  Por lo tanto los procesos naturales lentos e implacables, y no el acto divino instantáneo que se describe en el Génesis, han dado forma a nuestro planeta. Las notas de los cuadernos de Leonardo demuestran que se preocupaba por los problemas  básicos de la ciencia y como llegó a algunas de sus s us radicales conclusiones. conclusion es. Él no se limitó a  pensar en estas cosas en abstracto - hizo una verdadera investigación. Cuando vivía en Milán como artista de la corte de Ludovico Sforza  Sforza  estaba convenientemente cerca de los Alpes. Se fue caminando a las montañas y se subió a la cima del  del   Monte Rosa. Rosa. Escribió en sus notas sobre la exploración de una cueva en la montaña donde encontró grandes huesos fósiles, y reveló que era famoso por su interés en las rocas y las extrañas formas escondidas en su interior: un día, dice, cuando vivía en Milán, algunos campesinos le trajeron un saco lleno de conchas marinas que habían encontrado en las montañas. Siglos más tarde, el reconocimiento de Leonardo de que los fósiles cuentan la verdadera historia de la Tierra, sería redescubierto por la ciencia y esta observación trastocó el punto de vistadereligioso de lade creación. lossaber creacionistas queDarwin todavíaquien tratandio deelargumentar en contra la evidencia las rocasPero deben que no fue primer golpe contra el punto de vista bíblico de la naturaleza, fue Leonardo da Vinci.

Paisaje en la 'Virgen de las Rocas' (1483-1486)

 

Periodo Pre-Clásico de la Mecánica de Suelos (1700 1776)  Antes de Coulomb, se hicieron muchos intentos de enfrentar los problemas de la mecánica de suelos, en lo que podría llamarse el período pre-clásico; ejemplos de ello se pueden

 

encontrar fácilmente en la práctica del diseño racional para la construcción de fundaciones y presas de tierra, basado en sanos criterios técnicos de ingeniería. Suelos   en su forma actual es una adición relativamente reciente en el La Mecánica de Suelos campo de la ingeniería. El interés en el comportamiento de los suelos y rocas para  propósitos de ingeniería se remonta a la época romana (Paladio Paladio  en su libro  libro  De De Re Rustica Rustica)),  pero avances más significativos en grandes el análisis parece que se remontan al asiglo XVIII,loscuando la necesidad de construir terraplenes defensivos, llevaron los  primeros trabajos sobre los muros de contención. El informe de Coulomb, entregado a la Académie Royale des Sciences en 1773, y publicado en 1776, representa uno de los  primeros reporteso que mostró una comprensión considerable, entre otras cosas, del comportamiento de los suelos, y cuyos resultados siguen siendo válidos y en uso (Heyman, 1972). Posteriores trabajos, pprincipalmente rincipalmente emitidos por los franceses, perfeccionaron mucho las soluciones disponibles, pero poco aumentaron el conocimiento fundamental.  período   se concentró en los estudios relativos a la pendiente natural y pesos Este  período específicos de diversos tipos de suelos, así como las  las   teorías semiempíricas semiempíricas   de presión de tierra. En 1717 un ingeniero real francés, Henri Gautier (1660-1737), estudió las pendientes naturales de los suelos cuando reposan en una pila, para la formulación de los  procedimientos contención. La pendiente natural es lo hoy conocemos comodeeldiseño ángulode de muros reposo.deSegún este estudio, la pendiente natural de que la arena limpia y seca, y de la tierra común era de 31° y 45°, respectivamente. Además, el peso unitario de la arena limpia y seca, y de la tierra ordinaria recomendados fueron de 18.1 kN/m3 (115 lb/pie3) y 13.4 kN/m3 (85 lb/pie3), respectivamente. No se reportaron resultados de pruebas sobre arcilla. En 1729,  1729,  Bernard Forest de Belidor   (1671-1761) publicó un libro de texto para los ingenieros militares y civiles en Francia. En el libro, él propuso una teoría  para la presión lateral de tierra en muros de contención que fue una continuación del estudio original de Gautier (1717). También se especificó en el documento un sistema de clasificación del suelo.

Clasificación de Suelos de Belidor (1729) en Das, en  Das, B.-Principles of Geotechnical  Engineering. 6th Ed. 2006  

 

 

Peso Unitario y Ángulo de Fricción Interna de algunos Suelos Los primeros resultados de las pruebas de laboratorio en un modelo de 76 mm de altura (3") de un muro de contención construido con relleno de arena, fueron registradas en 1746  por el ingeniero francés, Francois Gadroy (1705-1759), quien observó la existencia de  planos de deslizamiento en la falla del suelo. El estudio de Gadroy fue  posteriormente resumido por J.H. Mayniel en 1808. Depresión acuerdodecon Mayniel (1808), Bullet   fue el aún, primero  primero   en Bullet tratar de establecer una teoría la tierras, en 1691. MásBullet  importante es que señala la importancia de de la investigación de campo del sitio ( site  site investigation investigation)) para las fundaciones de estructuras de contención y recomienda el uso de sondeos para determinar los diferentes estratos de suelo  bajo un sitio, y para ase asegurarse gurarse de que suelos pobres no subyacen a suelos buenos. b uenos. Cuando no se podían hacer los sondeos, Bullet recomendó el uso de un método indirecto de investigación mediante el cual la calidad del suelo se determina a partir del sonido y la  penetración alcanzada cuando era golpeado con uuna na barra de 6 - 8 pies de longitud (1.80 (1 .80 2.40 m). Si bien el uso de sondeos para investigar el subsuelo data de los siglos atrás, resulta sorprendente que el equipo para hacer sondeos en suelos blandos también tiene una larga historia. Jensen (1969) y Whyte (1976) ilustran los tipos de equipos de perforación en uso alrededor de 1700, y muchas de las herramientas presentan un gran parecido con las utilizadas en la perforación de percusión ligera, en la actualidad en el Reino Unido. La  pila helicoidal helicoidal   fue inventada en el siglo XVIII de acuerdo a reportes escritos. A comienzos del siglo XIX un constructor inglés en hombre Alexander Mitchell utilizó pilas helicoidales instaladas a mano en el diseño fundaciones para faros. Esta tecnología fue llevada a los Estados Unidos, donde los faros fueron construidos sobre pilotes helicoidales a lo largo de la Costa Este, algunos de los cuales todavía pueden ser visitados hoy día. La instalación era mano utilizando la fuerza bruta humana o el trabajo de animales. Un tiempo o después de la introducción de las pilas helicoidales en la industria de fundaciones, se mejoraron los métodos de perforación de pilas e hincado de pilotes hasta el  punto de que los pilotes helicoidales instalados a mano ya no resultaban económicos, y se se abandonó su uso. No fue hasta mediados del siglo XX, que se desarrollaron equipos de instalación trajeron nuevamente los pilotes helicoidales a la demanda.

 

  taludes   en las excavaciones, así como en El estudio de ingeniería de estabilidad de taludes terraplenes, se inició en 1769 por J.R. Perronet en Francia. Él ya había investigado  perforaciones y pozos de prueba para el diseño y construcción de terraplenes. En 1776 C.A. Coulomb, también en Francia, publicó un artículo sobre el análisis de equilibrio límite en mecánica de suelos. Las presas de terraplén en Gran Bretaña eran diseñadas y construidas con base en el conocimiento empírico. El reservorio Entwistle, construido en ely más año 1837, fue la presa más alta del mundo hasta 1882, inicialmente con 33 m de altura tarde elevada a 38 m. Más de 260 terraplenes de más de 15 m de altura fueron construidos en Gran Bretaña hasta 1930. En los Estados Unidos se construyeron 360 terraplenes de más de 15 m de altura.

Reservorio Thurston y Entwistle (Lancashire, Inglñaterra)

 

Dentro de las prácticas las  prácticas agrícolas del siglo s iglo XVIII X VIII,, los agricultores solían reemplazar suelos livianos con una mezcla de arcilla y limo y drenaban sus tierras con zanjas rellenas con  piedra alineada. uillaum llaume e Amonto Amontons ns  (1663-1705)  G ui

 

 

Guillaume Amontons (1663-1705)

 En 1699, el físico francés Guillaume Amontons redescubrió las leyes de la fricción al estudiar el deslizamiento entre dos superficies planas, tema que ya había sido estudiado  por el italiano Leonardo da Vinci a finales del siglo XV, pero desafortunadamente sus escritos no fueron publicados hasta cientos de años después de sus descubrimientos. Dos siglos después de los descubrimientos de Leonardo da Vinci, el físico francés Guillaume Amontons, consideró nuevamente el  el  problema problema de la fricción fricción..  En sus experimentos utilizó resortes para medir las fuerzas laterales y por lo tanto debe de haber sido capaz de medir la fricción estática y cinética, aunque Amontons no era consciente de la diferencia entre estos dos fenómenos de  de fricción. fricción.  Amonton postuló las siguientes tres  tres leyes de la fricción fricción,, estudiando es deslizamiento seco de dos superficies planas:  

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La resistencia causada por el roce solo aumenta o disminuye en proporción a la mayor o menor presión (carga) y no de acuerdo con la mayor o menor área de las superficies. La resistencia causada por el roce es más o menos la misma para el hierro, plomo, cobre y madera en cualquier combinación, si las superficies están recubiertas con grasa de cerdo. La resistencia es más o menos igual a un tercio de la presión (carga).

 

 

Dispositivo utilizado por Amontons para medición de la fricción

 

Amontons creyó que la  la fricción  fricción era predominantemente resultado del trabajo realizado para arrastrar una superficie sobre la rugosidad de otra, o de la deformación o el desgaste de la otra superficie. Varios siglos después del trabajo de Amontons, los científicos creían que la fricción se debía a la rugosidad de las superficies. Amontons encontró un coeficiente de fricción independiente del material, de 0,33 y por tanto también creía en la existencia de un coeficiente de fricción universal.

Henri Gautier (1660-1737)  Hubert Gautier ,  también conocido como Henri Gautier ,  (  Nimes, Nimes,  21 de agosto de 1660  –   París  París  27 de Septiembre de 1737) fue un ingeniero francés, que en 1716, escribió el primer libro sobre la construcción de puentes,  puentes,  Traité des ponts ponts.. Estuvo muy atraído por la ciencia matemática, y se dedicó dedic ó a la astrolo astrología gía judicial. Fue nombrado in ingeniero geniero real y sus su s  primeros encargos fueron en la M Marina. arina. También fue utilizado en varias obras públicas de Languedoc.  Gautier  se formó como médico, acudiendo finalmente a las matemáticas y la Languedoc. ingeniería. Ejerció como ingeniero durante 28 años (desde 1689) de la provincia  Inspecteur des ponts pon ts en Inspecteur de  de Languedoc, Languedoc, hasta 1713, cuando se mudó a París para convertirse en et chaussées  chaussées (inspector de puentes y caminos del reino) en 1716. En 1693, 1693,  Gautier ,   presentó su primera gran obra: Traité de la construction des chemins  chemins  (Tratado sobre las construcciones de carreteras de Francia) (1693). Entre sus principales obras se cuenta su  participación como arquitecto en el el  Coursan Bridge, Bridge, como diseñador en el  el Canal du Midi  Midi y como ingeniero en el  el Vauban Fort. Fort. En 1731 se retiró del ejercicio de la ingeniería.

 

 

Henri Gautier (1660-1737) El 18 de octubre 1685,  1685, Luis XIV de Francia Francia,, mediante el  el Edicto de Fontainebleau Fontainebleau,, revoca Nantes,, que reconoce la libertad de culto para los protestantes, firmado en abril el  el Edicto de Nantes de 1598 por  Enrique IV de Francia. Francia.  Trabajó en el Fuerte Vauban en  en   Nîmes  Nîmes entre 1686 y 1688. En 1689 se convirtió en ingeniero en la provincia de Languedoc. Se convirtió al catolicismo de manos del abad Fléchier, de la diócesis de Nimes, el 28 de junio 1689. Publicó en 1693 el Traité de la construction des chemins (Tratado chemins  (Tratado sobre las construcciones de carreteras de Francia), publicado en Toulouse (siendo el primer tratado moderno). Entre 1689 y 1694, participó en la construcción del puente  puente Coursan, Coursan,  Aude. Desde 1695 hasta Midi  bajo  bajo las órdenes de de  Antoine Niquet Niquet  (en su Traité des 1713, trabajó en  en el Canal du Midi  ponts indica  ponts  indica que los puentes del Canal du Midi, él dirigió la construcción y proyectó arcos ondulados hacia el lecho del río). Después de su segundo matrimonio, el 27 de febrero de 1700, obtuvo el título de Doctor en Medicina y de Ingeniero del Rey sirviendo en la Marina. Sin embargo, el intendente del Languedoc,   Nicolas Languedoc, Nicolas Lamoignon Basville, Basville, lo empleó para la construcción de obras públicas. En 1713 se convirtió en uno de los primeros inspectores generales de Caminos y Puentes y se estableció en París. En 1714, se definieron los inspectores de las intervenciones generales de los puentes y caminos. Gautier fue encargado de las obras viales de la ruta de Brie par  Rosoy Rosoy  y de los trabajos en en  Bourbonne-les-Bains Bourbonne-les-Bains.. En 1716, por razones de d'Orléans,,  redujo el personal Puentes y carreteras. Los economía, el Regente,  Regente, Philippe d'Orléans despedidos de la comisión, el 4 de febrero de 1716 fueron:

 

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Lahite, Inspector General, Gabriel , arquitecto, primer ingeniero, Gabriel  La Guépière, Guépière, Gautier y Fayolle, inspectores.

ponts. Fue el único tratado Henri Gautier en 1716 publicó la primera edición del Traité des ponts. de los puentes, publicó elalde  dealemán  Émiland-Marie Gauthey   en 1809-13. varias ediciones hasta hasta 1768.que Fuesetraducido en 1759. Gauthey En este libro definió Hubo la regla del espesor de una pila entre un cuarto y un sexto de la apertura del arco adyacente. Indica también, que la ataguía necesaria, para permitir la construcción de una pila dentro de un río, debe tener un espesor igual a la altura de agua que debe soportar. Los pilotes a realizar a cada lado de la ataguía deben estar separados uno de otro por tres pies. En 1717 publicó la Dissertation la Dissertation sur l'épaisseur des culées des ponts, sur la largeur des  piles (ensayo  piles  (ensayo sobre el grosor de los pilares del puente, y sobre la longitud de las pilas). En 1716 y 1721, se re-editó en París el Traité de la construction des chemins. chemins . En 1729, se decidió reparar el puente de  de  Compiègne. Compiègne.  Gautier fue responsable de las especificaciones de los trabajos. Sin embargo, se consideró que la reparación sería insuficiente a expensas de un costo significativo. Luego se contrató al inspector Lahite  para hacer un proyecto pr oyecto de reconstrucción total del puente. Se construyó un puente temporal de madera en 1730. El ingeniero  ingeniero  Jean Hupeau Hupeau  dirigió los trabajos, que se completaron en mayo de 1733. Henri Gautier, incapaz de trabajar como contratista se retiró, el 7 de noviembre 1731 por un decreto del Consejo de Estado: " El " El rey fue informado que el señor Gautier, Inspector de  Puente y Caminos de su reino, después de servir en calidad de ingeniero de Languedoc durante veintiocho años, y desde 1716 y hasta el día de hoy, en calidad de inspector general de París, ya no puede soportar el cansancio de un trabajo tan doloroso en el que ha cumplido las funciones con la misma integridad y vigilancia, y Su Majestad ha dispuesto de inmediato dar un testimonio de la satisfacción que tiene de sus servicios de auditoría y de dar empleo a un sujeto capaz de cumplirlas dignamente ... Su Majestad en Consejo ha comprometido y está comprometiendo, en sustitución del Sr. Gautier, y en el citado cargo de inspector de puentes y carreteras del reino, al señor   Pitrou  Pitrou actualmente ingeniero de dichos puentes y carreteras en la generalidad de Bourges ... así concedido y le da el Sr. Gauthier en auditoría de la suma de 2000 libras, cada año, para que ésta le  permita disfrutar de su vida en la forma de fondos de pensiones anual del Es Estado tado sobre los  puentes y carreteras carreteras ...  ... " ponts, Gautier  sentencia sobre la ética del interventor: En su Traité des ponts,

 

 Los contratistas no dudan en enriquecerse a costa del rey o de quienes trabajan para ellos, y los ingenieros, los inspectores de las obras, por el contrario, sólo tienen enalmente la honestidad la que actúan de ser muy  apreciados, y no dudan en considerar primero como a suscon enemigos, cuandoyson infieles. Adicionalmente, en su capítulo sobre los muros de contención, Gautier dice que los suelos  para uso en terraplenes se pued pueden en clasificar como: arena, tierra ordinaria, o arcilla ( glaise  glaise), ), y determinó la pendiente natural de estos suelos en las dos primeras categorías, midiendo el ángulo natural de reposo, al ser amontonados, como 5:3 (31°) para la arena seca limpia y 1:1 (45°) para una tierra recién excavada y en terrones. No hizo pruebas en arcilla, pero afirmó que cuando está bien compactada ejercerá presiones menores que la tierra o la arena. También da los siguientes pesos unitarios: agua 63, 116 arena, tierra 84, albañilería 126 lb/ft³. En la presentación de una teoría para el diseño de muros de contención, parte de la observación de que mientras la tierra se mantendrá en su pie, sin soporte, en su pendiente natural CA (siguiente figura) la función de un muro de contención, es claramente retener la cuña de tierra ABC situada por encima de la pendiente natural.

Teoría de la cuña de Gautier (1717) (en Skempton, 1994)

 

 

  Asumiendo que el muro se ha construido hasta un altura CE. Luego, la altura de la tierra restante por encima de este nivel, reposaría en su ángulo de pendiente natural FG, y por lo tanto, requiere una base que se extiende hasta F, donde EF = ½ BE, y por supuesto la  pendiente JG sería estable si el triángulo EFJ fuera reemplazado por mampostería. Este argumento es el mismo para cualquier nivel entre C y B, por lo que el perfil teórico de un muro de contención es el triángulo BCD en el que CD = ½ BC. En la práctica, el muro debe tener un ancho superior de corona finito, y usualmente se construye con una inclinación de la cara frontal de, por ejemplo, 1/5: 1. Como una regla simple, por lo tanto, el muro puede ser construido con esta inclinación y con la misma sección transversal del triángulo BCD, en otras palabras, el espesor medio del muro debe ser un cuarto de su altura. Gautier dio una tabla de dimensiones del muro, y sigue la regla anterior exactamente para un muro de 20 pies (de 6.096 m) altura. A bajas alturas, sin embargo, aumenta la proporción ancho:altura para permitir el efecto proporcionalmente mayor de las cargas vivas sobre la superficie de soporte y, más bien bien ilógicamente, permite una pequeña disminución en la proporción en muros de mayor altura. En 1721, Henri Gautier publicó un libro con sus reflexiones sobre la la  geología geología   "nuevas conjeturas del globo terráqueo, donde se muestra cómo la tierra se destruye a diario, con el fin de cambiar el devenir de su figura: cómo las rocas, los minerales, los metales y las montañas se formaron, los cuerpos extraños tales como los restos de animales y conchas  son encontrados sepultados, el pronto retorno de los mares, por abismos de mares interiores que circulan bajo la corteza para producir el flujo y el reflujo. Esto muestra el espesor determinado de la corteza, la profundidad de los mares, el gran vacío que ocupa el interior del globo, la altura de nuestra atmósfera y muchas otras dificultades muy curiosas que aún no se resuelven, y de las que no tenemos ninguna razón ". Continúa su explicación: El explicación: El propósito principal de este libro es la Tierra, y la forma en que está compuesta, como la vemos en cualquier momento, y lo que por lo menos sabemos. .... no puedo adelantar nada acerca de la disposición de la Tierra, como lo es hoy, que no se haya probado mediante experimentos o por conjeturas probables, de los que saben que algo pasó de una forma u otra, y no se sorprendan si en alguna parte de Francia, durante un trabajo de excavación se encuentren marcas del mar, en pozos más profundos, en las canteras de piedra, en las minas de carbón, yeso, etc. se están constantemente descubriendo estos depósitos subterráneos con diferentes bancos de piedra, etc. lugares en los que todos conjeturamos que todas estas tierras fueron una vez el fondo del mar. Pero  para entender más fácilmente lo que digo en esta Tesis, abreviando aquí lo qque ue he hecho, he dividido el tema en cuatro partes.  partes.   1.   En la primera, comento cómo cualquier tipo de formaciones rocosas se formaron  sobre la Tierra y en los mares, y cómo se establecieron allí los cuerpos extraños encontrados, o como quedaron enterrados.  enterrados.   

2.  En la segunda, explico cómo la Tierra se compone de una corteza gruesa que  (toesas) de profundidad, incluyendo la profundidad del  sobrepasa las 5390 5390    toesas  toesas mar, que tiene 2390 toesas; que la atmósfera desde la superficie del mar es

 

 

compuesta por vapores suspendidos o nubes, es de 5705 toesas y el resto de la Tierra por debajo de la corteza y el mar, es una gran brecha similar a la de un  globo o de la vejiga, la piel se puede comparar con la corteza de la Tierra, y que  supondría la anulación de 14 pulgadas y media de diámetro, llena de aire infinitamente más sutil, como más agitado, que el que está fuera, y que compone la atmósfera que respiramos sobre la Tierra.  Tierra. 

3.  En la tercera forma que en la del Tierra envuelta en materia etérea,parte, y larepresento forma enlaque giraen alrededor sol, está constantemente  suspendida por el choque de sus rayos, en proporción a su equilibrio, con igual cantidad de materia etérea: la forma de la corteza, aunque sea leve, puede soportar el movimiento de la fuerza central, que la empuja en revoluciones continuas desde  su centro y es sostenida po porr el peso de la atmósfera, que empuja y comprime hacia dentro, hacia su centro : de cómo los mares interiores que se encuentran bajo la corteza se mantienen, así como los de fuera, en una experiencia natural, y cómo los hombres puede caminar sobre la corteza interior, asumiendo que fuera posible que no siempre se dirigieran hacia el centro de la Tierra, de como un Zenith común a todos los seres humanos que habitan este mundo, éste sigue siendo oscuro, en su lugar caminamos hoy en día sobre la Tierra de una manera única con el punto  Zenith exactamente opuesto opues to y diferente. Todavía To davía se puede ver cómo la corteza de la Tierra puede ser deprimida en un lugar, para formar vastos mares, y subir en otro,  para formar montañas.  montañas.  4.   En la cuarta, cu arta, demuestro por nuevas hipótesis, cómo la Tierra podría est estar ar formada en un principio por el Autor de la Naturaleza, como los metales y los minerales se  forman en su interior, como los arroyos y los ríos han sido la causa de la disolución d isolución de la corteza para producir el diluvio que Dios quería usar para reformar a la humanidad, cómo las secuencias de las montañas más altas se conformaron, cómo en tan poco tiempo la marea sube y baja, y los lugares donde se retiró. Todos los  fenómenos más sorprendentes que suceden en la tierra y en los mares, se explican  por medio de estas nnuevas uevas conjeturas, ddee una manera muy fácil y de acuerdo a los movimientos más simples de la naturaleza.  naturaleza.    Pero las pruebas de explicaciones racionales de la formación de la Tierra, no se pueden  separar de la enseñanza de la Iglesia. Ig lesia.  

Publicaciones:  

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Henri Gautier - Traité de la construction des chemins - Toulouse - 1693  Henri Gautier - L'art de dessiner proprement les plans, porfils, elevations geometrales, et  perspectives, soit d'architecture militaire ou civile: avec tous les secrets les plus rares pour faire les couleurs avec lesquelles les ingenieurs representent les divers materiaux d'une place - 1697 1 697  Henri Gautier - Traité des ponts - Paris - 1716  1716  Google Livres  Henri Gautier - Dissertation sur les culées, voussoirs, piles et poussées des ponts - 1717   Henri Gautier - Histoire de la ville de Nîmes et de ses antiquités - 1720  1720 Google Livres  Henri Gautier - Bibliothèque des philosophes et des sçavans tant anciens que modernes - 1723 Google Livres  Henri Gautier - Dissertation sur les projets de canaux de navigation, d'arrosage & pour la conduite des fontaines. 

 

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Henri Gautier - Dissertation sur la conduite des mâts pour les vaisseaux du roi, depuis les forêts où on les abbat jusque dans les ports de mer auxquels on les destine - Paris     Henri Gautier - Dissertaion qui résout les difficultés sur la poussée des voûtes & des arches, à différents surbaissements, sur les piles, les voussoirs, la charge des pilotis, le profil des murs qui doivent soutenir des terrasses, des remparts à telle hauteur donnée que ce puisse être. Paris     Henri Gautier - Traité de l'art de laver les différents desseins qu'on envoie à la cour - Lyon     Henri Gautier - Traité des armes à feu, tant des canons dont on se sert sur terre et sur mer, avec leurs

 proportions, comme des mortiers pour leurs jets de bombes, avec la manière de diriger leur portée Lyon    Henri Gautier - Traité des fortifications; avec l'examen de toutes le méthodes dont on s'est servi  jusqu'alors pour fortifier les les places - Lyon    Henri Gautier - Plusieurs lettres ou nouvelles conjectures sur la peste, & s ur tous les corps animés & inanimés - Paris    Henri Gautier - Nouvelles conjectures sur le globe de la Terre.  

Bernard Forest de Bélidor (1698-1761)  Bernard Forest de Bélidor , nacido en  en Cataluña  Cataluña (España España)) en 1698 y fallecido en en  París  París el el  8 de septiembre  de 1761, fue un septiembre un  ingeniero ingeniero  militar francés.  El soldado  soldado 

Bernard Forest de Bélidor (1698-1761) Hijo del oficial francés Jean Baptiste Forest de Belidor, un oficial de dragones, muerto en España antes de que Bélidor cumpliera los 5 meses, y su esposa, Marie Héber; fue recogido  por su padrino, Fossiébourg, oficial o ficial de de  artillería, artillería, muerto a su vez en 1711. Su viuda se retira a casa de su hermano, Cayot de Blanzy, ingeniero jefe en Montreuil. Montreuil.  Este le hace  beneficiario de su biblioteca y Bélidor le acompaña en sus destinos. destinos .  

 

Ingresa joven en el ejército, partiendo en 1742 como ayudante en la campaña de Baviera, durante la  la Guerra de sucesión de Austria Austria,, bajo las órdenes de  de Philippe Henri de Ségur   y del d'Harcourt.. Sirve más tarde a las órdenes de  de   Príncipe de Conti Conti   en en   Italia  Italia  en duque  François d'Harcourt duque 1744 y después en las Provincias Unidas, donde juega un papel activo durante el sitio de Charleroi. Es nombrado coronel en reconocimiento de sus servicios. Charleroi. Era brigadier del ejército caballero inspector del de arsenal de Parísa ysudemuerte la minas de Francia (desde real, 1758), miembrodedeSan lasLuis, academias reales ciencias de Francia, Inglaterra y Prusia.  El hombre de ciencia y profesor   Bélidor   es nombrado profesor de artillería en la escuela de La Fère  Fère  (Aisne Aisne))  desde la creación de este establecimiento en 1720 e inspector general de minas de Francia. En 1722 entra como alumno en la  la  Academia de Ciencias de Francia, Francia, donde será más tarde asociado libre (1756), Publica en 1725 su Nouveau su Nouveau cours de d e mathématique à l'usage de l'Artillerie et du Génie, Génie, donde aparece por primera vez la palabra sinusoide sinusoide,, Este curso se traduciría al alemán en 1745. Será empleado en todos los cursos de artillería y servirá de referencia en la chaussées .  École nationale des ponts et chaussées.

Fricción intergranular según B.F. Belidor (1729) En 1729 aparece  aparece  La La Science des ingénieurs dans la conduite des travaux de fortification et d'architecture civile, civile,  primera obra de síntesis en esta especialidad, donde son abordados tanto el trazado de la obras como su resistencia, así como el acondicionamiento urbano de Jaucourt   en la las plazas. Esta última parte será copiada literalmente por Louis de Jaucourt Enciclopedia. en   Viena Viena  en 1757. Sobre el tema Enciclopedia. La obra fue traducida al alemán y publicada en de los muros de contención, Bélidor trata de explicitar los fundamentos del reglamento de Vauban sobre las fortificaciones, tomando en consideración los taludes naturales de tierra. Vauban   

En este famoso tratado para ingenieros militares y civiles, civiles , Belidor expone ampliamente el diseño de muros de contención en mampostería. Él adopta la clasificación de Gautier de los tres grupos de material para utilizar en terraplenes y toma para cálculos estándar el caso de la tierra ordinaria con una pendiente natural de 45°. Si la tierra no tiene ninguna fricción, el empuje sobre un vertical relleno horizontal, sería al peso la cuña ABC (de la Figura de muro la Teoría de laconcuña de Gautier), pero losigual suelos realesdetienen algo de

 

resistencia (tenacité (tenacité)) y es razonable considerar el empuje como la mitad del peso. Así Belidor está postulando que

y demuestra que la resultante actúa en el punto del tercio inferior de la altura del muro. No se considera la fricción del muro. El análisis se extiende a muros con sobrecarga inclinada las paredes que llevan un pendiente de pago y a muros con contrafuertes internos o la cara interna inclinada, el principio de diseño equilibrar los momentos del empuje de tierra y el  peso del muro alrededor de la pata, tomando el peso unitario de la mampostería como 1,5 y, a continuación aumenta el espesor del muro un 25%. Belidor dice que este factor de seguridad es particularmente deseable para los muros de muelles y muros de carreteras. Para muros con la cara posterior vertical y la cara anterior inclinada en proporción 1/5: 1, el espesor medio (lo que permite el aumento del 25%) es un tercio de la altura si el relleno es horizontal. Belidor es muy consciente de que este método de diseño implica una buena cimentación. Si el suelo no es duro, se debe utilizar una base con pilas. Varios intentos para abordar de presión tierrassusetratado), hicieron pero durante siguientes cuarenta (a partir los de problemas 1729, cuando Belidorde publicó sin los mostrar mucho avanceaños a la teoría de Belidor .  Este trabajo ha sido ampliamente discutido por Mayniel (1808) en su Traité expérimentale, analytique et practique de la poussée de terres et des murs de revêtement . En su elogio, la Academia de las Ciencias dijo que: « Nunca obra alguna ha merecido más este título: contiene en efecto todos los principios necesarios para poner a todos los ingenieros en condiciones de aplicar en la práctica todos los conocimientos matemáticos que la lectura de la primera obra les ha podido dar. » Publica en 1731 un tratado de  de   balística, balística, Le  Le Bombardier Bo mbardier françois françois   ( El  El Bombardero Bombard ero francés francés), ), seguido en 1737 de su mayor obra  obra   L'arquitectura L'arquitectura hydraulique ,   ,  ou l'art de conduire, d'élever et de ménager les eaux pour les différents besoins de la vie (publicada vie (publicada en cuatro  ),, donde es utilizado por primera volúmenes entre 1737-1753) ( La  La Arquitectura hidráulica ) vez el cálculo integral en la resolución de problemas técnicos y que abarca la ingeniería mecánica, molinos y ruedas hidráulicas, bombas, puertos y obras marítimas. Será todo el  bagaje proporcionado a los ingenieros hasta fin de siglo y obra de referencia ddee los alumnos de la  la École nationale des ponts et chaussées. chaussées .  Edita en 1755 un  Diccionario portátil del  Ingeniero,, que no es más que una compilación resumida y abreviada del  Diccionario de  Ingeniero  Arquitectura de  Arquitectura  de  Augustin-Charles d'Aviler , con algunas partes añadidas. Bélidor   acompañó a Jean-Dominique Cassini  Cassini  y  Philippe de La Hire Hire   en su expedición para medir el meridiano de París los años 1710s. 1710s.    Belidor    fue elde maestro de  de  elegido  Abram  Petrovich Gannibal Gannibal, , etíope favorito de en Pedro el Grande Grande. . En noviembre 1926 fue elegido miembro de la Royal Society. Society. Se casó con la hija o nieta de de Fossiébourg.

 

 

Plano de la obra Arquitectura Hidráulica de B.F. Belidor (1737-1753) La importancia de Bélidor   radica principalmente en su trabajo como pionero de la ingeniería   basada en la ciencia. Él estaba en estrecho contacto con los círculos de la ingeniería Sciences,  y por lo tanto tenía acceso a los últimos conocimientos Académie des Sciences, matemáticos; a través de sus libros y de sus enseñanzas en La Fere, Fere, contribuyó de manera significativa a la difusión de este conocimiento. trató temas detales como los de  balística  balística, , la estabilidad de muros de contención y el el  Belidor análisis estructural  estructural bóvedas.

Principales obras:    

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Sommaire d'un cours d'architecture militaire, civile, hydrolique, et des autres traitez les plus utiles aux ingénieurs et architectes (1720) architectes (1720)   Nouveau cours de Mathématique à l'usage de l'Artillerie et du Génie, où l'on applique les parties les  plus útiles de cette science à la théorie et à la pratique prati que de différents sujets qui peuvent avoir rapport à la guerre (1725) guerre (1725)   La Science des ingénieurs dans la conduite des travaux de fortification et d'architecture civile (1729) civile (1729)   Le Bombardier françois, ou Nouvelle méthode de jeter les bombes avec précision (1731) précision (1731)   Antoine Jombert, Libraire de l’Artillerie & du  Forest de Bélidor, Bernard (1737-1739). Charles- Antoine Génie, à l’Image Notre -Dame. ed (2 vol). Architecture hydraulique, ou l'Art de conduire, d'élever et de ménager les eaux pour les différens besoins de la vie (1796 vie (1796 par Prony, 1819 par Navier edición). à Paris, rue Saint-Jacques.   Dictionnaire portatif de l'ingénieur  (1755)  (1755)  Oeuvres diverses de M. Belidor concernant l'artillerie et le génie (1764) génie  (1764) 

 Jo rundyy, J r. (1719 (1719-17 -1783 83))    J ohn G rund

 

 

John Grundy, Jr. (1719-1783) John Grundy, Jr. (1719-1783) fue un ingeniero civil inglés, que trabajó en una serie Lincolnshire   desde  proyectos de drenaje de canales y obr obras as portuarias. Vivió en Spalding, Lincolnshire 1739. Parte de su legado fueron sus  Report Books Books   ( Libros  Libros de Informes Informes), ), diecisiete volúmenes que contienen las copias de sus informes y otros documentos de apoyo de la mayoría de sus proyectos, que en algunos casos, son los únicos registros supervivientes de grandes proyectos de ingeniería civil en Gran Bretaña. Estos informe permanecieron olvidados por más de un siglo y fueron redescubiertos en 1988. John Grundy era hijo de  de  John Grundy, Sr. Sr.  y Elizabeth Dalton. Su padre era un profesor de matemáticas y agrimensor, que más tarde se convirtió en un ingeniero civil. John nació en Leicestershire,,  donde fue bautizado el 1o de julio de 1719. La el pueblo de Congerstone, Congerstone, Leicestershire familia se mudó a  a  Spalding Spalding   en el sur de  de  Lincolnshire Lincolnshire   en 1739, después de que su padre se convirtió en ingeniero de las obras de drenaje en  en  Deeping Fen. Fen. Se unió a la Sociedad de los Caballeros, diciembre 1739, comenzó a trabajar su primer,  donde proyecto ingeniería conocido eseenmismo año.deEsto fuey por una esclusa en en Pinchbeck  el de drenaje Blue Glen..  Su padre probablemente supervisó el proyecto, y los dos Gowt se unió al  al River Glen ingenieros trabajaron en planes para mejorarlo hasta el  el   río Witham  Witham  en 1743, que si bien no se llevaron a cabo en ese momento, fueron la base para el trabajo posterior. Se casó con Lydia Knipe en enero de 1743, y tuvieron dos hijas, Mary y Lydia, que sobrevivieron hasta la edad adulta, y cuatro niños más que murieron cuando eran bebés. Su esposa murió en 1764, y se casó de nuevo en 1766, con Ann Maud, la viuda del vicario de St. Neots. Permaneció con sede en Spalding para el resto de su vida, y murió allí el 15 de enero de 1783. En su testamento, se aseguró de que su viuda estuviera bien provista, y dejó £ 1.000 a cada uno de sus cuatro nietos. También legó sus libros y manuscritos al Rev. J.G. Thompson, que era su nieto mayor, y más tarde se convirtió en el vicario de la parroquia de Belton,, cerca de de  Grantham. Grantham.  Belton

 

 Ingeniería de las obras  obras   Grundy estuvo involucrado con proyectos importantes en Grimsthorpe entre 1746 y 1752, que incluían una presa de tierra para crear un lago artificial, y volvió allí de forma intermitente durante los próximos 20 años. Entre 1748 y 1764, trabajó como ingeniero para Deeping Fen, que incluyó el mantenimiento del río Welland Welland..  Durante este tiempo, él también participó trabajos dedeconsultoría ganó una buena reputación por) esto. 1762 se convirtió en elenrecaudador impuesto ypredial o territorial ( Land Tax ( Land Tax) en elEndistrito Spalding, que a pesar de que sólo le ocupó durante unas pocas semanas cada año, le ganó más dinero que su sueldo de Deeping Fen. Él renunció a la posición en Deeping Fen en 1764, pero se mantuvo como un consultor. Sus siguientes proyectos incluyeron el esquema de drenaje Holderness, Holderness, la planificación y supervisión de la Louth Navigation  Navigation que abrió sus puertas en 1770, el esquema de Adlingfleet,,  la Driffield Navigation Navigation,,  que también abrió sus puertas en 1770, el drenaje  Adlingfleet drenaje esquema de drenaje  drenaje Laneham  Laneham y el esquema  esquema Weighton de drenaje y navegación, navegación , completado en 1775. Él continuó actuando como consultor para Deeping Fen durante este tiempo, y Hull,,  el más grande de también supervisó la construcción del primero de los muelles en Hull Inglaterra cuando fue terminado en 1778. Después de 1775, estuvo mucho menos activo en el campo de la ingeniería civil, aunque siguió produciendo informes cuando se le pidió. Su mayor logro en este período fue la  producción de sus  Libros de Informes Informes,, alcanzando 12 volúmenes y 4000 páginas, con detalles de todos sus proyectos, a excepción de las obras de Deeping Fen.  Datos    Datos La Ley para autorizar el esquema de Drenaje Holderness fue aprobada casi al mismo tiempo que la esposa de Grundy durante 21 años murió. Él escribió una carta personal a su amigo, el ingeniero  ingeniero  John Smeaton Smeaton,, expresando su tristeza. Menos de dos meses más tarde, los dos hombres visitaron el lugar el 4 de julio de 1764, y produjeron un informe diez días después. Más tarde, Grundy envió los dibujos de trabajo para la esclusa terminal en el Humber   a Smeaton, quien hizo algunas sugerencias y elaboró una lista de materiales. Grundy luego actuó como ingeniero para el proyecto, que incluyó 17 millas (27 km) de una  barrera en banco ( jarillón)  jarillón) para proteger la tierra al este del río Hull  Hull de la inundación generada por este drenaje. John Hoggard supervisó la construcción del banco, mientras que Joseph Page actuó como ingeniero residente para la construcción de la esclusa y desagües, y Charles Tate actuó como agrimensor. Grundy hizo varias visitas para comprobar el  progreso, hasta que el drenaje principal y las compuertas (esclusa) se completaron en octubre de 1767, aunque se siguió trabajando en el banco y drenajes menores hasta 1772,  bajo la supervisión de Hoggard. El esquema de drenaje Laneham cubría un área de unas 10 millas cuadradas (26 km²) entre Burton   en en Nottinghamshire  Nottinghamshire   en la orilla occidental del  del  río Trent Trent.. Grundy Laneham y  y  West Burton fue abordado en diciembre de 1768 porunundrenaje grupo interceptor de terratenientes, y produjo susoccidental primeros  planos en febrero de 1769. Entre ellos a lo largo del borde de la región para enrutar varios cauces hacia a una esclusa en el Trent, un jarillón (banco

 

contra inundaciones) de 7 millas (11 km) para prevenir la inundación del río, y un drenaje Madre con drenajes laterales para dirigir el agua lluvia a otra esclusa. Luego elaboró planos detallados, que sirvieron de base para una ley del Parlamento Parlamento,,  y se quedó en Londres durante marzo y abril de 1769 para garantizar que la ley fuera aprobada. Se desempeñó como ingeniero de los Drainage Commissioners que habían sido designados por la ley, y el  proyecto fue terminado en ma mayo yo de 1772, a tiempo y con un costo de £ 15000. Un cambio en el esquema original su decisión, añadir un siete molino de drenaje Sturton, para elevar el agua del drenajefueMadre hacia el alTrent. Hizo o más visitas alensitio durante el curso del contrato.  Legado    Legado Cuando murió, Grundy dejó sus libros de informes y copias de todos sus informes  posteriores a su s u nnieto. ieto. Fueron comprados por Sir   Joseph Banks Banks,, quien fue presidente de la Royal Society, Society,  en 1793, y los informes sueltos fueron reunidos en cinco volúmenes subsecuentes. La familia Banks conservó los libros hasta 1918, cuando se vendieron en una subasta. Nada más se supo de ellos hasta 1955, cuando el volumen 2 fue obtenido por el Civiles  de un librero en  Instituto de Ingenieros Civiles  en  Londres Londres..  Posteriormente, los restantes 16 volúmenes fueron descubiertos en la biblioteca de la  la  Universidad de Leeds, Leeds, donde habían estado desde 1930. Lord Brotherton los había dado a la universidad como parte de una gran herencia, y fueron hallados en 1988. Además de los informes de Grundy, los volúmenes contienen diagramas cuidadosamente elaborados y planos, junto con copias de las estimaciones, actas de reuniones y otros detalles de sus proyectos. El volumen 2 abarca su trabajo en Grimsthorpe, el volumen 4 abarca el trabajo sobre el  el   río Dee Dee  y los volúmenes 10 y 11 dan los pormenores del sistema de drenaje Laneham. Estos volúmenes son  particularmente importantes debido a que hay muy pocos registros r egistros de estos proyectos. es timates for an ear earth th dam at Grimsthorpe in En 1766, John Grundy publica su Report su  Report and estimates  Lincolnshire. In Surveys ... reports ... and estimates in works of draining, navigation, and other business in engineering , by John Grundy of Spalding, Engineer, pp. 143-151 (Library, Institution of Civil Engineers.). Allí describe como en 1748, un gran lago ornamental, de 32 acres de extensión, se formó sobre la propiedad del duque de Ancaster en Grimsthorpe, mediante la construcción de una presa de tierra. Diseñada por John Grundy, la presa (que aún existe) tenía una altura de 18 pies y núcleo central de arcilla, como se sabe por su informe escrito en 1758. Ninguno de los dibujos originales parecen haber sobrevivido, pero en 1766 las estimaciones producidas Grundy y una sección transversal de una represa a construirse aguas abajo, que añadiría 20 acres extra al lago. Las estimaciones y la sección no tienen fecha, pero hay un informe sobre el sistema de fecha 1766 y un plano, elaborado por Grundy en 1767, mostrando el lago existente y el sitio de la nueva presa propuesta (Binnie, 1976). La presa iba tener una altura máxima de 25 ft., una pendiente ascendente de 3½: 1, un talud de aguas abajo de 2:1, un ancho de cresta de 20 ft, y un núcleo de arcilla de 6 m de ancho (como se muestra en la siguiente Figura).

 

 

Sección transversal de una presa - John Grundy (1766) en Skempton (1994)

 

Los bancos debían ser de tierra apisonada, utilizando materiales disponibles localmente, y el núcleo se especifica como de arcilla 'bien 'bien apisonada y humedecida' humedecida ' después de ser 'templada templada'' (tempered); la arcilla iba a ser traída de un sitio seleccionado a cierta distancia. Grundy admite 2 in/ft de asentamiento, e indica que la altura de la construcción inicial tendría que ser de 29 pies. Estos son los primeros detalles de ingeniería conocidos de una  presa de tierra inglesa, y que probablemente se aplicaron con poca variación a la presa construida en 1748. Una característica especialmente interesante es el muro de núcleo de arcilla. Núcleos de arcilla similares fueron utilizados en las presas construidas por los ingenieros del canal en el siglo XVIII, y los núcleos 'de 'de barro de arcilla', arcilla', generalmente de sección cónica, fueron una característica estándar en las presas de embalse del siglo XIX. La sección transversal y los estimativos de Grundy son un buen ejemplo de diseño racional  basado en la experiencia, la observación y el juicio de la ingeniería sin el uso de análisis, en un período en que el análisis o no existía o tenía insuficiente poder para ser susceptible de aplicación.  Je ean-R n-Ro odolp lphe he Pe Perr rr one nett (170 (1708-1 8-179 794) 4)   J

Jean-Rodolphe Perronet (1708-1794)

 

 

Jean-Rodolphe Perronet  1708,  Suresnes  Suresnes  –    27 de febrero de 1794,  1794,  Paris) Paris)  Perronet  (27 de octubre de 1708,  –  27 fue un arquitecto francés, especializado en ingeniería estructural estructural..  Es conocido por haber realizado numerosas intervenciones de diseño y construcción de  de  puentes. puentes. Una de sus obras Concorde   (1787), denominado inicialmente como puente como  puente de más conocidas es el  el Pont de la Concorde  Luis XV . Publicó unas tablas sobre arcos de puente  puente  que fueron empleadas por los arquitectos de su época.  Nació  en Suresnes, en el seno de una familia acomodada de París, su padre fue miembro de  Nació de Jean la  la  guardia suiza. suiza. Fue aprendiz a la edad de 17 años, en el estudio de arquitectura de   'primer arquitecto arquitecto'' de la ciudad de París. Fue el encargado del diseño y Beausire,,   primer Beausire construcción del gran alcantarillado de París (también denominado la gran cloaca de  París),  París ), las obras de terraplenes y el mantenimiento de los caminos de la  la   banlieue. banlieue.  En el año 1735 es nombrado como sous-ingénieur como  sous-ingénieur (sub ingeniero o ayudante de ingeniero) Alençon,, y un año después (1736) ingresa y posteriormente ingeniero en la generalidad de  de  Alençon al cuerpo de ingenieros de puentes de París, y en este cargo construye la linterna de la  basílica Notre-Dame d'Alençon. En 1747 es nombrado director del cuerpo de diseñadores reales ( Bureau  Bureau des dessinateurs du Roi Roi), ), que también acababa de poner Daniel-Charles Trudaine   a cargo de la producción de mapas y planeo para el reino; y trabajando Trudaine  posteriormente en la afamada  afamada  École des ponts et chaussées, chaussées, que tuvo como sede inicial el hotel Bruant Liberal en París. Perronet   se le encargó la tarea de enseñar a los ingenieros de puentes y de caminos, así A Perronet como de supervisar su trabajo en las généralités las  généralités en  en las que trabajaban. También recibió la dirección de planeación de todos los proyectos de carreteras y el derecho a organizar, dirigir e inspeccionar todo el trabajo en las provincias, en colaboración con los inspectores generales. El Bureau se convirtió en el Bureau el  Bureau des élèves des ponts et chaussées chaussées,, luego en 1775 pasó a llamarse   École des ponts et chaussées. llamarse chaussées. Su fundador, inspirador y maestro,  maestro,   Perronet  Perronet  fue un verdadero   padre verdadero padre espiritual par paraa sus estudiantes  estudiantes  y utilizó un nuevo método de enseñanza que  parece muy mu y contemporáneo a los ojos modernos. moderno s. Durante este periodo de su s u vida, Perronet se hizo amigo y mantuvo correspondencia, con el constructor de puentes suizo Charles Labelye..  Labelye Una política con visión de futuro, que llevó al primer departamento nacional del transporte en Francia, fue iniciada por Enrique IV y Sully al final del siglo XVI. Durante la segunda mitad del siglo XVII, fue reorganizada por Colbert como el  el  Corps des Ingénieurs des Ponts et Chaussées (Cuerpo de Ingenieros de Puentes y Caminos), un grupo de arquitectos e ingenieros del Estado, durante el reinado de Luis XIV. En 1747, inició la  École des Ponts et Chaussées   (Escuela de Puentes y Caminos), la más antigua institución académica en el Chaussées mundo de la educación en ingeniería civil, en el diseño de carreteras y puentes, con Perronet como su primer director. Los primeros estudios teóricos relativos a la estabilidad de los arcos, la transmisión de fuerzas y la forma multi-radio, se llevaron a cabo en la escuela bajo la tutoría de profesores ilustres como: La Hire, Gautier, Belidor, Coulomb, y Méry.

 

Labelye,,  estaba construyendo el En el Reino Unido, un joven ingeniero suizo, Charles Labelye equivalente Inglés de los puentes de Perronet en Francia. En su primer puente, el de Westminster (1750) sobre el Río Támesis, desarrolló el  el  caisson, lo que hizo posible que los cimientos en pilares, pudieran ser construidos en aguas profundas y de flujo rápido. Para resolver un problema que había confundido a los constructores de puentes desde la época romana, Labelye utilizó enormes cajas de madera construidas en la orilla, flotando hasta su  posición, y lentamente hasta el fondo del de río con el peso de los pilares de mampostería colocadoshundiéndolas a cada lado. Quince arcos medio punto, gradualmente disminuyendo en longitud desde el centro y aumentando en un elegante ángulo de caída, se convirtieron en un estándar de alta ingeniería y arquitectura que se destacó durante más de cien años.

Puente de Westminster (Ch. Labelye)

 

Para construir los pilares que sustentan su  su  puente puente de Westminster , Labelye utilizó la nueva técnica. Él tenía un 'caisson' construido para cada muelle, una gran caja de madera que flotaba hasta su posición en el río. El pilar de piedra era construido en su interior y luego el  peso de la mampostería lentamente forzaba el cajón hasta el fondo, hacia un hoyo excavado en el lecho del río. Cuando el pilar se terminaba, los lados del cajón de madera eran retirados. Sólo el fondo se quedaba enterrado bajo el pilar.

 

 

Equipo de excavación del fondo del río (Labelye)

 

Hubo  problemas Hubo  problemas con la ingeniosa nueva técnica de Labelye Labelye.. A un lado del río el estrato es de grava, y allí los pilares quedaron firmes. En el otro lado el estrato es de arena movediza. Incluso mientras que el puente estaba siendo construido, surgieron problemas cuando un  pilar comenzó a inclinarse hacia un lado. El pilar ha sid reconstruido, reconstr uido, pero la debilidad en el diseño es fundamental. En la época victoriana el puente Labelye sería sustituido por el actual puente de Westminster.

Plano del puente de Westminster   

En 1750, Perronet  Perronet fue nombrado  nombrado  inspector general y fue nombrado  premier ingénieur du roi en roi  en 1763, cargo que desempeño por más de treinta años, y se convirtió en un miembro de la asociación de la  la  Académie des Sciences  Sciences  en 1765. Además de sus puentes, entre 1747 y 1791, 2500 km de carreteras fueron construidos o reparados bajo su dirección. También

 

contribuyó con el artículo  Pompe à feu et Épinglier (bomba de incendios) para la  Encyclopédie ou Dictionnaire raisonné des science sciences, s, des arts et de métiers, métiers, publicada desde 1751 hasta 1772, bajo la dirección de Diderot y D'Alembert. En 1772, Perronet Perronet   fue elegido miembro extranjero de la Real Academia Sueca de las Ciencias.. Murió en Ciencias en  París, París, a los 85 años. Fue elegido  elegido  Fellow de la Royal Society Society  en 1788. Caminos  (delimitación de las calles de La calle al lado de la sede de la  la Escuela de Puentes y Caminos VI  y  VII VII)) ahora lleva su nombre y una estatua con su efigie se erigió en la esquina París VI noreste de la L' L'Île de Puteaux, Puteaux,  junto al  al  pont de Neuilly Neuilly   (cuya primera versión en piedra, construido en 1772 y que sobrevivió hasta 1942, fue su obra). 1763, Perronet Perronet  descubrió que el empuje Durante la construcción de un  un   puente  puente en Mantes en 1763,  horizontal de una serie de arcos elípticos, pasa a lo largo de los pilares en los extremos del  puente. Armado con este conocimiento, llevó el puente de piedra de arco a su forma de diseño final con arcos extremadamente planos, que recibieron apoyo durante la construcción con encofrado de madera (cimbra) y fueron montados sobre pilares muy esbeltos, que se ampliaron la vía fluvial para la navegación y redujeron la socavación de la corriente. El resultado fue también estéticamente agradable, el el  Pont de  Neuilly  de   Neuilly de Perronet Perronet,, ha sido llamado el puente de piedra más elegante jamás construido.

Pont de Neuilly después de retirar los soportes centrales (J.R. Perronet)

 

Tenía 80 años cuando comenzó el Pont de la Concorde, originalmente llamado el  Pont  Louis XV , en 1787. A pesar del estallido de la Revolución Francesa, continuó la obra que, fue finalizada en 1791. Sus memorias, memorias, publicadas en 1782, dan una visión completa de su carrera hasta esa fecha. Sus  Sus principales  principales obras  obras fueron:          

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Orléans..  1750-1760 : Puente en  en Orléans 1757-1765 : Puente en Mantes. 1758-1764 : Puente en Trilport. Château-Thierry..  1765-1786 : Puente en  en Château-Thierry 1766-1769 : Pont Saint-Edne en Nogent. 1768-1774 : Puente en  en  Neuilly-sur-Seine. Neuilly-sur-Seine. 

 

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1770-1771 : Pont Les Fontaines. 1774-1785 : Puente en Sainte-Maxence sur l’Oise.  1775 : Puente en Biais-Bicheret. 1776-1791 : Puente en  en  Nemours. Nemours.  1784-1787 : Puente en  en Brunoy. Brunoy.  1786-1787 : Puente en Rosoy. 1786-1791 : Pont Louis XVI, posteriormente renombrado como Pont de la Concorde,, Paris. Concorde

Pont de la Concorde (París, Francia)

 

En su memoria de 12 páginas,  Mémoire sur l'éboulement qui arrive quelquefois a des  portions de montagnes et autres terreins eleves; et sur les moyens de prévenir ces éboulements et de s'en garantir dans plusieurs circonstances (Paris circonstances (Paris (no imprint). Reprinted in Oeuvres de M. Perronet, 2nd edn. Paris: Didot, 1788,pp. 631-643.); Perronet inicia el estudio de ingeniería de la estabilidad de taludes. Los taludes puede existir en suelos naturales, intactos (terre vierge) o en rellenos. Los taludes naturales que han permanecido estables durante mucho tiempo seguirán en esa condición, a menos que se introduzcan cambios. Tales cambios pueden ser originados por: 1.  Sobrecargando la parte superior de un talud, con tierra o una estructura pesada 2.  Por excavación en la pata del talud 3.  Por la infiltración de agua que reduce la resistencia Los cortes pueden hacerse en suelos fuertes intactas, con lados verticales (Perronet debe estar hablando aquí de excavaciones temporales), pero en tierras blandas y arenas secas, los taludes, incluso en masas intactas, adoptarán una inclinación de aproximadamente 30° con respecto al horizonte. Rellenos de tierra que ha sido excavados hace algún tiempo y han perdido gran parte de su cohesión, o la tierra recién removida, que tiene menos cohesión, reposará en ángulos que van desde aproximadamente 35° para los suelos más fuertes (no de 45 ° como se suele

 

afirmar) a alrededor de 30° para arenas y tierra blanda, exactamente como en los taludes naturales, y en ángulos tan bajos como 18° o incluso menos para las arcillas húmedas, aunque la grava gruesa y roca fracturada puede formar taludes de 40-45°. Estos ángulos se aplican a bancos de moderada altura, donde los taludes de borde están aproximadamente alineados. En bancos de gran altura, los taludes tienden a ser cóncavos y reposan que del las Bois recientemente Un ejemplo el terraplénademenores roca de inclinaciones relleno en el valle de la Haie,mencionadas. en la ruta París-Nancy, cones142 ft (43.28 m) de altura y con pendientes promedio de 1½: 1 de la cresta al pie, pero con un  perfil cóncavo, con un seno inverso de 6' 6 ' 8" (2.032 m). Antes de hacer un corte en terreno montañoso, es deseable para investigar la naturaleza del terreno mediante perforaciones (sondeos) y agujeros de barreno (trous ( trous de tariere) tariere) o por apiques (o zanjas); si las capas de arcilla se encuentran inclinadas hacia el corte propuesto, el ingeniero no debe dudar en buscar una ruta más segura. En tales condiciones, los deslizamientos pueden tener lugar, bajo inclinaciones bastante pequeñas. Además, la inestabilidad podría ocurrir aún sin hacer un corte, si el agua penetra en el talud y reduce la fricción. Un buen drenaje es importante, y Perronet describe brevemente dos casos registrados, en Marly en 1758 y cerca de Croix-Fontaine en 1756, donde las medidas de drenaje demostraron su eficacia en la estabilización de deslizamientos en capas de arcilla inclinadas. Cuatro notas deben ser agregadas: 1.  La primera edición de las 'Oeuvres 'Oeuvres de M. Perronet ' se publicó en folio: dos volúmenes en 1782-83 y un volumen suplementario en 1789. La segunda edición de 1788 tiene el texto completo en cuarto con un folio de atlas de placas. 2.  La impresión original de mémoir on éboulements (en éboulements (en la Bibliotheque Nationale) es de 5 julio de 1769. Fue reimpresa en 1788, y también en el suplemento de 1789,  pero sin fecha. Skempton en   Landmarks 'Landmarks on soil mechanics' mechanics ' de 1994, indica: " Estoy en deuda con el profesor Kerisel por mandarme fotocopias del libro de memorias de 1769 y una versión manuscrita (también fechado) de la biblioteca de la Ecole des Ponts et Chausees. El manuscrito tiene ocho dibujos explicativos adjuntos.". adjuntos. ". 3.  Se ha dicho en más de una ocasión que Perronet, en este libro de memorias, es el  primero en describir las superficies de deslizamiento curvas. En realidad se está refiriendo solamente a la curva (cóncava) de la superficie del talud mismo. Esto está claro en el texto y demostrado por uno de los dibujos ya mencionados. 4.  Por lo que podemos aprender de la memoir  de   de Perronet sobre fundaciones en pilas (impresa en los volúmenes de 1782 y 1788) se hicieron sondeos con tubería de varilla de hierro de 2 pulgadas de diámetro, hincada en el suelo. A intervalos de 1  pie a lo largo de longitud de la varilla tenía cavidades o bolsillos, inclinados hacia abajo, con un reborde saliente en su borde inferior; estos rebordes retenían pequeñas muestras de suelo, capturadas al comienzo del retiro del varillaje.

 

Periodo Clásico de la Mecánica de Suelos - Fase I (1776 1856)  Durante este período, la mayoría de los desarrollos desarrollos   en el área de la Ingeniería Geotécnica vinieron de ingenieros y científicos en Francia. En el período preclásico, prácticamente todas consideraciones utilizadas el cálculodedefalla la presión lateral deasumida tierras sobre las muros de contención,teóricas se basaron en unaensuperficie arbitrariamente en el suelo. Desde finales del siglo XVIII, cuando se inician en Rusia los estudios de Técnica de Suelos, Suelos, materia precursora de la Mecánica del Suelo, la evolución de esta ciencia ha tenido un  progreso ascendente. Durante la primera mitad del siglo XIX, los ingenieros franceses, con una superior formación matemática se ocuparon principalmente de establecer la teoría matemática de la elasticidad y abordaban los problemas de mecánica del suelo al estilo de la escuela racionalista francesa, es decir, con un planteamiento riguroso del método matemático. En el primer cuarto del siglo XIX, parece que  que  muchos de los conceptos conceptos  ahora asociados con el principio de esfuerzo efectivo se entendían intuitivamente. Telford utilizó la pre-carga durante la construcción del Canal de Caledonia, en el año 1809, 'con ' con el fin de exprimir el agua y consolidar el barro', barro', y Stephenson utilizó drenes para disminuir la presión de poros durante la construcción del el terraplén de Chat Moss, para la línea del Ferrocarril entre Liverpool y Manchester entre los años 1826 y 1829 "a fin de consolidar el suelo, entre ellas (las ciudades) sobre las que el camino se iba a conformar "(Smiles 1874). En su famoso documento presentado en 1776, el científico francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) utilizó los principios del cálculo de máximos y mínimos para determinar la verdadera posición de la superficie de deslizamiento en el suelo detrás de un muro de contención. En este análisis, Coulomb utiliza las leyes de la fricción y la cohesión de los cuerpos sólidos. En 1820, casos especiales de trabajo de Coulomb, fueron estudiados  por el ingeniero francés Jacques Frederic Francais (1775-1833) y el profesor de mecánica aplicada francés Claude Louis Marie Henri Navier (1785-1836). Estos casos especiales estaban relacionados con rellenos inclinados y rellenos que soportan sobrecarga. En 1840, Jean Victor Poncelet (1788-1867), un ingeniero militar y profesor de mecánica, extendió la teoría de d e Coulomb, proporcionan proporcionando do un método gráfico para determinar la magnitud del empuje lateral de tierras sobre muros de contención verticales e inclinados con superficies de rotura del terreno arbitrariamente poligonales. Poncelet fue el primero en utilizar el símbolo Ø para el ángulo de fricción del suelo. También proporcionó la primera teoría de capacidad portante última para cimentaciones superficiales. En 1846, el ingeniero Alexandre Collin (1808-1890), proporcionó los detalles para deslizamientos en taludes de arcilla, cortes movilizada y terraplenes. Collin afirmó que en todos los casos profundos la falla se produce cuando la cohesión es superior a la cohesión

 

existente en el suelo. También observó que las superficies reales de falla pueden aproximarse a arcos de cicloides. El final de la Fase I del período de la mecánica clásica del suelo está generalmente marcado  por el año de la primera publicación de William John Macquorn Rankine (1820-1872),  profesor de ingeniería civil en la Universidad de Glasgow. Este estudio presentado en 1857, proporcionó unadenotable sobre la presión de de latierras equilibrio de las masas de tierra. La teoría Rankineteoría es una simplificación teoríaydeel Coulomb. En resumen, el primer enfoque racional para el cálculo de empujes sobre muros de contención fue formulado por Coulomb (1776), un famoso científico francés. Propuso una teoría en 1776 llamada " La Teoría Clásica de presión de Tierras Tierras". ". Poncelet (1840) extendió la teoría de Coulomb, presentando un elegante método gráfico para encontrar la magnitud de la presión de tierras sobre muros de contención. Más tarde, Culmann (1875) dio a la teoría de Coulomb-Poncelet una formulación geométrica, proporcionando así el método con una base científica amplia. Rankine (1857) un profesor de Ingeniería Civil en la Universidad de Glasgow propuso una nueva teoría de presión de tierras, también denominada Teoría Clásica de Presión de Tierras. Tierras. harr le les-A s-Augu ugust stii n de C oulom ulomb b  C ha

 En 1773, Coulomb formuló la "teoría " teoría de la cuña" para determinar la presión de tierras para suelos cohesivos y friccionantes y la presentó a la  Academie Royale des Sciences en un documento titulado "Essai sur una aplication des regles de Maximis et Minimis a quelques problemes de statique, relatifs a l'Arquitecture".  En un capítulo de este ensayo, Coulomb trata acerca de la determinación del empuje lateral aplicado por el terreno sobre una estructura de contención. Esta determinación es el paso más importante en su dimensionamiento. El trabajo de Coulomb es aún hoy, en una de las bases principales de los métodos corrientes de dimensionamiento de muros de

 

contención y a la luz del reciente desarrollo de la Mecánica de Suelos, el modelo idealizado por Coulomb continua siendo ampliamente utilizado.  utilizado.   Nació en Angouleme el 14 de de junio de 1736 en Francia y murió en París el 23 de agosto a gosto de 1806. Se recuerda por haber descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. En su honor la unidad de carga eléctrica lleva el nombre de culombio (C). Entre otras dentro teoríasdey la  estudios se lededebe la. teoría de la  la  torsión recta  recta y un análisis del falla suelos. del terreno la  Mecánica suelos educación,, su familia se trasladó a París y entró a estudiar Después de recibir su  su primera  primera educación en el Collège Mazarin, donde recibió conocimientos humanísticos y una muy buena buen a formación en matemáticas, astronomía, química y botánica. En esta etapa de su educación, la familia de Coulomb pasó por una crisis. A pesar de que su  padre gozaba de una buena situación económica, hizo algunas especulaciones financieras, no muy afortunadas, que le hicieron perder todo su dinero, trasladándose a Montpellier. Aunque su madre permaneció en París, Coulomb debido a sus desavenencias con ella, relacionadas con la elección de la carrera que debería seguir, dejó París y se marchó a Montpellier a vivir con su padre. Por esa época el interés de Coulomb se centró  principalmente en las matemáticas y la astronomía. Eligió ser ingeniero militar, y en 1760, a la edad de 24 años fue aceptado en la École du Génie en Mézières, una escuela militar de Francia. Salió de allí con el grado de teniente, y durante los siguientes veinte años después de su graduación, fue destinado a muy diversos lugares, estando siempre involucrado en proyectos de ingeniería, diseño de estructuras, fortificaciones, puentes mecánicos y en muchas otras áreas. Su primer destino fue Brest,  pero en Febrero de 1764 fue destinado a La Martinica, en las Indias Occidentales, donde  permanecería hasta 1772. Pero La Martinica por entonces, era víctima de constantes ataques de barcos extranjeros hasta que finalmente, en 1762, la isla fue capturada por los ingleses. Sin embargo, después del tratado de Paris la isla volvió a soberanía francesa. Los franceses trataron entonces de hacer de la isla un lugar mas seguro, para lo cual encargaron a Coulomb la construcción de un nuevo fuerte: Fort Bourbon. Este trabajo le llevó hasta 1772. En ese periodo mostró el lado práctico de sus aptitudes como ingeniero, pero sus experiencias jugarían un papel más relevante posteriormente en los trabajos teóricos que escribió sobre mecánica. Cuando volvió a Francia comenzó a escribir importantes trabajos sobre mecánica aplicada, y presentó su primera memoria a la Academia de Ciencias de Paris en 1773: Sur une application des règles, de maximis et minimis à quelque problèmes de statique, relatifs à l'architecture.. l'architecture Quizá el trabajo más significativo desde el punto de vista matemático que hizo Coulomb, fue utilizar el cálculo de variaciones para resolver problemas de ingeniería. Esta memoria fue altamente valorada por la Academia de las Ciencias y como consecuencia de ello, fue nombrado corresponsal de Boussot en 1774.

 

  Desde Bouchain, donde estaba destinado, fue enviado a Cherburgo, y mientras permaneció allí escribió una famosa memoria que presentó para el premio de la Academia de las Ciencias en 1777. En este trabajo inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de la atracción eléctrica y magnética. Gracias a este invento, Coulomb pudo formular mas tarde la conocida ley de Coulomb. En 1779 Coulomb fue destinado a Rochefort para colaborar en la construcción de otro fuerte. Durante ese tiempo, Coulomb llevó a cabo sus investigaciones de mecánica, utilizando astilleros Rochefort para sus experimentos. Sus estudios le llevaronlos a escribir sude mejor trabajocomo sobrelaboratorio el rozamiento: Théorie des machines simples, simples, con el cual ganó el gran premio de la Academia de las Ciencias en 1781. De hecho, esta memoria cambió la vida de Coulomb. Fue elegido para la sección de mecánica de la Academia, y se trasladó a Paris donde ocupó un puesto permanente. Desde entonces, Coulomb no aceptó nunca más ningún proyecto de ingeniería, aunque continuó como asesor en estas materias. Desde entonces, dedicó su vida más a la física que a la ingeniería. Compartió el primer premio de la Academia por su artículo sobre las brújulas magnéticas y recibió también el primer premio por su trabajo clásico acerca de la fricción, un estudio que no fue superado durante 150 años. Coulomb es acreditado como la primera persona en usar la mecánica para resolver los problemas del suelo. Como miembro de la French Royal Engineers, estaba interesado en la protección de las antiguas fortalezas, cuyas murallas colapsaban fácilmente ante el fuego de cañón. Escribió siete tratados importantes sobre electricidad y magnetismo, que presentó a la Academia de las Ciencias entre 1785 y 1791. En estos trabajos desarrolló una teoría de la atracción y de la repulsión entre cuerpos de la misma y distinta carga eléctrica respectivamente. Demostró la ley del inverso de los cuadrados para tales fuerzas y examinó los conductores perfectos y los dieléctricos. Sugirió que no había un dieléctrico perfecto,  proponiendo que cada sustancia tiene un umbral sobre el cual se podría conducir electricidad. Estos trabajos establecen que la acción a distancia entre cargas eléctricas es similar a la teoría de la gravitación de Newton basada en la acción a distancia entre masas. En 1785 estableció la ley que ha quedado unida a su nombre, la llamada ley de Coulomb, que

 

establece que la fuerza de repulsión o atracción entre dos cargas eléctricas es directamente  proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. Aunque sus trabajos sobre electricidad y magnetismo fueron los más importantes de Coulomb, constituyen solo una pequeña parte del trabajo que desarrolló durante este  periodo. Entre 1781 y 1806 presentó a la Academia veinticinco memorias. Durante este tiempo Coulomb trabajó estrechamente con Charles Bossut, Jean Charles de Borda, Gaspard de Prony y Pierre-Simon Laplace. Coulomb murió el 23 de agosto de 1806 en París. La unidad de carga eléctrica, el culombio, lleva este nombre en su honor. El nombre Charles Augustin de Coulomb está grabado en una de las 72 placas que Gustave Eiffel colocó alrededor del primer piso de la famosa torre de Paris, como homenaje a los científicos más importantes de Francia. Amontons,, Coulomb   Coulomb añadió una propiedad más más::  A las  las leyes de fricción de Amontons Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad.   velocidad. Para proteger las fortalezas de los ataques de artillería, se colocaban terraplenes inclinados de tierra, delante de las murallas. El enemigo tenía entonces que cavar un túnel por debajo del macizo de suelo para atacar la fortaleza y así, se convertía en un blanco fácil.

La masa de suelo apoyada sobre la muralla, aplica una fuerza lateral al muro que podría hacer que se vuelque o podría causar que se aleje de la masa del suelo (se desplace hacia afuera). Coulomb  intentó determinar el esfuerzo lateral actuante, para poder evaluar la estabilidad Coulomb  de la muralla. Entonces postuló que una cuña de suelo ABC fallaría lo largo de un plano de deslizamiento AC, y que la cuña generada empujaría la muralla alejándola, o la volcaría a medida que se desplaza sobre un plano de deslizamiento.

 

  El movimiento de la cuña a lo largo del plano de deslizamiento, sólo se produciría si se supera la resistencia del suelo, a lo largo de dicha cuña. Coulomb asumió que la resistencia del suelo es proporcionada por la fricción entre las partículas y el problema se convirtió en el de una cuña deslizándose sobre un plano rugoso (friccionante).

Modelo de Análisis utilizado por Coulomb (Muni Budhu. 1999) Coulomb observó que, en la falla, se forma un plano de deslizamiento distinto detrás de un muro de contención que se desliza y sugirió que el esfuerzo cortante máximo sobre el plano de deslizamiento, para fines de diseño, era la suma de la cohesión del suelo c, y la fricción σ Tan Ø , dónde σ  es  es el esfuerzo normal sobre el plano de deslizamiento y Ø  es  es el ángulo de fricción del suelo. Coulomb Coulomb  definió tácitamente un criterio para la falla de los suelos. Hoy en día, este criterio de falla de Coulomb y su método de análisis siguen prevaleciendo. En 25 años, presentó 25 artículos a la Academia sobre electricidad, magnetismo, torsión y aplicaciones de la balanza de torsión, así como varios cientos de informes sobre ingeniería y proyectos civiles.

Teoría de Coulomb

 

Aprovechó plenamente los diferentes cargos que desempeñó durante su vida. Por ejemplo, su experiencia como ingeniero lo llevó a investigar la  la resistencia de materiales materiales  y a determinar las fuerzas que afectan a objetos sobre vigas, contribuyendo de esa manera al campo de la mecánica estructural. Otro aporte es la llamada Teoría de Coulomb para  presión de tierras tierras,, publicada en 1776, la cuál enfoca diferente el problema de empujes sobre muros y lo hace considerando las cuñas de falla, en las que actúa el muro, además

 

toma en cuenta el ángulo de inclinación del muro y del suelo sobre el muro de contención. También hizo aportaciones en el campo de la ergonomía.

Presión Activa de Coulomb

 

Presión Pasiva de Coulomb

 

Coulomb murió en 1806, cinco años después de convertirse en presidente del Instituto de Coulomb  Francia (antiguamente la Academia de Ciencias de París). Su investigación sobre la electricidad y el magnetismo permitió que esta área de la física saliera de la filosofía natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta. La historia lo reconoce con excelencia  por su trabajo matemático sobre la electricidad conocido como "Leyes "Le yes de Coulomb". Coulomb fue el primero en introducir el concepto de resistencia al corte del suelo conformada por dos componentes: cohesión y fricción interna. interna.

 

 

Polígono de Fuerzas de Coulomb para Suelos Friccionantes y Cohesivos

 

Alec W. Skempton, en su artículo  Landmarks  'Landmarks in Soil Mechanics Mechanics''  de 1981, respecto del importante trabajo de C.A. Coulomb,  Essai sur une application des régles de maximis et minimis á quelques problémes de statique, relatifs á l'architecture  l'architecture   (Mem. Acad. R. Sci., vol. 7,pp. 343-382) efectuó el siguiente análisis. Coulomb leyó su documento a la Academia el 10 de marzo y 2 de abril de 1773. Fue arbitrado, un fundamental año más tardeenporlaBossut y publicadocivil, en 1776. Una contribución importancia cienciay Borda, de la ingeniería el trabajo trata sobre de la resistencia al corte de mampostería y de los suelos, la presión de tierras, la estabilidad de los arcos y la resistencia de las vigas. Los puntos principales de la mecánica de suelos son los siguientes. (i) Coulomb presenta la idea de que la resistencia al corte S, que puede ser desarrollada en un área de una mampostería o en el suelo, en la que la fuerza normal es N, es la suma de la cohesión y un componente de fricción

donde c   es la cohesión (no direccional) por unidad de área y 1/n, es el coeficiente de fricción interna. (ii) También introduce el principio de la búsqueda de una superficie de deslizamiento crítica, utilizando la ecuación (1), lo que da (por ejemplo) el empuje máximo en un muro de contención o la resistencia a la compresión mínima de una columna. En general, la superficie de deslizamiento en la que tiene lugar el cizallamiento o cortante, puede ser curva, pero en los problemas analizados en el documento se asume por simplicidad como  plana. (iii) A continuación, muestra que la resistencia a la compresión Q de una columna corta vertical de área de sección transversal A es

 

  donde la falla ocurre por cizallamiento a lo largo de un plano inclinado un ángulo α respectoa a la horizontal y

(iv) Para un material puramente cohesivo (con 1/n 1/ n = 0), α = 45 ° y 

(v) Utilizando los principios (i) y (ii), Coulomb encuentra que en una condición de equilibrio límite, el relleno de tierra detrás de un muro de contención vertical de altura H, falla sobre un plano inclinado respecto a la horizontal a este mismo ángulo α, y el empuje

total Pa  sobre el muro es

(vi) Además, la presión unitaria a la profundidad z es

(vii) Integrando el momento de la presión Pa dz alrededor de la base, entre los límites z = 0 y z = H, el momento de volcamiento en el muro, resulta ser

(viii) El ángulo α no es la pendiente natural del relleno en tierra, como todas las

investigaciones anteriores habían asumido, y es independiente de la cohesión. (ix) Si Pa = 0 en la ecuación (5), la altura límite de una cara de suelo sin soporte vertical (altura crítica), crítica), es inmediatamente obtenida

 

  (x) En el análisis anterior, la superficie superior del suelo o tierra de relleno, es horizontal. Para ilustrar los resultados numéricamente, Coulomb toma la pendiente natural de un relleno apuntalado, 45°como (es decir, n = 1desiseguridad. c = 0) y, A al continuación, igual que Belidor, aumentadeel tierra anchorecién del muro en un 25%, un factor llega a la regla práctica para la estabilidad contra el sobre-giro (o volcamiento), de que para un muro con una inclinación de la cara frontal de 1/6:1, el ancho superior debería ser H/7, y  por lo tanto, el ancho medio (a media altura), es un poco menos men os de 0,25 H. (xi) Comprende, sin proceder al análisis, la existencia de presión pasiva si el muro es  presionado contra contr a la tierra. Debe ser ma mayor yor que ½ γH², así como la presión activa debe ser menor que esta presión de fluido. (xii) Por último, Coulomb aborda el efecto de la fricción del muro y deriva expresiones  para la presión activa en términos del ángulo del plano de deslizamiento y para este es te mismo ángulo (que es bastante menor que α  sin fricción del muro). En su notación ambas expresiones son incómodas, pero si sustituimos tan Ø = 1/n, y por simplicidad tomamos c = O, se obtiene la ecuación (9) que se indica en la siguiente Figura.

Resultados en términos de Ø y ε = 45° - Ø/2. Coulomb (1776)

 

En un ejemplo numérico, tomando n = 1 y c = O y la fricción del muro como igual a la fricción interna, Coulomb encuentra que la componente horizontal de la presión de tierras (Pa cos δ) es 0.125γ H²/2. Esto, indica Coulomb, es demasiado bajo para el diseño, ya que la fricción del suelo sobre la mampostería no es tan grande como la fricción interna. También el agua puede percolarse en el relleno, reduciendo su fricción interna y, aún con disposición de drenaje, ejercer cierta presión hidrostática sobre el muro. Por lo tanto, en la práctica, regresa a la un cuarto deconclusión su altura. de que los muros deben tener un ancho medio de aproximadamente Incluso hoy en día, el documento de Coulomb no es fácil de leer. En el momento de su  publicación, la originalidad de su razonamiento, las dificultades de la notación y la entonces extraordinaria conclusión de que el plano de deslizamiento era mucho más  pronunciado que la pendiente natural, dificultó el reconocimiento de su importancia fundamental. Woltman   (1753-1837), en su La sustitución de tan βn = 1/n, fue hhecha echa por po r Reinhard Woltman  'Beyträgezur hydraulischen Architectur ',', vol. 3 (Göttingen, 1794) y es él quien primero  Beyträgezur  presenta la siguiente expresión familiar (si c = O)

Un paso más hacia la aceptación de la teoría de Coulomb fue la publicación de  Recherches  'Recherches  sur la poussée des terres' terres ' (París, 1802) por G. CM. CM.  Riche de Prony Prony  (1755-1830),  (1755-1830),  director  de la Ecole des Ponts et Chaussées  Chaussées   y profesor de mecánica en la Ecole Polytechnique. Él introdujo el parámetro η  η, donde tan η  = n de Coulomb. Así η = 90 - Ø y con un relleno horizontal y sin fricción del muro, el plano de deslizamiento está inclinado a ε  = η/2 respecto de la cara posterior del muro, es decir, el plano de deslizamiento biseca el ángulo entre el muro y la pendiente natural si c = 0. En la Figura anterior, las diversas soluciones obtenidas por Coulomb se dan en términos de Ø y ε. Ir a: Coulomb's memoir on statics: an essay in the history of civil engineering - Libro escrito por Jacques Heyman, Charles Augustin Coulomb 

 Jo ohn R enn nnii e (1761-1821)   J

 

   En 1785, proyectó la cimentación de la Fábrica Albión sobre los bancos arenosos del río Támesis, que consistió en una balsa de mampostería a una profundidad tal que el peso de la estructura era igual al del suelo excavado. Con esta idea se anticipa en más de un siglo a una de la técnicas modernas de la Ingeniería de Cimentaciones: las cimentaciones compensadas.  Fue un ingeniero civil escocés que diseñó numerosos puentes, canales y puertos. Trabajó en  problemas de drenaje, en la construcción de los puentes de Waterloo y de Londres, y en obras marítimas, como los muelles de atraque de Londres o el rompeolas de Plymouth. En estas estructuras concibió cajones huecos que repartían la carga sobre una gran base para no sobrecargar los suelos blandos sobre los que se apoyaban.

 Nació en Escocia en el condado de East-Lothian, East-Lothian,  el 7 de junio de 1761 y murió el 4 de octubre de 1821. Entre sus principales obras se encuentran:

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El muelle o espolón de Plymouth. El puente de hierro de Southwark. El puente de Waterloo. Los diques de Londres. El canal de Lancaster. Los Arsenales reales de Portsmouth, Chatam y Sheernes.

También dejó escritas algunas obras como las siguientes:

 

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Report by Jhon Rennie, Engineer, respecting the proposed railway, Edimburgo, M. Anderson, 1824. Interesting particular relative to that great national, Devon, 1821. Reports as to the Wisbech Outfall, Londres, 1814.

Es importante considerar que la contribución de los ingenieros ingleses, resolviendo los  problemas por el mé método todo experimental, fue muy importante también. Inglaterra era el país que estaba a la cabeza del desarrollo debido al adelanto cronológico de su Revolución Industrial. Una de las manifestaciones más importantes de la misma fue la construcción del ferrocarril. Esta nueva forma de transporte, a diferencia de los carruajes tirados por caballos, implicaba soportar cargas muy grandes y resolver los problemas de movimientos de tierras inherentes a la ejecución de los trazados ferroviarios que, al imponer pendientes muy pequeñas, obligan a cortes (desmontes) y terraplenes muy importantes. Los ingenieros ingleses no tenían una gran formación científica, a diferencia de sus colegas franceses, y para abordar los problemas preferían el método experimental. Los resultados de sus ensayos no contribuyeron mucho al desarrollo de la teoría general de la Mecánica del Suelo, pero fueron muy útiles para los ingenieros "al " al pie de obra" obra" (o residentes de obra), dando respuestas inmediatas a sus problemas.  J  Je ean-H n-He enri M Ma aynie niell (176 (1760-1 0-180 809) 9) 

Comenzó su carrera en la École des Ponts et Chaussées, pero fue transferido a los ingenieros del ejército en 1792, ascendió al rango de Chef de Bataillon, y murió en España durante la Guerra Peninsular (información a través de Armand M. Mayer Archives du Genie).

 

Algunas pruebas de empuje de tierras se llevaron a cabo en el siglo XVIII, y fueron descritas por Mayniel quien en su 'Traité expérimentale, analytique et practique de la  poussée de terres terr es et des murs de revêtement ', publicado en 1808, no escatimó esfuerzos en el descubrimiento de trabajos impresos y recuentos manuscritos de tipo teórico y experimental en este tema. Pero las primeras pruebas realmente significativas fueron hechas  por él en 1806 y 1807, usando el aparato mostrado en la siguiente Figura. La caja de madera, de 3 m de largo, 1,5 m de ancho y 1,5 m de alto, tiene una puerta con bisagras abajo en un extremo.

Antes de hacer una prueba el recipiente de madera M, se llena con agua y se coloca suficiente peso en este, para resistir la presión lateral sobre la puerta, producida por la arena o la tierra de relleno en la caja. Entonces se deja correr el agua del recipiente M hasta que la  puerta cede y se desarrolla una superficie de deslizamiento en el relleno. Habiendo observado el movimiento de la puerta y el afloramiento del deslizamiento, la puerta se fija y se retira el puntal K. Por medio de una cuerda, una polea y un dispositivo de escala, se mide la fuerza requerida para deslizar M y esta es, por supuesto, igual a la componente horizontal de la presión de tierras en la puerta cuando se produce la cedencia (yielding). Las pruebas se realizaron en la tierra suelta y compactada ligeramente inclinada, en tierra mezclada con grava, y en arena suelta, a nivel con la parte superior de la caja o con una sobrecarga de talud, y el puntal se colocó a diferentes alturas por encima de la bisagra. A  partir de estas est as últimas pruebas, Ma Mayniel yniel constató que el centro de presión estaba localizado en el punto tercio inferior, al menos para los materiales sueltos. En las pruebas en relleno de tierra ligeramente inclinado, el plano de deslizamiento estaba inclinado a aproximadamente 62° respecto a la horizontal y la presión activa desarrollada bajo la parte superior de la  puerta, se había movido aproximadamente 10 cm. Skempton analiza en su trabajo, sólo las pruebas en tierra suelta y arena, sin sobrecarga. Para aquellos materiales, la pendiente natural y el peso unitario, y la presión de horizontal de tierras (P cos δ) por metro de ancho, se dan en la Tabla a continuación, junto con los cos δ. valores ½ γH ² y P cos δ / ½ γH ² = K cos

 

 

Resultados de las pruebas de presión de tierras de Mayniel (1808) Los valores de K cos δconcuerdan casi exactamente con la teoría de Coulomb, dada por la ecuación (9) en la Figura de sus experimentos, presentada a continuación, si βn = δ = Ø. Sin embargo, en el admirable aparato de prueba de Mayniel, el ancho de la caja es demasiado  pequeño (en comparación con su altura) para evitar apreciable fricción lateral. Si, por ejemplo, el empuje horizontal medido es tan bajo como en un 10%, debido a este efecto, los valores resultantes corregidos de K cos δconcuerdan estrechamente con la teoría de Coulomb con δ = (2/ (2/3) 3) Ø. Sin embargo, debe hacerse hincapié en que Mayniel sólo indica cómo se puede obtener la ecuación (9), sin derivar una solución. Por otra parte, mediante un procedimiento que Skempton no pudo entender, deduce coeficientes de fricción interna considerablemente menores que tan βn. Este error lamentablemente reduce la importancia de su contribución,  pero las propias pruebas siguen siendo un valioso registro.

Empuje de Coulomb

 

Thomas Telford (1757-1834)  

 En 1810, junto al también ingeniero civil William Jessop, Thomas Telford   ha contribuido  contribuido  de manera significativa a los aspectos prácticos de Mecánica de Suelos e ingeniería  geotécnica a través de sus trabajos de d e campo como el Canal Caledonian.  Caledonian. 

 

   Nació el 9 de agosto 1 757 en Lengón, 1757 Escocia y falleció el 2 de primer septiembre de 1834. 183 4.deFue un ingeniero inglés, deconstructor de puentes, puertos y canales; presidente la Asociación Británica de Ingenieros Civiles, en 1820. Sus investigaciones le llevaron a desarrollar una modalidad de pavimentos, lo que hoy en día en la evolución de esos pavimentos permite crear carreteras que perduren por temporadas largas.  J  Je ean  –  Vi  V i ct cto or P onc once ele let  t  

 En 1840 Poncelet presentó su desarrollo de una  solución gráfica para la teoría de la cuña ddee Coulomb para la determinación directa de la  superficie de falla y las presiones de tierra activa y pasiva.  pasiva.  

 

  Poncelet  (1 de julio de 1788, Metz  –  22 Jean-Victor Poncelet    22 de diciembre de 1867, París) fue un matemático e ingeniero francés que hizo mucho por recuperar la geometría proyectiva (o descriptiva). Estudió en la Escuela Politécnica y en la Academia Militar de su ciudad natal. Fue oficial del ejército de Napoleón y participó en la campaña contra Rusia, y entre 1813 y 1814 estuvo preso en la prisión de Saratoff, después de haber sido dado por muerto durante la retirada de Moscú. Sus descubrimientos matemáticos más importantes, que habrían de renovar la geometría  proyectiva, fueron fuer on gestad gestados os precisamente durante los dos años de d e caut cautiverio. iverio. En ambientes matemáticos se oye decir con frecuencia que la geometría proyectiva moderna nació en la  prisión de Saratoff. Se le considera fundador de la geometría proyectiva, junto con M. Chasles y C. von Staudt.

Método de Poncelet

 

Al volver a Francia, aprovechando los pocos ratos libres que le dejaban sus funciones como ingeniero militar, se dedicó a poner por escrito y dar a conocer sus descubrimientos, pues en esos días, los matemáticos franceses se ocupaban principalmente de resolver problemas fisicos por aplicación de las matemáticas. Sus aportaciones son muy diversas en los campos de la Mecánica, la Dinámica, etc. En el campo de la Mecánica del Suelo, estudiando la estabilidad de muros, estableció un método gráfico para encontrar la tensión máxima sobre el muro. En 1831 fue elegido miembro de la Academia de Ciencias, para ocupar el sillón que el fallecimiento de Laplace había dejado vacante, aunque por razones políticas tardó en aceptar el ofrecimiento. Murió en 1867. figuras  Reviste especial importancia su obra Tratado de las propiedades proyectivas de las figuras  (1822). También fue autor de un interesante tratado de mecánica física.

 

 

Construcción de Rebhann-Poncelet

 

El método propuesto por Poncelet es una fácil forma de obtener el empuje sobre un muro, que consiste en determinar, una vez conocidos (como en todos los demás métodos) los valores de φ  y δ, obtener el plazo de deslizamiento; una vez hallado este plano se obtiene rápidamente el empuje activo. R ob obe er t Ste Stephe phenson nson 

 En 1838, compañías contribuyó de al ingreso de la primera línea de tren a Londres. Trabajó en las  primeras ferrocarril, incluyendo la línea de Birmingham, la primera en

 

entrar en Londres. Como ingeniero de estructuras participa en la construcción del primer  puente de ferrocarril sobre el río San Lorenzo Lo renzo en Montreal.  Montreal.   Nació en 1803 y murió en 1859. 18 59. Único hijo de de   George Stephenson  Stephenson  (1781-1848), ingeniero civil y mecánico autodidacta, y beneficiario de un punto de partida cultural muy superior al de su padre, fue su más directo colaborador. Al regreso de un viaje a Colombia hizo notables mejoras en las locomotoras que la empresa familiar fabricaba y fue nombrado ingeniero jefe de la  London and Birmingham Railway Railway.. En este puesto dirigió importantes trabajos como la excavación enBlisworth y el túnel de Kilsby. También la línea férrea de Newcastle a Berwick, y cruzó el río Tyne con un puente de seis arcos utilizando el recién inventado martillo de vapor de JamesNasmyth para los cimientos. Construyó el diseño tubular creado por su padre en Menai Strait, llamado Britannia Bridge, con gran éxito. Su padre, trazó y construyó la línea de Liverpool a Manchester en 1830, sobre zonas  pantanosas que requirieron levantar numerosos numer osos puentes.

Puente Britannia sobre el Menai Strait  Strait  en 1852

 Alexa ndrr e Col Collin lin   Alexand

 

 El  p  pre recu curso rsorr de la mecánica cánica de sue suelo loss , realizó en 1846, las primeras medidas de la resistencia al esfuerzo cortante de suelos saturados sin drenaje,  ydelos primeros estudiosuna sobre des deslizamientos lizamientos de taludes, durante Francesa la construcción del ca canal nal Borgoña. Presentó memoria sobre el tema a la Academia de Ciencias que  fue rechazada debido a la oposición de Poncelet, Ponc elet, que no se dio cuenta de la profundidad de  su planteamiento, sólo alcanzada 60 años más tarde por los trabajos de la Comisión Geotécnica de los Ferrocarriles Sueca.  Sueca.  Alexandre Collin nació en 1808, en Francia, cerca del nacimiento del Sena, en la provincia de Aube, hijo de un empresario de la construcción. Al salir de la École Polytechnique, entró en el Corps Royal des Ponts et Chaussées (Real Cuerpo de Puentes y Caminos). En 1833, a la edad de 25 años, fue adscrito a la labor que se lleva a cabo en el punto de separación del Canal de Borgoña (Côte-d'Or), cerca de la región donde nació. Él se  benefició de la experiencia de reunir los datos disponibles para una veintena de rupturas, tanto en los terraplenes como en estructuras de relleno, secciones del canal y bancos inclinados. Su obra forma parte de una línea de ingenieros como Vauban, Perronnet y Girard, quien le  proporcionó con opiniones y experiencias. Mostró tanto un alto grado de practicidad en observaciones y experimentos, y una notable capacidad de síntesis. Esto lo convirtió en uno de los principales precursores de lo que se convertiría, en el siglo XX, en la mecánica del suelo. Pero su experiencia, presentada en 11846 846 en  Experimental Research in Spontaneous Slippage of Clay Soils ("Investigación Soils ("Investigación experimental en el deslizamiento espontáneo de los suelos arcillosos"), no encontró la recepción esperada. El libro fue redescubierto en 1946  por unos investigadores ingleses eminentes y traducida inmediatamente. En cuanto a Collin, prosiguió una exitosa carrera que lo vio avanzar en el tiempo hasta la categoría de Inspector General de Puentes y Caminos. Murió en 1890.

 

  G eor ge Ga G abr i el Sto Stokes kes 

 En 1851 presentó la  la  Ley  Ley de Stokes , Stokes , que  que se refiere a la fuerza de fricción experimentada por viscoso  en un régimen régimen  laminar  de objetos esféricos moviéndose en el seno de un  un   fluido fluido viscoso bajos  números de Reynolds bajos Reynolds  (flujo laminar). Esta ley es válida en el movimiento de  partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades veloci dades bajas.  bajas.  Sir  George Gabriel Stokes Stokes,, primer Baronet (13 de agosto de 1819-1 de febrero de 1903) fue un matemático y físico irlandés que realizó contribuciones importantes a la  la  dinámica de fluidos  (incluyendo las fluidos las  ecuaciones de Navier-Stokes) Navier-Stokes), la óptica y la física matemática (incluyendo el teorema de Stokes). Fue secretario y luego presidente de la Royal Society de Inglaterra. En la mecánica de suelos se interpreta la Ley de Stokes como la velocidad de caída de  partículas sólidas en fluidos.

Ley de Stokes

 

La Ley de Stokes es todavía válida, y desempeña un rol fundamental en la mecánica de suelos. Willi am J ohn Macquo Macquorr n Ra R anki ne  Wi llia

 En 1856, Rankine desarro desarrolló lló su teor teoría ía sobre el comportamiento de las arenas. R Rankine ankine fue  pionero de los estudios de plasticidad. En 1857 define un estado tensional tensional,, (conocido como

 

el estado de Rankine), correspondiente a una zona plastificada, en la cual las dos familias de líneas características car acterísticas son rectas. Supone todo el semiespacio en plasticidad, en equilibrio límite.  límite. 

 Nació en Edimburgo el 5 de julio de 1820 y murió el 24 de diciembre de 1872 en Escocia. Ingeniero y fisico escocés. Tras cursar dos años Ingeniería Civil Civil   en la Universidad de Glasgow retornó a Edimburgo y comenzó a trabajar de asistente de su padre, también ingeniero y retirado del ejército, en la Edinburgh & Dalkeith Railway, hasta ser nombrado catedrático de ingeniería civil y mecánica de la Universidad de Glasgow el año 1855, cargo en el que permanecería hasta su muerte. Rankine  propuso Rankine  propuso en 1843 184 3 una teoría para explicar las roturas por  fatiga fatiga  que se producían en para sistematizar métodos los ejes de los ferrocarriles, que posteriormente serviría a  a  Wöhler   para de cálculo válidos que aún hoy día se siguen empleando para el diseño mecánico. Igualmente propuso una teoría de fallo bajo carga estática (curva de Rankine), que actualmente no se emplea, pero que sigue siendo válida para materiales frágiles.

Teoría de Rankine

 

 

  En 1857, publica su investigación On the Stability in Loose Earth, Earth , su contribución más importante a la mecánica del suelo y al estudio del comportamiento del suelo, en la que  propone un método de cálculo para dimensionar muros de contención mediante el la determinación de los empujes del terreno.  En su teoría, Rankine no consideró la cohesión aunque sabía de su existencia. Por lo anterior, se considera que la teoría de empuje presentada por Rankine es elegante, pero en la práctica aplica simplificaciones muy generales generales.. Rankine supone un suelo granular, homogéneo e incompresible en el desarrollo de su teoría, despreciando la fricción entre el muro de contención y el suelo. Engine,, en el que realiza importantes contribuciones a En 1859 publica el Manual el  Manual of Steam Engine la  la  termodinámica termodinámica   estableciendo el  el  ciclo  ciclo  que lleva su nombre para el funcionamiento de las Rankine..  Su publicación "Un "Un máquinas de vapor ,  e ideando la escala de temperaturas Rankine  Manual De Ingeniería Civil " fue el texto estándar de estudio durante por lo menos medio siglo.

Aplicación de la Teoria de Rankine

 

Periodo Clásico de la Mecánica de Suelos - Fase II (1856 1910)  Durante el período industrial precedente al siglo XX, muchos de los procesos geotécnicos actualmente en uso, para el mejoramiento de suelos tales como pilotaje, pre-carga, pre -carga, compactación y desecación, parecen haber sido utilizados (Feld 1948; Skempton 1960b; empírica..  Jensen 1969). 1 969). Estas técnicas fueron aplicadas de una manera pur puramente amente empírica

 

  Varios resultados  resultados experimentales experimentales  de pruebas de laboratorio sobre la arena aparecieron en la literatura técnica, en esta fase. Una de las publicaciones más antiguas e importantes es del ingeniero francés Henri Philibert Gaspard Darcy (1803-1858). En 1856, publicó un estudio sobre la permeabilidad de los filtros de arena. Con base en estas pruebas, Darcy definió el término coeficiente de permeabilidad   (o conductividad hidráulica) del suelo, parámetro muy útil en la ingeniería geotécnica de hoy. Sir George Howard Darwin (1845-1912), profesor de astronomía, llevó a cabo pruebas de laboratorio para determinar el momento de volcamiento de un muro con bisagras que retenía arena en estados suelto y denso de compactación. Otra notable contribución,  publicada en 1885 por Joseph Valentin Boussinesq (1842-1929), fue el desarrollo de la teoría de la distribución de esfuerzos bajo áreas que soportan carga en un medio homogéneo, semi infinito, elástico, e isotrópico. En 1887, Osborne Reynolds (1842-1912) demostró el fenómeno de la dilatancia en la arena. En resumen, Darcy (1856), sobre la base de sus experimentos en filtros de arena, propuso una ley para el flujo de agua en los materiales permeables y en el mismo año Stokes (1856) dio una ecuación para la determinación de la velocidad final de caída de partículas sólidas en líquidos. La teoría de ruptura de Mohr   (1900) representada por los Círculos de Esfuerzos, es ampliamente utilizada en el estudio de la resistencia al corte de los suelos. Una de las más importantes contribuciones a la ciencia de la ingeniería fue realizada por Boussinesq (1885) quien propuso una teoría para determinar la distribución de esfuerzos en las zonas cargadas en un medio semiinfinito, elástico, homogéneo e isotrópico. H enry D' D'Ar Arccy  

 En 1856 D'Arcy determinó la fórmula para la  permeabilidad de las ar arenas enas y en 1858, estableci establecióó la ley fundamental de la hidráulica qque ue rige la filtración de agua a través de los suelos, base de todas las teorías actuales en este

 

campo, a partir de los experimentos que montó en el patio del hospital de Dijon. Como ingeniero se encargó del proyecto del Canal de Borgoña, proyectando y construyendo el  sistema de suministro de agua potable a Dijon y una parte del ferrocarril ferroc arril París-Lyon. París-Lyon.   En su ciudad natal Dijon (Francia), fue encargado del estudio de la red de abastecimiento  para reducir la contaminación provocada por la industria de la mostaza principalmente. Proyecto filtrar las aguas con filtros de arena, antes de distribuirlas. Pronto encontró que con los filtros el caudal se reducía notablemente. Luego de una serie de experimentos estableció que el flujo del agua a través de un medio poroso saturado, como en una columna de arena (filtro) es análogo al flujo en una tubería. Encontró que el flujo unitario a través de la columna de arena saturada de sección conocida, era directamente proporcional a la diferencia entre las alturas de los depósitos de alimentación y recogida del agua, e inversamente proporcional a la longitud de la columna. La relación entre las variables observadas se conoce como la Ley la Ley de D'Arcy, D'Arcy, y es la ecuación fundamental del flujo en medio saturado. D'Arcy publicó esta ley como un apéndice de su informe sobre la red de distribución de Dijon titulado " Les " Les Fontaines  Publiques de la Ville de Dijon" Dijon" en 1856.  Nació Henry Philibert Gaspard D'Arcy, el 10 de Junio de 1803 en Junio en Dijon Francia y falleció el 3 de Enero de 1858 cuando viajaba a Paris.

Experimento de D'Arcy de flujo de agua en una columna de arena saturada horizontal y Ley de Darcy  

La  La Ley de D'Arcy D'Arcy  es todavía válida y desempeña un rol fundamental en la mecánica de suelos. Ai r y   G eor ge B i dell Air

 

 En 1857, Airy trabajó en la estabilidad de taludes.  taludes.   En el año mediante el uso de las la cuña de de deslizamiento, Airy deriva para obtener las1897, presiones laterales sobre paredes un silo, así como el pesosudelteoría producto ensilado que es absorbido por las paredes por rozamiento. Estas fórmulas han sido usadas extensivamente por ingenieros ingleses, en el cálculo y construcción de silos  silos  de madera, acero y hormigón armado. Para todos estos materiales, Airy determina los dos coeficientes µ y µ´(por experimentación) que, junto con la densidad del producto almacenado, son suficiente para la obtención de las presiones laterales. George Biddell Airy (Alnwick, 27 de julio de 1801 - Greenwich, 2 de enero de 1892) fue un astrónomo y matemático inglés. K ar l Culm C ulma ann 

 En 1866, presentó su versión gráfica grá fica de la teoría de empujes de Coulomb.  Coulomb. 

 

 

Karl Culmann (1821-1881)    Nació el 10 de julio de 1821 en e n Alemania y murió de neumonía el 9 de diciembre de 1881 en Zurich, Suiza. Su padre fue pastor de una iglesia. Fue un ingeniero estructural alemán especializado en la construcción de puentes y considerado el fundador de la grafostática grafostática   (denominación para el cálculo gráfico). Expuso el resultado de sus trabajos en la obra  Estática gráfica (1866). Allí aplicó gráficamente gráficamen te la teoría teor ía de Coulomb a muros de contención. Aunque el círculo de esfuerzos es invariablemente atribuido a Mohr, fue de hecho  hecho  Culmann  Culmann  el primero en concebir este medio gráfico para representar el esfuerzo (o estrés estrés  - stress-).  stress-). La contribución de Mohr consistió en hacer un estudio extendido de su uso, tanto para tensiones bidimensionales como tridimensionales, y en el desarrollo de un criterio de resistencia basado en el círculo de esfuerzos, en un momento en que la mayoría de los ingenieros aceptaba teoría de la tensión máxima de Saint-Venant como un criterio de falla a  Mohr , se recomienda leer válido. Para conocer las contribuciones relati relativas vas aa   Culmann  Culmann  y a  Materiales   de Timoshenko Timoshenko   los excelentes relatos de la  Historia de Resistencia de Materiales (McGraw-Hill, 1953).  Nacido en Bergzabern, Rheinpfalz, en 1821, Karl Culmann se graduó de el Politécnico P olitécnico ddee Karlsruhe en 1841, y de inmediato comenzó a trabajar en Hof en los ferrocarriles bávaros. En 1849 la Comisión de Ferrocarriles, como becario, lo envió a Inglaterra y los Estados Unidos por un período de dos años, para estudiar la construcción de puentes en esos  países, y valorar valor ar las locomotoras americanas, que po podían dían hacer frente a las pendientes más m ás  pronunciadas y giros más cerrados. Culmann ddocumentó ocumentó todo el viaje en varios cuadernos de notas que incluían elaborados y detallados dibujos, de donde probablemente obtuvo su de los Entramados (o Cerchas)'. Cerchas)'. 'Teoría La excelente educación en ingeniería que había recibido, le permitió ver, desde un punto de

 

vista teórico, el trabajo de sus colegas ingleses y americanos, cuyo experticio se basó en gran medida en la experiencia (método empírico). El resultado fue un informe de  de  Culmann Culmann    publicado en 1852, que influyó fuertemente en la teoría de las estructuras e ingeniería  puentes en Alemania.

Análisis de una cercha (Culmann)

 

Su nombramiento como profesor de Teoría de Estructuras, en el Polytechnikum de Zurich en 1855 (en donde permaneció hasta 1881)le dio la oportunidad de desarrollar y enseñar sus ideas sobre el uso de los métodos gráficos de análisis de estructuras de ingeniería, que culminaron en su libro  libro  Die Die Graphische Statik , publicado por Verlag von Meyer y Zeller en 1866. Las muchas áreas de la estática gráfica tratadas en el libro incluyen la aplicación del  polígono de fuerzas y el polígono funicular, la construcción del diagrama de momentos flectores, la solución gráfica para vigas continuas (más tarde simplificada por   Mohr ) y el uso del método de el secciones el análisis cerchas,deasí como las sobre trayectorias de esfuerzos. Concluyó libro conpara secciones sobre de el cálculo las presiones los muros de contención y túneles.

Cullman  para  para empujes en muros de contención Solución gráfica de Cullman En 1864,, creó un se plan control de de torrentes. Los trabajos de Culmann Culmann, entrepara otrasSuiza, cosas, hanmaestro tomadopara parael el diseño los puentes arqueados

 

centrales de la Torre Eiffel, y fueron también citados por Pier Luigi Nervi, en su patente  para la construcción de losas de piso en concreto con creto reforzado (hormigón armado). armad o).

Esquema de los puentes arqueados de la Torre Eiffel Eiffel  (Maurice Koechlin - estudiante de Culmann y diseñador de la estructura) Culmann  presentó su círculo de esfuerzos considerando los esfuerzos longitudinales y Culmann  verticales en vigas horizontales durante la flexión. Aislando un pequeño elemento de la viga y utilizando coordenadas rectangulares, dibujó un círculo con su centro sobre el cero del eje del esfuerzo cortante (eje horizontal), pasando por los dos puntos de tensión, representados por las tensiones de corte normal y conjugada sobre las caras vertical y horizontal del elemento. Tomó la tensión normal en las caras horizontales como cero. Al hacer esta construcción, Culmann estableció un punto en el círculo, ahora conocido como el  polo, y demostró que los esfuerzos sobre un plano a cualquier inclinación especifica  podrían ser encontrado por una línea a través de este punto, trazada paralela al plano. Dicha línea se unía al círculo de nuevo en el punto de tensión deseado. Culmann dibujó trayectorias de esfuerzos principales para una viga, obtenidas directamente del círculo de esfuerzos.

 

 

Círculo de esfuerzos (Representación de Mohr basada en Culmann)

 

Willi Wi llia am Soo Sooyy Smith 

 En 1867, en pleno desarrollo de la infraestructura  ferroviaria de los Estados Unidos, introduce en el país el uso de cajones neumáticos caissons )  )   durante la construcción del faro Waugoshanee en los Straits de (  pneumatic caissons  Mackinack.    Mackinack.  Nació el 22 de julio de 1830 y murió el 4 de marzo de 1916. Egresado de la Academia Militar PointGeneral y oficialendeelcarrera dedurante los Estados Unidos, ascendió hasta el cargode deWest Brigadier Ejércitodeldeejército la Unión la Guerra Civil Americana.

 

En la vida civil fue un renombrado ingeniero involucrado en la construcción de puentes, que incluyó el primer puente más largo eregido totalmente en acero. Desarrolla su carrera en la época de expansión hacia el oeste de los ferrocarriles y del desarrollo de los rascacielos. Es el primero en usar en EEUU los cajones neumáticos (Wagoshance Lighthouse, Estrechos de Mackinac, 1867). Artífice de la transición en Chicago de las cimentaciones superficiales a las profundas, inventando el método de Chicago de pilotaje  pilotaje en 1892, en el que se hace una per perforación foración circular de 1.0 m de diámetro, excavada a mano, con una profundidad que varía entre 0.50 a 2.0 m, lo que depende de la consistencia de la arcilla. Se ademán luego las paredes del agujero con tablas verticales, conocidas como forro. El forro se mantiene en su sitio por medio de dos anillos circulares de acero. Se continúa de la misma manera hasta el fondo, donde se construye la  pata de elefante y se vacía concreto en el sistema.

Esquema de Caisson Neumático

 

Caisson Neumático para una pila de puente

 

 

 

Interior de un Caisson Neumático

 

Enfermedad de Caisson Neumático Otto Mohr  

 

 

 En 1871, presentó una representación gráfica del estado de esfuerzos en un punto dado, denominada " Círculo Círculo de Esfuerzos de Mohr ", ", que tiene una amplia aplicación en las teorías modernas de resistencia concernientes al suelo.  Nació el 8 de Octubre de 1835 en Wesselburen y falleció el 2 de Octubre de 1918 en Dresden, Alemania. Mohr   ideó un método gráfico para representar esfuerzos esfuerzos   normales y tangenciales actuantes en planos inclinados, cuando el material se somete a esfuerzos  biaxiales, de útil aplicación en el campo de los suelos. Además de un único libro de texto, Mohr publicó numerosos trabajos de investigación sobre la teoría de las estructuras y la resistencia de los materiales. Las soluciones gráficas a  problemas específicos fueron un tema común en muchos de ellos. Tomando prestada al trabajo anterior de Karl Culmann, amplió la representación gráfica de la tensión alrededor esfuerzos" (1882) con las de un punto a tres dimensiones. Más tarde, con los "círculos " círculos de esfuerzos" que ahora son comúnmente asociados, Mohr desarrolló la primera teoría de la resistencia sobre la base de esfuerzos cortantes. Mohr  fue un entusiasta de las herramientas gráficas y desarrolló un método para representar visualmente  tensiones  visualmente tensiones en tres dimensiones, previamente propuesto por  Carl Culmann Culmann..  En 1882, desarrolló el método grá gráfico fico en dos dimensiones para el análisis an álisis tensión  conocido como como  círculo de Mohr  y lo usó para proponer la nueva teoría de de  de tensión cortante..  resistencia de materiales, basada en el  el  esfuerzo cortante Christian Otto Mohr  nació en 1835 en Wesselburen, en la inhóspita costa del Mar del Norte de Schleswig-Holstein de una familia de terratenientes. Después de graduarse en el Instituto Politécnico de Hannover en 1855 (donde ingresó a la edad de 16 años), trabajó por primera vez, como Culmann, como un ingeniero de ferrocarriles en Hannover y Oldenburg, diseñando unas de las primeras cerchas de acero, así como algunos de los más importantes  puentes de Alemania, antes de tomar pos posesión, esión, a la edad de 32 años en 1867, del cargo de  profesor de Ingeniería Mecánica en el Politécnico de Stuttgart. Durante esos años,

 

Mohr también comenzó su trabajo teórico en la mecánica y la resistencia de los materiales. A pesar de una entrega sin pulir, sus conferencias eran bien recibidas por los estudiantes debido a su simplicidad, claridad y concisión. Siendo a la vez un ingeniero teórico y  práctico de ingeniero, Mohr sabía tema a fondo y siempre era capaz de traer algo fresco e interesante para la atención de sus alumnos. Se retiró en 1900. En 1873 se trasladó al Dresden Polytechnikum, donde continuó con sus intereses en la resistencia de materiales y la teoría de estructuras. La contribuciones pioneras que hizo a la teoría de las estructuras incluyeron el uso de líneas de influencia para el cálculo de las deflexiones de vigas continuas, una solución gráfica de las ecuaciones de tres momentos, y el concepto de trabajo virtual para calcular los desplazamientos en las juntas de las cerchas. Su trabajo en el círculo de esfuerzos incluyó aplicaciones bidimensionales y tridimensionales y, además, formuló las expresiones trigonométricas de un material elástico, relacionando esfuerzos y deformaciones, así como la expresión que relaciona los módulos de deformación directo y de cortante. Como con el esfuerzo, demostró que las deformaciones de cizalladura y directas, podían ser  representadas gráficamente por gráficamente por círculos en un sistema rectangular de coordenadas. En 1874 , Mohr formalizó el concepto de estructur str uctura a i nde ndete terr mi nad nada a contando contando   grados de libertad,,  hasta entonces una noción intuitiva. Creyendo, como Coulomb había hecho un libertad siglo antes, que los esfuerzos de corte provocaban las fallas en materiales de ingeniería, falla   basado Mohr propuso un criterio de falla  basado en las envolventes tangenciales a los círculos de esfuerzos al momento de la fractura (o rotura) en tracción y compresión. Asumió entonces que cualquier condición de esfuerzos representada por un círculo tocando estas envolventes iniciaría la falla. Este criterio de falla demostró producir una mejor concordancia con los experimentos, que la teoría de la deformación máxima de Saint-Venant, que era ampliamente aceptada en ese momento.

Un círculo de esfuerzos de Mohr presentado en su obra de 1882

 

 

  Mohr   publicó su primera obra sobre los círculos de esfuerzo y deformación en 1882, en Civilingenieur  y   y se repitió en  Abhandlungen  'Abhandlungen aus dem Gebiete Technischen der Mechanik ' (2ª edición), una colección de sus obras, publicada por Wilhelm Ernst & Sohn, Berlín, 1914.

Círculo de Mohr   

Esfuerzos Principales

 

Combinando la teoría de Coulomb con el estado de esfuerzos biaxial de Christian Otto Mohr , la teoría pasó a conocerse como la la  teoría de Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb..  Mohr    hizo numerosas contribuciones la teoría de estructuras, incluyendo el diagrama Williot-Mohr para desplazamientos de acerchas o entramados, el método de área-momento  para desviaciones de vigas, y el método de Maxwell-Mohr para el análisis de estructuras estáticamente indeterminadas. (Joseph Victor Williot, 1843-1907, fue un ingeniero francés, y James Clerk Maxwell, 1831-1879, fue un famoso científico británico.) F r eder i ck B aum uma ann 

 

   En 1873, presenta en Chicago su trabajo titulado "The art of preparing foundations with piers", ", en donde afirma que el área de la  particular illustration of the method of   isolated piers  y recomienda valores de carga en arcillas. arcillas.    zapata depende de la  la carga de la columna  columna y  Nació cerca de Berlín el 6 de enero de 1826. Se educó en el Instituto Politécnico de Berlín y la Academia de las Artes. Llegó a Chicago en 1850 donde trabajó en una granja en Washington Heights hasta su incorporación a la oficina de John Van Osdel como un dibujante de arquitectura en 1852. Su larga carrera incluye colaboraciones con John Van Osdel, Burling Edward, y su primo, Eduardo Baumann. Una importante labor incluye comisiones prestigiosas e  e innovadores diseños estructurales, estructurales, incluyendo el  el desarrollo de las fundaciones de zapatas aisladas. aisladas.  (Existente en el Washington Block). Con su esposa, Guillermina Steenhauer, fue padre de 11 hijos. Murió, muy respetado en Chicago, a la edad de 95, el 18 de marzo de 1921. Autor de The Art of Preparing Foundations for All Kinds of Buildings, with Particular  Illustration of the "Method of o f Is Isolated olated Piers" as Followed in Chicago Chicago.. Publicado en 1873; en este se recomiendan valores de tensiones admisibles en las arcillas de Chicago y se establecen, por primera vez en los Estados Unidos, algunas conclusiones para cimentaciones superficiales:    

El área de una zapata ha de ser proporcional a la carga aplicada sobre ella. El centro de gravedad de la base de la zapata debe coincidir con el centro de gravedad de las cargas que actúan sobre ella.

 

Fundación sobre Zapatas Aisladas

 

Tipo de Fundaciones Aisladas y Continuas

 

V asi silili D okuchá kucháye yev  v  

 En 1875 Dokucháyev contribuyó a "cartografiar " cartografiar los suelos" .

Dokucháyev en la estepa (pintura al óleo) Vasili Vasílievich Dokucháyev (1 de marzo de 1840 - 8 de noviembre de 1903) fue un destacado geógrafo edafólogo ruso conocido por ser uno de los próceres de la geografía rusa, y por ser justamente considerado  p  pa adre de la ciencia de suelo suelo   o edafología,  y  prácticamente el primer científico  científico edafólogo. edafólogo. Fue uno de los primeros científicos en realizar un vasto estudio de los tipos de  de suelos. suelos.   

 

Uno de sus trabajos más importantes, fue el “ principio del análisis integral del territorio”

que orientó en gran medida las investigaciones y sirvió de directriz para la solución de variados problemas teóricos, metodológicos y prácticos del estudio de la geografía en Rusia. También cobra gran relevancia, su introducción del concepto geográfico de suelo suelo,,  que se aleja del sentido que le otorgan geólogos e ingenieros para considerarlo como un natural   complejo, totalmente distinto a un un   estratogeológico estratogeológico,, producto síntesis de la sistema natural geografía en la cual se encuentra, e íntimamente ligado a sus factores, que pasan a ser considerados por Dokuchaev como factores de formación. También desarrolló un esquema de la clasificación que describía cinco factores para la formación del suelo. Él llegó a su teoría después de extensos estudios de campo en los suelos rusos en 1883. Su trabajo más famoso es el chernozem chernozem   ruso (1883), que hizo la  palabra conocida en el extranjero. Enseña en San Petersburgo. Petersburgo.  Es enviado a estudiar los suelos rusos, por demanda de la "Sociedad Económica Libre Imperiale de San Petersburgo", Petersburgo ", que se inquietaba por las desastrosas consecuencias, para la agricultura, de las severas sequías sequías   de los años 1873 1873   a 1875. Particularmente en Rusia, observa que los suelos estaban ligados, en su naturaleza y 1875. relieve,,  tiempo tiempo,,  agentes distribución, a los siguientes factores: clima, clima,  roca subyacente, relieve  biológicos  (vegetación, animales del suelo).  biológicos

Chernozem  J  Jo ose sep ph V ale lent ntin in Bouss Boussine inesq sq 

 

 

 y

deformaciones

por

 En 1885 presenta su teoría de distribución de esfuerzos cargas estructurales sobre el terreno. terreno.  

 Nació en marzo 13 de 1842 en Saint-André-de-Sangonis en el sur de Francia, y murió en febrero 19 de 1929. Fue el alumno más destacado de Saint-Venant y fue profesor en la Universidad de Lille desde 1873. Entró en la Academia de Ciencias en 1886, ocupando la cátedra de Mecánica en la Universidad de París. Sus contribuciones más importantes abarcan la dinámica, la óptica y sobre todo la teoría de la elasticidad en su libro Application libro  Application des potentiels el l' étude de l' équilibre et du mouvement des solides élastiques. élastiques . Lamé y Kelvin ya habían utilizado funciones potenciales para estudiar la deformación de cuerpos esféricos, pero Boussinesq las aplica al problema denominado "semiespacio elástico de Boussinesq" sometido a carga puntual, de gran utilidad en Mecánica del Suelo. Sin embargo, resolvió sus ecuaciones con relativa independencia de que los modelos elegidos tuvieran una correspondencia real con el suelo, por lo que puede considerarse un  precursor "inconsciente" de la Mecánica del Suelo. De 1872 a 1886, fue nombrado profesor de la Facultad de Ciencias de Lille, docente de Cálculo Diferencial e Integral en el Instituto Industriel du Nord (Ecole Centrale de Lille). Desde 1896 hasta su jubilación en 1918, fue profesor de Mecánica de la Facultad de Ciencias de París. En 1897 publicó écoulement Théorie de l'tourbillonnant et des tumultueux liquides, liquides , una obra que contribuyó en gran medida al estudio de la turbulencia y la hidrodinámica. La  palabra "turbulencias" nunca fue usada por Boussinesq. Usó frases como "écoulement tourbillonnant et tumultueux". tumultueux". Boussinesq desarrolló un método para el cálculo del incremento de esfuerzos (esfuerzos Boussinesq  inducidos) en cualquierel punto situadodealesfuerzos interior como de unaresultado masa dedesuelo. La solución de Boussinesq determina incremento la aplicación de una carga puntual sobre la superficie de un semi-espacio infinitamente grande; considerando

 

que el punto en el que se desea hallar los esfuerzos se encuentra en un medio homogéneo, elástico e isotrópico.

Teoria de Boussinesq

 

Bulbo de presión bajo carga circular uniforme

 

Osbor Osborne ne R eynolds 

 En 1885, presentó el concepto co ncepto de dilatancia en los suelos (aumento de volumen que se presenta al comprimir una arena compacta en una dirección).  

 

 Nació en Belfast, Irlanda del Norte, el 23 de agosto de 1842 - y murió en Watchet, Inglaterra, el 21 de febrero de 1912. Fue un ingeniero y físico irlandés que realizó importantes contribuciones en los campos de la hidrodinámica y la  la dinámica de fluidos fluidos,,  siendo la más notable la introducción del de Reynolds   Reynolds en 1883.  Número Tras unos  brillantes estudios en Cambridge Cambridge,,  obtiene a la edad de 26 años, la cátedra de Ingeniería en el Owens College de Manchester. Aunque sus contribuciones más importantes atañen al campo de la Hidráulica, define en 1885 el concepto de la dilatancia en los suelos, o cambio de volumen por aplicación de esfuerzos cortantes. Para ello estableció una serie muy cuidada de experimentos con arena, llegando a construir un aparato triaxial para ensayar suelos con diferentes grados de saturación, aunque no consiguió comprender los conceptos de tensión total, efectiva e intersticial.

Deformaciones en grupo irregular de esferas

 

H azen 

 Allen  Alle n

Allen Hazen en MIT

 

 En 1890, establece propiedades granulométricas de arenas y gravas para filtros. filtros.  

 

Hazen (1869-1930) fue un ingeniero químico estadounidense que desarrollo Allen Hazen  numerosos estudios para la depuración de efluentes cloacales e industriales. Entre ellos, un método para determinar la permeabilidad de los suelos en función de su granulometria. Con una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hazen propuso el coeficiente de uniformidad: C u = D60 / D 10 

Esta idea fue producto de Allen Hazen para clasificar arenas de filtro rápido de acueductos, y en ella se incluyen:

Coeficiente de Uniformidad (Hazen) D10: tamaño máximo de las partículas que constituyen la porción 10% más fina del suelo. Recibe el nombre particular de diámetro efectivo.  

D60: tamaño máximo de las partículas que constituyen la porción 60% más fina del suelo. Estos dos últimos parámetros no tienen nombres literales y el de diámetro efectivo fue ideado por Allen Hazen. La  La obtención   del10,30 coeficiente de uniformidad es muy sencilla: consiste en trazar abcisas por los obtención porcentajes y 60 de material pasante hasta intersecar la curva granulométrica semilogarítmica acumulativa. Los diámetros correspondientes a los puntos de intersección serán , respectivamente, D10, D30 y D60. Estos parámetros servirán para la obtención de los coeficientes de uniformidad y curvatura que definen cuantitativamente la graduación de los materiales granulares. El coeficiente de uniformidad (Cu) es la razón por cociente entre D60 y D10. No tiene valores límites. A medida que D60 se aleja más de D10, aumenta el coeficiente de uniformidad, lo que significa que mejora la graduación del material. Si, por el contrario, son muy parecidas, tenemos un material mal graduado cuya gráfica tiende a una línea vertical. De modo que Cu mide la mejor representación de tamaños. En arenas graduadas: Cu >6, mientras que las gravas bien graduadas son aquellas en las que Cu > 4.

 

  L ewi s F r y Ri cha charr dso son n 

 En 1908, presenta su trabajo "The lines of flow of water in  saturated soils", en donde desarrolló redes de flujo como una solución gráfica para el análisis de la filtración, basándose en el "Elementary treatise on electricity" de Clerk  Maxwell (Oxford, 1881) para adelantar el método del ensa ensayo yo y er error, ror, para resolver redes de flujo bidimensionales.  bidimensionales.  Lewis Fry Richardson (11 de octubre de 1881 - 30 de septiembre de 1953) fue un matemático, físico, meteorólogo y pacifista inglés. Fue pionero en las modernas técnicas matemáticas de la predicción del tiempo atmosférico y en la aplicación de técnicas similares para el estudio de las causas de las guerras y el cómo prevenirlas. También destacó por su trabajo pionero sobre fractales. Fue miembro de la Royal Society.

Red de Flujo de Richardson

 

 

 

Mecánica de Suelos Moderna (1910-1927)  A comienzos del siglo XX, una serie de grandes fallas en importantes obras, se produjeron lo que condujo a la formación casi simultánea de grupos de investigación geotécnica en diversos países. Unidos, fallas de taludes en el Canal Panamá,Americana condujerondea la formación deEn la Estados Comisión de Fundaciones de EE.UU., de la de Sociedad Ingenieros Civiles en 1913; y en Suecia, deslizamientos de tierra durante la construcción del ferrocarril, resultaron en la formación de la Comisión Geotécnica Estatal en el mismo año. Tras una cantidad de fallas de terraplenes y diques, se creó un comité del gobierno dirigido  por Buisman, en Holanda en 1920. Casagrande (1960), sin embargo, señala la fecha de la llegada de la mecánica de suelos moderna para el período comprendido entre 1921 y 1925, cuando Terzaghi publicó varios artículos importantes relacionados con el desarrollo de  presiones de poros en la arcilla durante la carga, y su disipación durante la consolidación, y también publicó su libro Erdbaumechanik libro Erdbaumechanik auf Bodenphysikalischer Grundlage Grundl age.. resultados   de las investigaciones en arcillas, En esteseperíodo, se publicaron los  resultados los  donde determinaron las propiedades y parámetros fundamentalesrealizadas de las arcillas.

Estudios importantes en arcillas entre 1910 - 1927. En Das, B.-Principles of Foundation Engineering Alrededor de 1908, Albert Mauritz Atterberg (1846-1916), un químico sueco y científico del suelo, definió la fracción arcillosa como el porcentaje en peso de las partículas menores de 2 micras de diámetro. Se dio cuenta de la importante función de las partículas de arcilla en los suelos y la plasticidad de los mismos. En 1911, explicó la consistencia de los suelos cohesivos mediante la definición de los límites líquido, plástico, y de contracción. También definió el índice de plasticidad como la diferencia entre el límite líquido y límite plástico. Este trabajo fue publicado en 1911 en “Über die physikalische Bodenuntersuchung, und über die Plastizität de Tone” International Mitteilungen für Bodenkunde, Verlag für Fachliteratur. G.m.b.H. Berlin, Vol. 1, 10 – 43. 43.

 

En octubre de 1909, falló la presa de tierra de 17 m (56 pies) de altura en Charmes, Francia. Fue construida entre 1902-1906. El ingeniero francés, Jean Fontard (1884-1962), llevó a cabo investigaciones para determinar la causa de la falla. En ese contexto, llevó a cabo  pruebas de dobre corte sin drenaje de muestras de arcilla (de 0,77 m2 de superficie y 200 2 00 mm de espesor), bajo esfuerzo vertical constante, para determinar sus parámetros de resistencia al corte. Los tiempos para el fracaso de estas muestras eran entre 10 a 20 minutos. Los resultados fueron publicados en 1914 en “ Notice sur L’Accident de la Digue de Charmes” Anns. Ponts et Chaussées 9th Ser., Vol. 23, 173– 292. 292. Arthur Langley Bell (1874-1956), un ingeniero civil inglés, trabajó en el diseño y construcción del dique externo en Rosyth Dockyard. Basado en su trabajo, desarrolló relaciones para la presión lateral y la resistencia de la arcilla, así como de capacidad  portante de cimentaciones superficiales en arcilla y presentó los resultados en 1915 en “ The  Lateral Pressure and Resistance of Clay, and Supporting Power of Clay Foundations” Min. Proceeding of Institute of Civil Engineers, Vol. 199, 233 – 272. 272. También utilizó ensayos de caja de corte para medir la resistencia al corte sin drenaje de muestras de arcilla inalteradas. Wolmar Fellenius (1876-1957), un ingeniero sueco, desarrolló el análisis de estabilidad de taludes de arcilla saturada (es decir,en condición φ=0 condición) con la suposición de que la superfice crítica de deslizamiento es el arco de un círculo. Este análisis desarrollado fue  publicado en sus artículos de 1918 (“ Kaj-och Jordrasen I Göteborg ” Teknisk Tidskrift. Vol. 48, 17 – 19.) 19.) y 1926. El artículo publicado en 1926 presentó las soluciones numéricas correctas para los 'números de estabilidad' de las superficies de deslizamiento circulares que  pasan por la pata del talud. Karl Terzaghi (1883-1963) de Austria, desarrolló la teoría de la consolidación de arcillas como la conocemos hoy en día. La teoría se desarrolló cuando Terzaghi estaba enseñando en el Colegio Americano Roberts en Estambul, Turquía. Su estudio abarcó un período de cinco años, de 1919 a 1924. Utilizó cinco suelos de arcilla diferentes. El límite líquido de los suelos varió entre 36 a 67, y el índice de plasticidad estaba en el intervalo de 18 a 38. La teoría en  Erdbaumechanik  célebre   célebre libro de Terzaghi en 1925. de la consolidación fue publicada en Erdbaumechanik  Estos trabajos, en gran parte provinieron de la apreciación de Terzaghi, de la necesidad de complementar la información geológica con datos numéricos, tras dos años dedicados a la recopilación de información geológica sobre los sitios de construcción de represas r epresas en EE.UU. (Terzaghi 1936). En resumen, Atterberg (1911), un científico sueco, propuso pruebas sencillas para determinar los límites de consistencia de los suelos cohesivos. Fellenius (1927) dirigió una Comisión Geotécnica Sueca para determinar las causas de falla de muchos terraplenes de ferrocarriles y canales. El llamado método del Círculo Sueco o el método de Deslizamiento Circular fue el resultado de ésta investigación publicado en 1926.  Albert Mau  Albe Maurr itz Att Atte erbe rberr g 

 

   En 1911, Atterberg ya de había desarrollado líquido y límite plástico arcillas y limos. y presentó en Suecia, las pruebas de límite  Nació el 19 de marzo de 1846 y falleció el 4 de abril de 1916 en Suiza. Este científico de suelos, fue el creador de los límites de consistencia o limites de Atterberg que se utiliza  para caracterizar el comportamiento de los suelos finos, y que hizo posible el entender el concepto de propiedades físicas de los suelos. Los límites de Atterberg se utilizan para caracterizar el comportamiento plástico plástico   de los suelos finos. Se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino sólo pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad: Sólido, Semisólido, Plástico y Líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro, son los límites de consistencia. Un poco más sobre Atterberg ...  ...  

 

 

Límites de Atterberg de Minerales Arcillosos

Representación Gráfica de IP Wolma Wolm ar F elle lleni nius us

 

 

Wolmar Knut Axel Fellenius, Fellenius,  nació el 10 de septiembre 1876 en Salem Township, Condado de Estocolmo, y falleció en 1957. Aunque se co0nsidera que puede existir un error de fechas y en realidad vivió entre los años 1867-1953. Fellenius Fellenius  se matriculó en 1894 en el departamento de ingeniería civil y construcción, donde se graduó en 1898 del Instituto Real de Tecnología de Estocolmo. Entre 1899 y 1905 se desempeño en algunos cargos de obras municipales y entre 1905 y 1911, fue ingeniero de ferrocarriles y dirigió el departamento de diseño estructural de los ferrocarriles suecos de Gotemburgo, donde fue ingeniero jefe en el puerto, donde se destacó la instalación del muelle de Stigenberg, el puerto pesquero Sannegårdshamnen y otros proyectos de infraestuctura para el desarrollo del principal puerto del país. Al mismo tiempo, entre 1906 y 1911, trabajó como profesor de ingeniería civil en la institución educativa de construcción Chalmers. Entre los años 1908 y 1912, fue secretario de la Asociación Técnica Municipal Sueca (de la cual se hizo miembro honorario en 1930), en 1911 fue Miembro de la Comisión para el Ferrocarril Estatal Rönninge-Power y entre 1914 y 1922 miembro de la Comisión Estatal de Ferrocarriles Sueca (de la cual fue Presidente desde 1919). Entre 1911 y 1943 fue profesor de ingeniería hidráulica en el Instituto Real de Tecnología de Estocolmo (KTH), e investigó activamente la estabilidad de taludes, muelles y diques. Desde 1915 fue director del departamento técnico de ingeniería civil y construcción de la universidad, cuyo laboratorio creado por su iniciativa. En 1919 se convirtió en presidente de la Comisión Geotécnica de Suecia. Fue nombrado en 1904 Teniente, en 1920 Mayor y en 1930 Teniente Coronel en el Cuerpo de Ingeniería Civil. Se convirtió en ciudadano honorario de la Universidad Técnica de Karlsruhe en 1921, y recibió un doctorado en ingeniería de la Universidad Técnica de Darmstadt en 1936. Fellenius Fellenius   también ejerció amplias actividades de consultoría, en diferentes instalaciones  portuarias en varias var ias durante ciudadesladeconstrucción Suecia y Norue Noruega, llevó a cabo investigaciones de varios temas importantes de ga, los ypuertos, y junto con el profesor Otto Linton, construyó un puente de pontones a través del estrecho de Traneberg, en Estocolmo. Publicó una larga serie de artículos relativos a la construcción de puertos. El D De esa sarr r ollo d de el M Mé éto tod do d de e F alla C i r cula cularr

Fellenius  Fellenius  fue presidente de una comisión sueca, que fue creada en 1913 por la Administración de Ferrocarriles del Estado para investigar las fallas de taludes a lo largo de las vías. La Comisión examinó 300 casos de fallas en taludes y deslizamientos de tierra, el informe final se presentó en 1922. Esta Comisión en 1916, junto a Knut Petterson y Hultin Sven, y otros expertos internacionales, elaboró el estudio de la estabilidad de los taludes del muelle en el puerto de Gotemburgo, y creó el término Geotecnia Geotecnia (del  (del sueco: " geoteknik ""). ). En el caso de la falla del puerto de Gotemburgo, las investigaciones detectaron que en el

muelle existe un depósito de arcilla blanda, de 150 pies (45.72 m) de espesor. Se extrajeron

 

50 pies (15.24 m) de material, y fueron sustituidos por relleno de arena. Se hincaron pilotes  para estabilizar el muelle. Posteriormente, el 5 de marzo de 1916, varios var ios cientos de metros de muros se deslizaron hacia el mar.

Análisis de la falla del Puerto de Gotemburgo en marzo 5 de 1916

 

Construcción del plano de falla circular en el Muelle Stigberg, en el puerto de Gotemburgo (Fellenius 1926a) Fellenius  extendió el método del círculo de deslizamiento de  Fellenius  de   suelos cohesivos cohesivos   y de suelos cohesivos - friccionantes, y desarrolló el análisis de la estabilidad análisis de taludes de arcilla saturados (es decir, condición f= 0), con la hipótesis de que la superficie de deslizamiento crítica es el arco de un círculo. Estos desarrollos fueron pormenorizados en sus artículos publicados en 1918 y 1926. El artículo publicado en 1926, dio soluciones numéricas correctas para los números de estabilidad de las superficies de deslizamiento circulares que pasan por el pie del talud. Este trabajo resultó en el desarrollo del " Método " Método del Círculo de Deslizamiento Sueco", Sueco", o " Método Fellenius", Fellenius", en el que la superficie de falla más probable se determina por un método combinado analítico y gráfico. El método fue traído a la atención internacional por Karl Terzaghi y Donald W. Taylor y fue ampliamente adoptado.

 

Fellenius  es haber desarrollado el  el  método de cálculo de estabilidad de taludes, taludes ,  El mérito de  de Fellenius  publicado en un libro suyo en 1926, ampliamente utilizado hoy en día, y que se ha convertido en el procedimiento indispensable para el estudio de taludes de presas, carreteras o de cualquier otro tipo. El método fue desarrollado por Fellenius Fellenius   como resultado de sus estudios sobre fallas en taludes de arcillas sensibles en Suecia y fue el primer método de las rebanadas a ser fuerzas   (esfuerzos) sobre el ampliamente aceptado y utilizado, que reduce el sistema de fuerzas talud, a una estructura estáticamente determinada. Este es el método de tajadas o rebanadas  slices) más simple para producir el menor valor del factor de seguridad, siendo ( slices) generalmente el método más conservador. El método también se conoce como método Fellenius, Fellenius, método sueco  sueco  o método del círculo de deslizamiento sueco. sueco. También existe la regla Fellenius  Fellenius  de 1927, para calcular la estabilidad de un terraplén, como una relación de la resistencia al corte real requerida y de la para resistencia al corte disponible, donde introdujo el concepto de los factores de seguridad   para seguridad para las fundaciones, que se utilizan hoy en día (Fellenius  Fellenius  1926a, 1926 b), como la relación entre la fuerza total disponible y las fuerzas que actúan, o para la estabilidad de taludes, como la relación entre la resistencia y forzar momentos giratorios. Fellenius  había sido hasta 1911 Director de Planificación del puerto de Gotemburgo y Fellenius  desarrolló el procedimiento de cálculo de estabilidad de taludes, estando al frente de una comisión para investigar deslizamientos de tierra en los ferrocarriles suecos (que presentó el Informe Final en 1922), donde también tomó en cuenta la cohesión. Fue adoptada más tarde por Krey, y Bishop desarrolló otro método similar.

Bengt H. Fellenius (nieto de Wolmar Fellenius)

 

Fellenius Fellenius    publicó análisis de de taludes y fundaciones entre 1916 y 1927,varios de lostrabajos cuales sobre el másel conocido es estabilidad su " Erdstatische " Erdstatische Berechnungen Berechnungen" " en

1926 (que reconoce los primeros trabajos de Petterson y Hultin) y " Cálculo de la

 

estabilidad de Represas de Tierra", Tierra", presentado al II Congreso de Grandes Presas, Washington, DC, en 1936. Sus numerosas publicaciones sobre la construcción de concreto reforzado entre 1902 y 1910 fueron la base de los principios de diseño sueco de concreto reforzado. Fue uno de los iniciadores de la Sociedad Internacional de Investigaciones Hidráulicas, en la que se desempeñó como presidente desde su fundación hasta después de la II Guerra Mundial. Su hijo Bror y su nieto Bengt también estuvieron activos en el campo de la ingeniería geotécnica. Bibligrafía Seleccionada Fellenius, W. (1926)a. "Jordstatiska beräkningar med friktion of kehesion och under antagande av cirkulärcylindriska glidytor." Kungliga Väg- och Vatten-byggnadskåren 1851-1926, Festskrift, Stockholm,  pp. 79-127. Fellenius, W. (1926)b. "Erdstatische Berechnungen mit Reibung und Kohäsion und unter nnahme kreiszylindrische kreiszylindris che Gleitflächen." Ernst Vorlag, Berlin, 48 p.  

El Nacimiento de la Mecánica de Suelos  A comienzos del siglo XX, Karl Terzaghi se encargó de recopilar y exponer a la academia,  Mecánica del Suelo Suelo'.'. lo que en adelante se conocería como una nueva ciencia denominada ' Mecánica Junto a un grupo de ilustres colaboradores, y a través de un extenso listado de  publicaciones, le presentó a la comunidad de ingenieros civiles (ya diferenciados de los ingenieros militares) las bases para el estudio sistemático del comportamiento del suelo como material de ingeniería, dando también lugar al nacimiento de la ingeniería geotécnica. Los más importantes contribuyentes al desarrollo de la mecánica de suelos son los siguientes: K ar l Vo V on Ter Ter zaghi  

 En 1925 19 25 ppublica ublica ""Erdbaumechanik", Erdbaumechanik", en donde sienta las bases y pu punto nto ddee pa partida rtida ppara ara la  Mecánica de Suelos.  Suelos. 

Vida temprana   Nació en Praga Pra ga (que en ese tiempo era la capital de la región austriaca de Bohemia) el 2 de octubre de 1883, y murió el 25 de octubre de 1963, en Winchester, Massachusetts.

 

Karl von Terzaghi, fue el primogénito del teniente coronel del Ejército Anton von Terzaghi y Amalia Eberle en Praga. Luego del retiro de Anton Terzaghi del ejército, la familia se trasladó a Graz, Austria. A la edad de diez años, Terzaghi fue enviado a un internado militar. Allí desarrolló un interés por la astronomía y la geografía. A los catorce años, Terzaghi entró en una escuela militar diferente, en Hranice, la 'Corona de Bohemia'. Él era un estudiante excelente, sobre todo en la geometría y las matemáticas, y se graduó con honores en la edad de diecisiete años. En 1900, Terzaghi ingresó en la Universidad Técnica de Graz para estudiar ingeniería mecánica. Se interesó por la mecánica teórica, pero casi llegó a ser expulsado de allí. Se graduó con honores en 1904. Posteriormente, cumplió un año de servicio obligatorio de un militar. En cumplimiento de sus obligaciones militares, tradujo y extendió ampliamente un  popular manual de geología de campo, del inglés al alemán. Regresó a la universidad por un año y combinó el estudio de la geología con cursos sobre temas tales como la ingeniería de carreteras y ferroviaria. En poco tiempo produjo su primer trabajo académico, cuyo tema es la geología de las terrazas en el sur de Estiria (Austria).

Los primeros años profesionales  Su primer trabajo fue como ingeniero de diseño junior para la firma Adol Baron Pittle, de Viena. La firma estaba cada vez más involucrada en el campo relativamente nuevo de la generación de energía hidroeléctrica, y Karl se vio envuelto en los problemas geológicos que enfrentó la empresa. Sus responsabilidades aumentaron rápidamente, y en 1908, ya estaba manejando un frente de construcción, los trabajadores, y el diseño y construcción de estructuras de acero reforzado. Se embarcó en un proyecto ambicioso y desafiante para la construcción de una represa hidroeléctrica en Croacia.Continuó con gran éxito hacia un  proyecto aún más caótico en San Petersburgo. Durante seis meses en Rusia, desarrolló algunos métodosengráficos para el diseño de tanques industriales, que presentó tesis paranuevos su doctorado la universidad. Su creciente lista de logros empezó a abrirlecomo más

oportunidades.

 

  La experiencia práctica en los  los  proyectos proyectos de Croacia y Rusia, Rusia , junto con un creciente interés en la geología, expuso a Terzaghi a las lagunas en el conocimiento de las condiciones geológicas subyacentes a los proyectos de construcción y las consecuencias de ingeniería resultantes de estas condiciones. Luego decidió ir a los Estados Unidos de América, lo que hizo en 1912, para explorar los limitados avances en la ingeniería de movimientos de tierra. En los EE.UU., por su propia cuenta, emprendió una gira de ingeniería de los principales sitios de construcción de presas en el oeste. Esto no fue un viaje normal, pero era su oportunidad de reunir los informes y de primera mano el conocimiento de los problemas de muchos proyectos diferentes, y lo aprovechó al máximo antes de regresar a Austria en diciembre de 1913. Cuando estalló la Primera Guerra Mundial, se encontraba reclutado en el ejército como oficial de la dirección de un batallón de 250 hombres de la ingeniería. Sus responsabilidades nuevamente aumentaron, hasta llegar a manejar 1000 hombres, y se enfrentó en combate en Serbia y fue testigo de la caída de Belgrado. Después de un breve  período en la gestión de un campo de aviación, ssee convirtió en profesor profeso r en el Colegio Real de Ingeniería del otomano en Estambul (ahora Universidad Técnica de Estambul). Aquí iniciólauna época feliz, muy productiva, en la quedelcomenzó su trabajo dede toda la vida de brindar verdadera comprensión en la ingeniería, suelo como material ingeniería cuyas propiedades se pueden medir en forma estandarizada. Instaló un laboratorio y usando equipos rudimentarios, comenzó su revolución.Sus mediciones y análisis de los esfuerzos sobre los muros de contención, fueron publicados por primera vez en inglés en 1919, y fue rápidamente reconocido como una nueva contribución importante a la comprensión científica del comportamiento fundamental de los suelos.

Portada del libro de Terzaghi en 1925

 

Al final de la guerra, se vio obligado a dimitir su puesto en la Universidad, pero se las arregló para encontrar un nuevo puesto en el Robert College de Estambul. Aquí pasó su lengua de enseñanza del francés al inglés, y otra vez construyó un laboratorio a partir de equipos sencillos. Esta vez, estudió varios aspectos experimentales y cuantitativos de la  permeabilidad de los suelos al agua, y fue capaz de llevar a cabo algunas teorías para explicar las observaciones. Allí comenzó su trabajo de investigación investigación   sobre el comportamiento de los suelos, el asentamiento en las arcillas y la falla por tubificación en arenas bajo presas. Él inventó todos los nuevos aparatos para la medición, y pasó muchos largos días de trabajo para efectuar las mediciones él mismo. En 1924, publicó gran parte de este trabajo en su Opus Magnum, Erdbaumechanik  Magnum, Erdbaumechanik , en idioma alemán, que revolucionó el campo con gran éxito. El resultado fue una oferta de trabajo en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), que él aceptó de inmediato. Más tarde esa obra clásica fue traducida al inglés (1960), recibiendo la Ingeniería Civil un fuerte impulso al iniciarse una era de investigaciones por eminentes científicos, en diferentesrascacielos, escenariospuertos, geológicos en yelpresas, mundo,donde que la permitió laistencia construcción de grandes  puentes, túneles poca res resistencia de los suelos, en el  pasado lo habían hecho casi imposible. El libro contiene la ecuación diferencial fundamental para el proceso de consolidación asociado con la compresión de la arcilla, una ecuación análoga a la ecuación de difusión que rige el flujo de calor en los sólidos, dependiente del tiempo. El libro también contiene la teoría de la tensión efectiva para explicar el comportamiento de los suelos bajo cargas.

Últimos años  Una de sus primeras tareas en los EE.UU. fue conseguir la atención de los ingenieros a su trabajo. Aunque las ideas de Terzaghi fueron recibidas con escepticismo en algunos círculos ingeniería siguiósuescribiendo, dictando conferencias, y demostrando la validez dedesus conceptoscivil, mediante aplicación práctica. Procedió a hacer por escrito una serie de artículos para el Engineering el  Engineering News Record , que fueron publicados en el invierno de 1925, luego como un pequeño libro en 1926. Encontró las instalaciones del MIT abominables y la obstrucción de la administración. Apartó a un lado esos obstáculos, y una vez más estableció un nuevo laboratorio orientado a hacer mediciones en suelos con instrumentos de su propia invención. Entró en una nueva fase de  publicación prolífica y una implicación de ejercicio profesional con rapidez creciente y lucrativa, como ingeniero consultor en muchos proyectos de gran envergadura. En 1927, 1927 , en una interesante coincidencia, A Aurelia urelia Schober Plath , posteriormente p osteriormente ssee convertiría en la madre de la famosa poetisa Sylvia Plath, trabajó como secretaria de Terzaghi. Ella era de origen austríaco y trabajó para Terzaghi en la traducción de un

manuscrito en alemán que trataba sobre nuevos principios de la mecánica de suelos. Después del trabajo cenaban juntos, y la conversación chispeante Terzaghi la llevaba a la

 

tragedia griega, a la literatura rusa, a las obras de Hermann Hesse, a los poemas de Rainer María Rilke, así como los escritos de los grandes filósofos del mundo. Ella afirma que la experiencia le afectó para el resto de su vida y que " se " se dio cuenta de lo estrecho que había  sido mi mundo y que la auto-educación podría y debería ser una emocionante aventura  para toda la vida. Fue el comienzo de mi sueño para la educación ideal de los hijos que esperaba algún día tener ". ". De 1926 a 1932, Arthur Casagrande, otro pionero de la mecánica de suelos e ingeniería geotécnica, trabajó como asistente privado de Terzaghi en el MIT. Terzaghi era muy solicitado como un compañero de cena y era un conversador fascinante. Sus miradas llamativas y el poder evidente era muy atractivo para las mujeres. En 1928 conoció a la joven estudiante de Harvard de doctorado en geología, Ruth Dogget, y se enamoraron profundamente. De 1925 a 1929, Terzaghi trabajó en el Instituto Tecnológico de Massachusetts donde inició el primer programa estadounidense sobre mecánica de suelos y consiguió que esta ciencia se considerase como una materia importante en la ingeniería civil. Siendo Profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts - MIT, USA, 1926, Terzaghi construyó su  propio aparato de consolidación en pequeña escala. En 1928, Terzaghi tuvo suficiente del MIT y su presidente, y decidido a regresar a Europa. Aceptó una cátedra en la Vienna Technische Hochshule en el invierno de 1929. Se casó con Ruth, que se convirtió en su editora y colaboradora también. Un corto viaje de consultoría a Rusia antes de tomar posesión de su cargo le horrorizó, y pasó a oponerse al sistema comunista caracterizándolo como un régimen ejemplificado por la brutalidad y el caos. Hizo de Austria su base, viajó incesantemente por toda Europa, en consultoría y docencia, y en hacer nuevos contactos profesionales y colaboraciones. Su carga de trabajo docente ahora era relativamente ligera, así que continuó sus investigaciones experimentales, y estuvo especialmente interesado en los problemas de asentamientos de las fundaciones, y de la lechada. Comenzó a escribir el manuscrito de una versión mucho más actualizada y ampliada del Erdbaumechanik  del Erdbaumechanik , ahora preparado para dos volúmenes. Sin embargo, la agitación política en Austria comenzón una licencia de Viena entre 1935 y 1936.a interferir con su trabajo, y en 1935 decidió tomar Comenzó su año sabático con un corto viaje a consultar con  con   Fritz Todt Todt   (ingeniero alemán que trabajó para el partido Nazi) y los arquitectos de los grandiosos planes propuestos para los inmensos edificios en el sitio del Nazi's Party Day Rally en Nuremberg. Esto llevó a un conflicto sobre la mejor manera de apoyar una cimentación superficial, lo que condujo a una discusión con el propio Hitler, quien tomó un gran interés en todos los detalles de la arquitectura. Terzaghi regresó a América, donde presidió y dictó una conferencia plenaria en la Primera Conferencia Internacional de Mecánica de Suelos en la Universidad de Harvard, en 1936. Fue a través de la inspiración y la guía de Terzaghi, desarrollada en el anterior cuarto de siglo, que fueron presentados los trabajos en la Conferencia, cubriendo una amplia gama de

temas, tales como la resistencia al corte, el esfuerzo efectivo, los ensayos in situ, el  penetrómetro de cono holandés, las pruebas de centrifugación, el asentamiento por

 

consolidación, la distribución elástica de esfuerzos, la precarga para la mejora del suelo, la acción de las heladas, las arcillas expansivas, la teoría de arco de la presión de la tierra, la dinámica del suelo, y los terremotos. Durante el siguiente cuarto de siglo, Terzaghi fue el espíritu que guió el desarrollo de la mecánica de suelos e ingeniería geotécnica en todo el mundo. dur ante la vida de Terzaghi A tal efecto, en 1985,  1985, Ralph Peck  escribió que " pocas personas durante habrían estado en desacuerdo que él no fue solamente el espíritu rector de la mecánica de  suelos, sino que fue el centro de investigación y aplicación en todo el mundo. En los años siguientes (a la Conferencia de Harvard de 1936) se involucró en proyectos en todos los continentes excepto Australia y la Antártida.". Antártida. ". Continuó Peck diciendo " Aún hoy en día, difícilmente se puede mejorar su evaluación contemporánea del estado de la mecánica de suelos, como la expresó en sus documentos de resumen y los discursos presidenciales.". presidenciales.". Hizo una gira de conferencias en muchas otras universidades, pero descubrió que las  perspectivas de empleo eran sombrías. Regresó a Viena en noviembre de 1936, poco después del nacimiento de su primer hijo, Eric. En Viena, regresó a una controversia desagradable profesional y política, que sólo superó con cierta dificultad. dificultad. En ese momento declaró memorablemente " La patria que me señala como un nazi, los nazis como un bolchevique, y los bolcheviques como un idealista conservador. Ciertamente, sólo uno de los tres podría estar en lo cierto, y son los bolcheviques". bolcheviques ". Escapó de Viena con frecuencia por los extensos viajes de consultoría a importantes proyectos de construcción en Inglaterra, Italia, Francia, Argelia y Letonia; acumulando una gran cantidad de experiencia en la práctica de la ingeniería. En 1938, Terzaghi emigró a los Estados Unidos y tomó un puesto en la Universidad de Harvard. Antes de la final de la guerra, participó como consultor en el sistema de metro de Chicago, la construcción del puerto de Newport News, y construyendo el Normandie, entre otros. En la Universidad de Harvard desarrolló y expuso su curso sobre geología aplicada a la ingeniería. En 1939, Terzaghi presentó la 45a Conferencia James Forrest en la Institución de Ingenieros Civiles de Londres. Su intervención se tituló " Mecánica " Mecánica de Suelos - Un nuevo capítulo en Ciencias de la Ingeniería". Ingeniería". En ella proclamó que la mayoría de las fallas de cimentación que ocurrían ya no eran "actos de Dios." En 1943 se convirtió en ciudadano estadounidense y publicó su “ Theoretical Soil  Mechanics” seguido por “Soil Mechanics in Engineering Practice” de K. Terzaghi y R.B.

Peck en 1948, este último probablemente sea el libro más conocido por los graduados de Ingeniería Civil en el mundo.

 

 

Portada de 'Mecánica de Suelos en la Práctica de la Ingeniería' de Terzaghi  Terzaghi 

Así se pudo difundir por el mundo traducido a varios idiomas su teoría sobre los Esfuerzos Efectivos Hidrodinámicos y de la Consolidación en un régimen de flujo estacionario o constante. Fue galardonado con la Medalla Frank P. Brown en 1946. Permaneció como profesor de tiempo parcial en la Universidad de Harvard hasta su jubilación en 1953 a la edad obligatoria de 70 años. En julio del año siguiente, se convirtió en el presidente del Consejo Consultivo para la construcción de la presa de Asuán. Renunció a este cargo en 1959 después de entrar en conflicto con los ingenieros rusos a cargo del proyecto, pero continuaron sus consultas sobre varios proyectos hidroeléctricos, especialmente en la Columbia Británica. Murió en 1963 y sus cenizas enterradas en el sur de Waterford, Maine, cerca de " Bear Corner ", ", el retiro de la familia. La extraordinaria carrera de Terzaghi fue descrita con amplia documentación en el libro  From Theory to Practice in Soil Mechanics Mechanics   (Wiley, 1960). En este libro se recopilaron todas las publicaciones de Terzaghi hasta 1960 (256). A Terzaghi se le otorgaron numerosos premios honoríficos, incluyendo la Medalla Norman de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) en los años 1930, 1943, 1946 y 1955. Universidades de ocho  países concedieron a Terzaghi nueve de títulos de doctor honoris causa. Durante muchosdiferentes años desempeñó el cargo de Presidente la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y Cimentaciones.

Legado 

 

 

Día - Correos de Austria Sobre de Primer Día  La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles estableció en 1960 el Premio Karl Terzaghi a un "autor de notables contribuciones al conocimiento en los campos de la mecánica de  suelos, ingeniería del su subsuelo bsuelo y de movimiento de tierras tierras,, y la construcc construcción ión y movimiento de tierras subterráneas". subterráneas". La Biblioteca Terzaghi y Peck, que es administrada por el Instituto Geotécnico de Noruega, en Oslo, Noruega, mantiene una extensa colección de sus documentos. La presa Mission en Columbia Británica, Canadá, fue renombrada en su honor como la Presa de Terzaghi en 1965. Terzaghi no sólo inició la mecánica de suelos sino que hasta su muerte ejerció una profunda influencia en esta ciencia y, dos días antes de fallecer, aún trabajaba diligentemente en un artículo científico. Los escritos de Terzaghi aportan importantes conocimientos sobre muchos temas, en especial la teoría de la consolidación, el proyecto y construcción de cimentaciones, el cálculo de ataguías y el mecanismo de deslizamiento de taludes. Quizá la aportación más importante de Terzaghi a la mecánica de suelos fue su forma de tratar los  problemas que se plantean en ella, de acuerdo con la metodología que él enseñó y supo  poner en práctica.

 

Estampilla en homenaje a Terzaghi

 

Ir a: Geotécnica   El Legado de Terzaghi en la Ingeniería Geotécnica  Terzaghi y la Mecánica de Suelos  Suelos  La Clasificación Geomecánica de Terzaghi (1946)  (1946)   Terzaghi, el ingeniero y el escándalo Fillunger   Terzaghi y el SPT  SPT 

La Ingeniería Geotécnica después de 1927  La publicación de Erdbaumechanik de  Erdbaumechanik auf Grundlage Bodenphysikalisher  por   por Karl Terzaghi en 1925 dio a luz a una nueva era en el desarrollo de la  la  mecánica de suelos suelos.. Terzaghi es conocido como el padre de la mecánica de suelos moderna, y con razón, como se ha visto anteriormente. El primer trabajo profesional de Terzaghi en Inglaterra fue en 1939, cuando fue contratado  para investigar una falla de talud en el embalse Chingford ((Cooling Cooling y Golder 1942 1942). ). Como resultado, John Mowlem creó en 1943 el primer laboratorio de mecánica de suelos comercial, en el Reino Unido, y se llamó Soil Mechanics Ltd. Whyte (1976) reporta que  para 1948 otros cinco contratistas y un consultor, disponían divisiones de suelos. suelos   en el Reino Unido, fue dado por Un estímulo importante a la investigación en suelos Cooling, que influyó en una serie de ingenieros (por ejemplo, Skempton, Bishop y Golder) que trabajaban en la Building Research Station en la década de 1940. En 1948, comenzó su  publicación Géotechnique Géotechnique,, y para 1955 un gran número de importantes documentos en mecánica de suelos se habían publicado sobre temas tales como la investigación de campo, infiltración, estabilidad de taludes y asentamiento. La investigación de sitio moderna, se diferencia de sus antecesoras principalmente, debido a la necesidad de cuantificar el comportamiento del suelo. Terzaghi, en su conferencia James Forrest a la Institución de Ingenieros Civiles ICE, de Londres (1939) señaló que, en 1925 los métodos de muestreo en los EE.UU. eran " primitivos " primitivos", ", con muestras de tubos sellados siendo casi inaudito. El trabajo de Casagrande entre 1925 y 1936 demostró la influencia de la perturbación del suelo durante el muestreo (reportada por A. Casagrande en 1932) y condujo al desarrollo en los EE.UU. de "procedimientos complejos e ingeniosos  para obtener muestras ca casi si inalteradas hasta un diámetro de 5" (Terzaghi, (Ter zaghi, 1939). 1939 ). Al mismo tiempo, se hicieron avances av ances considerables en Dinamarca, Francia, Alemania, Suecia e Inglaterra. R.V. Southwell (1938) describe los métodos de relajación para resolver la ecuación de flujo en un medio poroso, presentados por él originalmente en 1935. Donald W. Taylor (1948),  presenta discusión sobretotal. el uso de factores en la estabilidad de taludes, en lugar del una factor de seguridad Hansen (1965)parciales sugiere reemplazar el tradicional sistema

 

de factores de seguridad totales, por el mucho más consistente sistema de factores de seguridad parciales. En el Reino Unido, Cooling y Smith (1936) reportaron un intento temprano de muestreo «inalterado» del suelo usando un tubo partido de 105 mm de diámetro, forzado en el terreno desde la parte posterior de un camión. Para 1937, la herramienta era un tubo de 105 mm de diámetro hincado en el suelo (Cooling y Golder 1942; Cooling1942), con una relación de área (la relación de área de suelo desplazada con el área de la muestra) de aproximadamente 20%. La perforación era con un perforador de pozos "hincado " hincado en la  forma habitual con barrenos, cinceles, etc etc"" (Cooling 1942). Para el año 1945 el tubo de muestreo se había convertido en el U100, que está todavía en uso hoy en día (Longsdon 1945). En 1949, el primer borrador del proyecto de Civil Engineering Code of Practice for Site  Investigations   fue emitido para comentarios. En ese tiempo Harding (1949) entregó un  Investigations documento a la División de Construcción de Obras de la Institución de Ingenieros Civiles en el que se detallan los métodos de perforación y muestreo disponibles entonces. Las recomendaciones formuladas en dicho documento, y los debates sobre el informe de Skempton, Toms y de Rodin, conforman base de la mayoría de las técnicas todavía en uso, en la investigación sitio en el Reino la Unido. En 1953, Terzaghi dijo en relación con la investigación de sitio que "hemos adquirido todos los conocimientos necesarios para una interpretación racional de los datos observacionales y experimentales. Desde 1950, han tenido lugar cuatro principales cambios. En primer lugar, muchos de los métodos presentó antes y después, fueron objeto de críticas como consecuencia de las diferencias entre predicciones y observaciones posteriores. En segundo lugar, un número considerable de las lecciones aprendidas antes de 1950 han caído en el olvido: pocos muestreadores U100 en uso hoy en día, son del nivel requerido por Hvorslev (1949) para la toma de muestras inalteradas, y aún queda mucho trabajo de campo sin ser supervisado por los ingenieros. En tercer lugar, pocos ingenieros tienen experiencia o conocimiento de las técnicas de perforación y sondeo para las investigaciones in situ, y la mayoría de los clientes no son conscientes de la importancia de esta parte del trabajo. Finalmente, en los últimos años ssee ha visto la introducción de sofisticados y costosos métodos de ensayo y análisis por computador, que no puede ser sensiblemente aplicados a las muestras y las predicciones de las condiciones del suelo de calidad indeterminada. La 1a Conferencia de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones ISSMFE fue f ue celebrada en la Universidad de Harvard en 1936, con Karl Terzaghi como su presidente. La Conferencia fue posible debbido a la convicción y esfuerzos del profesor Arthur Casagrande de la Universidad de Harvard. Cerca de 200  personas representando a 21 países asistieron a esta Conferencia. Fue a través de la guía e inspiración de Terzaghi en el cuarto de siglo precedente que los trabajos llegaron a la Conferencia cubriendo un amplio rango de tópicos tales como:

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Esfuerzos efectivos

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Resistencia al corte Ensayos con el penetrómetro de cono holandés Consolidación Ensayos centrífugos Teoría elástica y distribución de esfuerzos Precarga para control de asentamientos Arcillas expansivas Acción de las heladas Terremotos y licuación de suelos Vibración de maquinaria Teoría de arco de presión de tierras

 

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A continuación se presentan algunos aspectos destacados en el desarrollo de mecánica de suelos e ingeniería geotécnica que ocurrieron después de la 1a Conferencia de ISSMFE en 1936:

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Publicación Mechanics por Karl Terzaghi en 1943 (Wiley,  New York). del libro Theoretical Soil Mechanics por Publicación del libro  Mecánica de Suelos en la Práctica de la Ingeniería Ingeniería de  de Karl Terzaghi y Ralph Peck en 1948 (Wiley, New York). Publicación del libro Fundamentos libro  Fundamentos de Mecánica de Suelos Suelos de  de Donald W. Taylor en 1948 (Wiley, New York). Inicio de la publicación de Géotechnique Géotechnique,, la revista internacional de mecánica de suelos en 1948 en Inglaterra. Presentación del artículo sobre concepto Ø = 0 de arcillas por A. W. Skempton en 1948. Publicación de artículo de AW Skempton sobre los parámetros A y B del agua de  presión de poros en 1954, que hizo el cálculo de los esfuerzos efectivos más  práctico para varios trabajos de ingeniería. Publicación del libro " La " La medición de las propiedades del suelo en la prueba triaxial " por A.W. Bishop y B.J. Henkel en 1957 (Arnold, Londres). ASCE Conferencia de Investigación sobre la Resistencia al corte de suelos cohesivos, celebrada en Boulder, Colorado, en 1960.

Después de una breve interrupción por la II Guerra Mundial, se llevó a cabo la 2a Conferencia de ISSMFE, en Rotterdam, Holanda, en 1948. Asistieron cerca de 600  participantes y se publicaron siete volúmenes de memorias. En esta conferencia, A. W. Skempton presentó el prominente artículo sobre el concepto Ø = 0 en arcillas. Las Conferencias de ISSMFE habían sido organizadas casi cada cuatro años en diferentes partes del mundo. Como consecuencia de la conferencia de Rotterdam, se gestaron Conferencias Regionales en Ingeniería Geotécnica como:

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Conferencia Regional Europea sobre Estabilidad de Taludes, Estocolmo (1954).

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1a Conferencia Australia-Nueva Zelanda sobre Características de Cortante de los Suelos (1952). 1a Conferencia Pan Americanarence, Ciudad de México (1960). Conferencia de Investigación sobre resistencia al corte de suelos cohesivos, Boulder, Colorado, (1960).

 

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A comienzos de la década de 1950, las soluciones de diferencias finitas asistidas por computador y los elementos finitos, fueron aplicados a varios tipos de problemas de la Ingeniería Geotécnica. Estas soluciones aún constituyen una importante y útil herramienta de trabajo en la profesión. Desde los primeros días, la profesión de la ingeniería geotécnica ha recorrido un largo camino y ha madurado. Ahora es una rama establecida de la ingeniería civil, y miles de ingenieros civiles declaran que la ingeniería geotécnica es su área de especialidad preferida. Desde la primera conferencia en 1936, a excepción de una breve interrupción durante la Segunda Guerra Mundial, las conferencias ISSMFE se han celebrado cada cuatro años. En 1997, el nombre ISSMFE fue cambiado ISSMGE (Sociedad alcance. Internacional Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica) para areflejar su verdadero Estas de conferencias internacionales han sido fundamentales para el intercambio de información sobre las actividades de investigación en ingeniería geotécnica nuevas y en curso. Hasta principios de la década de 1960, los Ingenieros Geotécnicos estaban agrupados en la ISSMFE (“ International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering ”). ”). Luego aparecieron nuevas sociedades sociedades   como la ISRM (“ International Society for Rock  Mechanics”) en 1962 y la IAEG (“ International Association of Engineering Geology”) en 1970. 1936   Ir a: El Ascenso de la Geotecnia en 1936

 

 

Conferencias ISSMFE (1936 – 1997) 1997) e ISSMGE (1997 – 2009) 2009)

Presidentes de las Conferencias ISSMFE (1936 – 1997) 1997) e ISSMGE (1997 – 2009) 2009) 

Comités Técnicos ISSMGE entre 1997 – 2001 2001 (basados on Ishihara, 1999)   Comité N° / Nombre de Comité TC-1 TC-2 TC-3 TC-4

Instrumentación para Monitoreo Geotécnico Prueba Centrifuga Geotecnia de Pavimentos y vías de ferrocarril Ingeniería Geotécnica de Terremotos

TC-5 Geotecnia Ambiental

 

TC-6 Suelos no saturados TC-7 Escombreras (o presas de relaves) TC-8 Heladas TC-9 Geosintéticos y reforzamiento del suelo TC-10 Caracterización Geofísica del sitio TC-11 Deslizamientos TC-12 Validación de la simulación por computador TC-14 Ingeniería Geotécnica Marina (u Offshore) TC-15 Turbas y suelos orgánicos TC-16 Caracterización de las propiedades del suelo de ensayos in-situ TC-17 Mejoramiento del suelo TC-18 Fundaciones en pilas TC-19 Preservación de Sitios Históricos TC-20 Práctica Profesional TC-22 Suelos endurecidos y rocas blandas TC-23 Ingeniería Geotécnica de Diseño del Estado Límite TC-24 Muestreo de suelos, evaluación e interpretación TC-25 Suelos tropical y residuales TC-26 TC-28 Sedimentos Construccióncalcáreos subterránea en suelos blandos TC-29 Prueba de esfuerzo-deformación de Geomateriales en el Laboratorio TC-30 Ingeniería Geotécnica de Costas TC-31 Educación en Ingeniería Geotécnica TC-32 Evaluación y manejo de Riesgos TC-33 Socavación de las fundaciones TC-34 Deformación de los Materiales Terrestres Karl Terzaghi en su artículo de 1951 (Bjerrum, et. Al., 1960), sobre " La " La Influencia de los estudios modernos de suelos en el Diseño y Construcción de Fundaciones ", comentó respecto de las fundaciones lo siguiente: " Las puedeun describirse adecuadamente como mal l neces necesario. ario. Si un edificio  se va fundaciones a cons construir truir sobre afloramiento de roca sólida, nnoo un se ma requiere cim cimentación. entación. Por lo tanto, en contraste con el edificio en sí, que satisface necesidades específicas, apela al  sentido estético, y llena sus espacios con orgullo, las cimentaciones sólo sirven como remedio para las deficiencias de cualquier capricho que la naturaleza haya previsto para el apoyo de la estructura en el lugar que ha sido seleccionado. Teniendo en cuenta que la  gloria no acompaña a las cimentaciones, y que las fuentes del éxito o el fracaso se ocultan  profundamente en el suelo, las cimentaciones siempre han sido tratadas como hijastros, y  sus actos de venganza por la falta de atención pueden p ueden ser muy embarazosos. embarazosos."" Las observaciones formuladas por Terzaghi son muy importantes y deben ser consideradas  por todos los Arquitectos e Ingenieros. Los arquitectos o ingenieros que no deseen hacer uso del creciente conocimiento en el diseño de fundaciones no están prestando ejercicio fiel a su profesión. Debido a que las subestructuras son tan importantes como las

superestructuras, las personas bien calificadas en el diseño de subestructuras siempre deben

 

ser consultadas y el antiguo proverbio de que una "una "una puntada a tiempo ahorra nueve" nueve" siempre debe tenerse en cuenta. El diseño de fundaciones es una rama de la Ingeniería Civil. La experiencia ha demostrado que la mayoría de estas ramas han pasado en sucesión por dos etapas, la empírica y la científica, antes de llegar a la actual que puede llamarse la etapa de madurez. La transición de la ingeniería de fundaciones de la etapa empírica a la científica se inició a comienzos del siglo XX. El diseño de fundaciones en la etapa empírica se basó principalmente en la intuición y la experiencia. Solía haber muchos fracasos ya que el procedimiento de diseño era sólo por ensayo y error. La contribución de Terzaghi para el desarrollo de la Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones es tan grande que él verdaderamente puede ser llamado el Padre de la Mecánica de Suelos, y su actividad se extendió por un período de cerca de 50 años a partir del año 1913. Su impresionante carrera está bien documentada en el libro " De " De la Teoría a la Práctica de Mecánica de Suelos" Suelos" (Bjerrum, L., et. Al., 1960). Terzaghi definió la Mecánica de Suelos de la siguiente manera:  La Mecánica de Suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica e hidráulica a los  problemas de la ingeniería relacionados con los sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas producidas por la desintegración mecánica y química de las rocas, independientemente de si contienen o no una mezcla de componentes orgánicos.   orgánicos. El término Mecánica de Suelos se acepta ahora generalmente para designar la disciplina de la ciencias de la ingeniería que se ocupa de las propiedades y el comportamiento del suelo como material estructural. Todas las estructuras se construyen sobre los suelos. Nuestro principal objetivo en el estudio de la mecánica de suelos es establecer ciertos principios, teorías y procedimientos  para el diseño de una estructura sana y salva. El tema de la Ingeniería de Fundaciones se ocupa del diseño de varios tipos de subestructuras bajo el suelo y diferentes condiciones ambientales. Muchos investigadores en el campo de la Mecánica de Suelos fueron inspirados por Terzaghi. Algunas de las notables personalidades que siguieron sus pasos son Ralph B. Peck, Arthur Casagrande, Alec W Skempton, etc. Debido a los incesantes esfuerzos de estos y otros innumerables investigadores, la Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones ha llegado para quedarse como una parte muy importante de la Ingeniería Civil. En la era científica actual, el diseño de fundaciones basado en análisis científicos ha recibido mucho ímpetu. Las teorías se han desarrollado sobre la base de las propiedades fundamentales de los suelos. Aún se puede evidenciar un desempeño insatisfactorio de

algunas estructuras construidas incluso sobre principios científicos. Las razones de tan  pobre comportamiento son muchas. La masa del suelo sobre el que se construirá una

 

estructura es de carácter heterogéneo y ninguna teoría puede simular la condiciones de campo. La propiedades fundamentales del suelo que determinamos en los laboratorios  pueden no reflejar realmente las propiedades del suelo in situ. Una combinación de juicio entre la teoría y la experiencia es esencial para el desempeño exitoso de toda estructura construida sobre el terreno. Otro método que está ganando popularidad es el enfoque observacional. Este procedimiento consiste en hacer observaciones pertinentes con suficiente anticipación durante la construcción para detectar signos de distanciamiento entre las condiciones reales y las asumidas por el diseñador y proceder a modificar el diseño o el método de construcción de acuerdo a los resultados. La Ingeniería Geotécnica ha seguido progresando y se han realizado importantes avances en nuevas áreas tales como la aplicación del método de elementos finitos para resolución  problemas geotécnicos, la comprensión del comportamiento de pilas y geotecnia en alta mar. El efecto de la globalización también ha introducido nuevos desafíos a los ingenieros geotécnicos donde la comprensión de la Mecánica de Suelos básica, es importante para complementar la experiencia local en las obras en diferentes partes del mundo. En resumen, el desarrollo de la ciencia de la Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones del año 1925 fenomenal. Terzaghilasestableció  procedimientos definitivos en suen libroadelante publicad publicadoofueen 1925 19 25 para ddeterminar eterminar pro propiedades piedadeslosy las características de resistencia de los suelos. La Mecánica de Suelos moderna nació en 1925. La etapa actual de los conocimientos en mecánica de suelos y procedimiento de diseño de las fundaciones son en su mayoría debido a las obras de Terzaghi y su grupo de dedicados colaboradores. El término 'Geotecnología' fue probablemente introducido por primera vez por R. Glossop cuando presentó la Octava Conferencia de Rankine en 1968. Los ingenieros de Asia también han contribuido significativamente a la práctica de la ingeniería geotécnica y algunos nombres notables incluyen a Kenji Ishihara, Chin Fung Kee, Za-Chieh Moh, AS Balasubramaniam, E. W. Brand y Lee Seng. La e evoluci voluci ón de la te teor oríí a d de e la capaci capacida dad dp por ortante tante 

La determinación de la capacidad portante del suelo suelo,,  basada en la teoría de presión de tierras clásica de Rankine (1857) se inició en 1857 con G.E.Pauker, un ingeniero militar ruso (1889) (en " An explanatory report on the project of a sea-battery sea-battery"" (in Russian), Journal of the Ministr Ministryy of Wa Ways ys and Commu Communications, nications, St. P Petersburg,), etersburg,), quien fue el  primero  en proponer una fórmula analítica para determinar la estabilidad de cimientos, en la  primero que la profundidad de la fundación fue reemplazada por una sobrecarga equivalente; y fue modificada por Bell (1915). La teoría de Pauker era aplicable sólo para los suelos arenosos,  pero la teoría de d e Bell tomó en cuenta también la coh cohesión. esión. Ninguna teoría tuvo en cuenta el ancho de la fundación. La evolución posterior dio lugar a la modificación de la teoría de Bell para incluir también el ancho de una zapata. Los métodos de cálculo de la capacidad de carga última de zapatas superficiales alargadas

 por la teoría plástica se desarrolló considerablemente en los años transcurridos desde que Terzaghi (1943) propuso por primera vez un método, teniendo en cuenta el peso del suelo

 

 por el principio de superposición. Terzaghi extendió la teoría de Prandtl (1921). Prandtl desarrolló una ecuación basada en su estudio de la penetración de un punzón metálico largo y duro en materiales más blandos para el cálculo de la capacidad de carga máxima. Supuso que el material no pesaba y que solamente poseía cohesión y fricción. Taylor (1948) extendió la ecuación de Prandtl, considerando el efecto de la sobrecarga del suelo sobrecargado a nivel de cimentación.  No existe en la actualidad una solución analítica exacta disponible, para calcular la capacidad de soporte de las zapatas, debido a que el sistema básico de ecuaciones que describen los problemas de cedencia no es lineal. Por las anteriores razones, Terzaghi (1943) propuso por primera vez una ecuación semi-empírica para calcular la capacidad de carga última de zapatas alargadas, teniendo en cuenta la cohesión, la fricción y el peso del suelo, y reemplazando la presión de sobrecarga con una sobrecarga equivalente al nivel de la base de la fundación. Este método fue para la condición de falla de corte general y el  principio de superposición s uperposición ffue ue adoptada. Su trabajo era una extensión de la obra de Prandtl Prand tl (1921). La forma final de la ecuación propuesta por Terzaghi es la misma que la dada por Prandtl. Con posterioridad a la obra de Terzaghi, muchosSininvestigadores interesaron en este  problema y presentaron sus propias soluciones. embargo, la se forma de la ecuación  presentada por todos estos es tos investigadores se mantuvo la misma que la de Terzaghi, Terz aghi, pero sus métodos de determinación de los factores de capacidad portante eran diferentes. La mecánica de suelos es la teoría de la base natural del suelo; su papel entre las ciencias de la ingeniería es enorme y solo puede ser comparado con la "resistencia "resistencia de materiales". materiales". Sin el conocimiento de los principios de la mecánica de suelos, es imposible diseñar correctamente las modernas estructuras industriales, edificios de apartamentos, especialmente los más altos; autopistas, y estructuras hidráulicas. El uso de la mecánica de suelos permite la completa utilización de la capacidad portante de los suelos, y un cálculo más acertado de las deformaciones de los suelos de apoyo, bajo el efecto de las cargas externas aportadas por las estructuras, y así se obtienen soluciones no sólo económicas, sino confiables. La  La contribución de los científicos soviéticos  soviéticos al desarrollo general de la mecánica de suelos, como una de las áreas más complejas en la mecánica del medio continuo, y la base científica de la ingeniería de fundaciones, fue excepcionalmente grandiosa. La complejidad de los problemas estudiados por la mecánica de suelos, se debe al hecho de que el suelo es un medio disperso, y en sus poros hay atrapados gas y agua. Las deformaciones en el suelo no sólo ocurren instantáneamente, y las propiedades del suelo cambian cuando es compactado por una sobrecarga. Las leyes de deformación de suelos arcillosos o arenosos, congelados o hundidos, son diferentes en muchos aspectos. El suelo de base es usualmente estratificado, irregular, con nivel de agua subterránea variable, y está frecuentemente sujeto al efecto de las fuerzas hidrodinámicas.

Las investigaciones en el área de los cimientos de las estructuras comenzaron Rusia antes de la Gran Revolución de Octubre. Es necesario aclarar que el primer curso de cimientos y

 

fundaciones fue publicado en San Petersburgo en 1869 por V.M. Karlovich. El método de investigación de la pérdida estabilidad de cimientos que fue propuesto por V.I. Kurdyumov en 1891 es ampliamente utilizado por los científicos soviéticos y extranjeros aún hoy en día: G.E. Pauker (1889) y S.I. Belzetskii (1914) desarrollaron teorías simplificadas de estabilidad, y P.A. Minyaev (1914) fue el primero en proponer el uso de la teoría de elasticidad para determinar deformaciones del terreno, que posteriormente fueron ampliamente empleadas en la práctica el diseño. Sin embargo, el vigoroso y acompasado desarrolló de la mecánica de suelos, comenzó durante la era soviética cuando los equipos de científicos exhibieron oportunidades sin  precedentes en el desarrollo de sus investigaciones. En 1923, N.P. Puzyreskii publicó el libro "Cálculos "Cálculos de Fundaciones", Fundaciones", que presentó los métodos más avanzados de calcular vigas sobre una base continua entre otros métodos que utilizaban la hipótesis del módulo de reacción de la subrasante. El denominado método de condiciones iniciales, luego fue ampliamente desarrollado por el Profesor A.N. Krylov (1930) y otros investigadores soviéticos, ampliamente término los métodosN.P. para Puzyreskii calcular vigas sobre una base elástica amplia. En ofrecidas el libro " Fundaciones  Fundaciones" (1934), investigó ampliamente las más oportunidades para estudiar"  procesos en el suelo utilizando la teoría de la elasticidad. Su pupilo el Profesor I.V. Yaropol'skii desarrolló sus ideas aún más. Dentro de la evolución de la Ingeniería Geotécnica, primero apareció y se desarrolló la práctica y luego se fueron sumando los descubrimientos y avances científicos dentro del esquema de teoría y análisis. De esta manera, en el siglo XIX no existía una aproximación científica o sistemática a los problemas de fundaciones, y hasta había cierta reluctancia a aceptar los conocimientos científicos (Glossop, 1968). En la edición del 60avo aniversario de la revista especializada Geotechnique Geotechnique,, se recopiló la influencia de esa publicación en el desarrollo de las ideas geotécnicas, clarificando el estado del arte desde el siglo XIX (Chrimes, 2008). Se indicó que el peso del desarrollo tecnológico ha sido muy importante y se continúa en la actualidad (Glossop, 1968). Muchos desarrollos se han realizado empíricamente, para luego ser interpretados teóricamente, como se presenta en la  la siguiente tabla. tabla.  Hay ejemplos significativos, como la aplicación de la compactación dinámica en suelos finos, que a priori era priori era considerada como imposible por sus propios creadores, y en donde la experimentación motivó un cambio en la concepción teórica del fenómeno y la formulación de nuevos modelos para entenderlo (Menard y Broise, 1976).

DESARROLLO   1779 

Coulomb inventó el cajón a aire comprimido 

FUENTE  Glossop 1968 

1802  1802 

Berigny inventó la inyección en aluviones con arcilla y cal hidráulica   Rennie utilizó vapor en piloteadora 

Glossop 1968 

1811  1827  1830  1835  1839  1841 

Telford aplicó precarga para reducir asentamientos en arcilla  Telford introdujo la idea del núcleo arcilloso en presas.   Cochrane empleó el cajón con la válvula de aire   Pilotes con camisa de acero en Inglaterra  Primer ensayo de carga de pilotes en USA   Triger estudió efectos del aire comprimido sobre la salud 

1843 1846  1852  1860  1865 

Hussein Hussein & & Goble Goble 2004 2004 

1867  1867  1883  1888  1893  1893  1893  1896 

 Naysmy  Naysmyth th inventó inventóy el martinet martinete e a vapor vmartinete apor (Escoci (Escocia) a)  comprimido en Inglaterra  Clarke, Freeman Varley usaron a aire Michoux estudió el congelamiento de suelos  Se funda Keller (Alemania)  Tratamiento de pilotes de madera con creosota en USA   Jacob: presas con taludes 3:1 para aguas arriba y 2:1 para taludes aguas abajo  Hawkesley introdujo la inyección con cemento para presas en roca   Vulcan desarrolló su martinete a vapor en USA   Stephenson aplicó el rebatimiento de agua subterránea por medio de pozos   Formula Engineering News para pilotes hincados  Grandes Cajones excavados a mano en Chicago   Mckiernan-Terry construyó el martinete de doble acción (USA)  Raymond usó pilotes hormigonados in situ en USA   Hennebique usó pilotes prefabricados en Francia 

1908  1908  1908  1910  1913  1926 

Raymond empleó pilotes prefabricados en USA   Bethlehem introdujo pilotes H de acero en USA   Frankignoul inventó el pilote Franki en Bélgica   Primer ensayo estático de pilares en Chicago  ASCE creó el Comité de Fundaciones   Delmag inventó el martinete a explosión (mezcla de benzol) 

Hussein & Goble 2004 Hussein & Goble 2004   Hussein & Goble 2004  Hussein & Goble 2004  Hussein & Goble 2004  Hussein & Goble 2004 

Hussein & Goble 2004 

 

1866 

Glossop 1968  Glossop 1968  Glossop 1968 

Hussein & Goble 2004 

Hussein et 2004  Glossop 1968  Glossop 1968  Keller  

Hussein & Goble 2004 

Glossop 1968  Glossop 1968 

Hussein & Goble 2004 

Glossop 1968 

Hussein & Goble 2004  Hussein & Goble 2004  Hussein & Goble 2004  Hussein & Goble 2004  Hussein & Goble 2004 

Durante el siglo XX, la Ingeniería Geotécnica, también, como producto de accidentes, guerras o decisiones políticas, tuvo importantes avances, algunos de los cuales merecen ser mencionados:

Ejemplos de avances en la Ingeniería Geotécnica, producto de accidentes, guerras o decisión política James K. Mitchell, durante su conferencia "Current " Current Problems And New Directions In Geotechnical And Geoenvironmental Engineering " durante el lanzamiento del Nottingham Centre for Geomechanics, de la Universidad de Nottingham, en el Instituto Virginia Tech,  presentada el 26 de septiembre de 2002, efectúa a través de un mapa mental, basado en un unaa trascendetal premisa, un pormenorizado recuento del estado-del-arte de la práctica de la

Ingeniería Geotécnica a nivel mundial, que se considera aún vigente. La premisa o punto de  partida es la siguiente:

 

   Para entender dónde estamos y ayudar a predecir hacia dónde vamos, es útil revisar en dónde hemos estado. A continuación, a manera de mapa mental en sucesión de ideas, se describe la evolución de la Ingeniería aspectos que han Geotécnica evolucionado hacia unay rama de gran Geotécnica, importancia incluyendo hacia finalesdestacados del siglo XX, la Ingeniería Ambiental la Geotecnología. HITOS DESTACADOS EN EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA Antes de 1940 - Karl Terzaghi Después de la Segunda Guerra Mundial: las demandas políticas y sociales para:      

 

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Las nuevas estructuras e instalaciones Protección y mejora del medio ambiente  Nuevos recursos La mitigación de los riesgos de desastres naturales

LA MECANICA DE SUELOS Y LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA DE FUNDACIONES EN 1949 Alcance del campo limitado principalmente a:                    

Clasificación de Suelos Capilaridad y flujo Análisis de esfuerzos por teoría de la elasticidad Consolidación y análisis de asentamientos Resistencia al corte Estabilidad de taludes Presiones laterales Capacidad portante Cimentaciones superficiales y profundas Amplio énfasis en las arcillas y arenas saturadas

DESARROLLOS ENTRE 1950 - 1960

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Estabilidad de taludes Resistencia al corte

 

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Estructura del suelo, causas de la sensibilidad en las arcillas Propiedades de las arcillas compactadas Diseño de pavimentos Estabilización de suelos Carga transitoria

DESARROLLOS ENTRE 1960-1970

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Presión de poros, análisis bajo esfuerzo efectivo Fenómenos físico-químicos Mecánica de Rocas Aplicaciones informáticas Análisis de elementos finitos Interacción suelo-estructura Dinámica del Suelo Licuefacción Presas de tierra y enrocados (escolleras) Proyectos en alta mar, regiones heladas y lunares

DESARROLLOS ENTRE 1970-1980

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Modelos constitutivos Ensayos in situ  situ  Suelos expansivos Dinámica del Suelo Pruebas Centrífugas Suelos parcialmente saturados Ingeniería geotécnica sísmica Construcción subterránea

DESARROLLOS ENTRE 1980-1990

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Riesgo y confiabilidad Aguas subterráneas y geohidrología Ingeniería geoambiental Geosintéticos

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Tierra reforzada Mejoramiento del suelo

 

  DESARROLLOS ENTRE 1990-2000

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Contenedores Rehabilitaciónde deresiduos sitios Mitigación del riesgo sísmico Recuperación de tierras Infraestructura Aplicaciones geofísicas Sistemas de información geográfica SIG

CONTRIBUCIONES MÁS SIGNIFICATIVAS DE LA INVESTIGACIÓN EN EL REINO UNIDO ENTRE 1950 - 2000

1.   Deformaciones Mecánica de suelos del estado crítico 2. menores y rigidez no lineal 3.  Ensayos triaxiales bajo esfuerzos efectivos 4.  Análisis numérico 5.  Modelado centrífugo 6.  Efectos de la estructura y la fábrica 7.  Esfuerzos residuales en suelos OC 8.  Suelos parcialmente saturados 9.  Análisis de esfuerzos efectivos en taludes y estructuras de contención 10. Mediciones de campo en el BRE (Building Research Establishment)

SITUACIÓN EN EL SIGLO XXI ÁMBITO DE LA GEOTECNOLOGÍA                    

Ingeniería Geotécnica Geología e ingeniería geológica Geofísica Geoquímica Geohidrología Sismología Ingeniería Civil Minería e ingeniería mineral Ingeniería del petróleo Ciencia y tecnología de la información

 

PROYECTOS Y PROBLEMAS                        

Fundaciones para todo tipo de estructuras Infraestructura de transporte (carreteras, aeropuertos, ferrocarriles, puertos y subterráneos) La recuperación de tierras Seguridad sísmica - mitigación del riesgo sísmico Recuperación de Recursos Energía Conservación y restauración de estructuras antiguas Disposición y eliminación de residuos Rehabilitación de sitios y mejoramiento del medio ambiente Suelos y rocas como material de construcción Profundidades oceánicas, regiones heladas, espacio exterior Protección de amenazas naturales y reducción de riesgos (deslizamientos, tornados, huracanes, tsunamis, inundaciones, suelos expansivos, etc.)

 NUEVAS TECNOLOGÍAS Y MATERIALES                  

Tierra reforzada Mezcla de suelos profundos Jet grouting Grouting de compactación Geosintéticos Micro-pilotes Micro-túneles Geocompuestos Métodos geofísicos

INVASIVIDAD DE LAS MEDICIONES (en orden descendente de invasividad)

Medición  Satélites, aeronaves Caminar sobre suelo Perturbación,