Breve Historia de La Mecánica de Suelo1

 

Breve historia de la mecánica de suelos Representación cronológica de los principales acontecimientos sobre el origen y evolución de la Mecánica de Suelos hasta nuestros días. Destacar fechas claves,  Precursores y padre DE LA MECÁNICA DE LOS SUELOS

HISTORIA DE LA MECÁNICA DE LOS SUELOS Ciencia creada en el año 1925 por el ingeniero Kart von Terzaghi que involucra las leyes naturales la físicaterres en los con las cargasdeenlas la ciencias capa superficia super ficiall dey ladecorteza terrestre. tre.problemas La mecánica mecánirelacionados ca de los suelos es una ciencia muy importante, ya que todas las edificaciones son construidas sobre la tierra, es más se utiliza este mismo elementos para construir diques, terraplenes, etc. Es por ello que la estabilidad y el comportamiento del terreno se deben de estudiar y analizar para determinar qué tipo de carga puede soportar. Si no se llegan a estudiar los límites que puede soportar el suelo ante una carga X, se podría originar deformaciones, deslizamientos, grietas en la edificación, fisuras o desplomos que originarían el derrumbe total de toda la obra. Uno de los términos más utilizados y más estudiados por los ingenieros es la roca y el suelo, los cuales se diferencian claramente uno del otro. La roca es todo material que posea una alta resist resistencia, encia, y el suelo es un compues compuesto to natu na tura rall conf confor orma mado do por por corp corpús úscu culo loss mi mine nera rale less que que se sepa separa ran n po porr medi medios os mecánicos, ya sea por presión manual o por agitación en agua. Una gran forma para distinguir una roca del suelo es introduciendo estos dos elementos en un vaso con agua y empezar a agitarlos fuertemente, la roca permanecerá intacta mientras que la tierra se desintegrará rápidamente. Mecánica de los suelos se ha desarrollado en el comienzo del siglo XX. La necesidad de que el análisis del comportamiento de los suelos surgió en muchos países, a menudo como resultado de accidentes espectaculares, tales como deslizamientos de tierra y los fracasos de las fundaciones. En los Países Bajos el deslizamiento de un terraplén de ferrocarril cerca de Weesp, en 1918 dio lugar a la primera investigación sistemática en el campo de mecánica de suelos, por una comisión especial creada por el gobierno. Muchos de los principios básicos de mecánica de suelos eran bien conocidos en ese momento, pero su combinación con una disciplina de ingeniería aún no se había completado. Las pr Las prim imera erass con contr trib ibuci ucion ones es im impo port rtan ante tess a la mecá mecáni nica ca de dell sue suelo lo se de debe ben n a Coulomb, que publicó un importante tratado sobre el fracaso de los suelos en 1776, y de Rankine, que publicó un artículo sobre los posibles estados de estrés en los suelos en 1857.   En 1856 Darcy publicó su famosa famosa obra sobre la permeabilidad permeabilidad de los suelos, por el suministro de agua de la ciudad de Dijon. Los principios de la mecánica de continua, incluyendo la estática y la resistencia de los materiales, también conocido en el siglo 19, debido a la obra de Newton, Cauchy, Navier y Boussinesq. La unión de todos estos fundamentos para una disciplina coherente tenía que esperar hasta el siglo 20.

 

 Cabe mencionar que el comité de investigar el desastre, cerca de Weesp llegó a la conclusión de que el agua los niveles en el terraplén del ferrocarril aumentó por la lluvia constante, y que la fuerza del muro de contención era insuficiente para soportar  estas aguas de alta presiones. Importante pioneras contribuciones al desarrollo de la mecánica del suelo fueron realizadas por Karl Terzaghi, que, entre otras muchas cosas, ha descrito cómo hacer  frente la influencia de las presiones intersticial en el comportamiento de los suelos.a Este es un elemento esencialdel deagua la teoría de la mecánica del suelo. Errores en este aspecto a menudo conducen a grandes desastres, tales como los deslices cerca de Weesp, Aberfan (Gales) y el desastre de la presa Vallede Teton. En los Países Bajos, el trabajo pionero se ha hecho mucho por Keverling Buisman, especialmente en las tasas de deformación de la arcilla. Un factor estimulante ha sido la creación del Laboratorio de Mecánica de Suelos de Delft en 1934, ahora conocido como Deltares. En muchos países del mundo hay institutos similares y empresas consultoras que se especializan en la mecánica del suelo. Por lo general, también se ocupan de ingeniería de la Fundación, que se ocupa de la aplicación del en principio de lade mecánica del suelo para el diseño y la construcción de las fundaciones la práctica la ingeniería.   Me Mecá cáni nica ca de su suel elos os e in ingen genie ierí ría a Fu Fund ndac ació ión n ju junt ntos os a me menu nudo do de denot notad ada a com como o Geotecnia. Una empresa consultora muy conocida en este campo es Fugro, con sede en Leidschendam, y sucursales en todo el mundo.   La orga organi niza zaci ción ón inte intern rnac acio iona nall en el camp campo o de la ge geot otec ecni nia a es la So Soci cied edad ad Interna Int ernacio cional nal de Mec Mecánic ánica a de Sue Suelos los e Ing Ingeni enierí ería a Geotéc Geotécnic nica, a, el ISS ISSMGE MGE,, que organiza conferencias y estimula el desarrollo de la geotecnia mediante la creación de grupos internacionales de estudio y por normalización. En la mayoría de los países de la Sociedad Internacional cuenta con una sociedad nacional. En los Países Bajos, este es el Departamento de Geotecnia de la Institución Real de los Países de Ingenieros (KIVI), con cerca de 800 miembros.

Progresos importantes en la mecánica de suelos 1773. Charles Augustin de Coulomb formuló la "teoría de la cuña" para determinar las presiones de la tierra y los suelos cohesivos friccionales. Nació el 14 de junio de 1736 en Francia y murió en Paris el 23 de agosto de 1806. Fue físic físico o e ingeni ingeniero ero militar el cual describió de manera matemática la ley de atracción entre las cargas. Thomas Telford. Sus investigaciones le llevaron a desarrollar una modalidad de pavimentos. Lo que hoy en día en la evolución de esos pavimentos podemos crear  carreteras que perduren por temporadas largas. Nació el 9 de agosto de 1757 en Lengón, Escocia y falleció el 2 de septiembre de 1834.

1840.  Po Ponce ncele lett des desar arro rollllad ado o un una a so solu luci ción ón gr gráf áfic ica a pa para ra la cu cuña ña de la te teorí oría a de Coulomb.

 

Jean Víctor Poncelet. Nació el 1 de julio de 1788 en Metz y murió el 22 de diciembre de 1876 en Paris. Fue un matemático eh ingeniero francés, que en 1840 un método gráfico para la determinación directa de la superficie de falla y las presiones de tierra activa y pasiva. 1856. William John Macquorn Rankine desarrolló teorías sobre el comportamiento de la arena. Nació el 5 de julio de 1820 y murió el 24 de diciembre de 1872 todo esto en Escocia. Fue un ingeniero y físico cuyo mayor aporte fue a la termodinámica. 1856. Henry Darcy determinó fórmulas para la impermeabilidad de la arena. Nació el 10 de Junio de a1803 Dijoncondujo Franciaexperimentos y falleció el 3con de los Enero de pudo 1858 cuando viajaba ParisenEnJunio 1855en y 1856 cuales establecer la ley de Darcy para flujos en arenas. La ley establece una relación entre el caudal, el área, la permeabilidad de la arena, y la carga hidráulica y también la longitud del flujo. 1857. Airy trabajó en la estabilidad de taludes. 1885. Boussinesq desarrollado fórmulas para la distribución de la tensión en una zona de carga. 1908.  Richardson desarrollado redes de flujo como una solución gráfica para el análisis de la filtración

Historia de la mecánica de suelos Origen y evolución mecánica de suelos. Desde la antigüedadde el la hombre ha tomado el suelo como material de construcción. Desde que vivía en cavernas hasta las antiguas construcciones de pirámides en Egipto. La historia nos dice que las antiguas civilizaciones florecieron a lo largo del rio Nilo, del Éufrates, del huang ho. La antigua civilización griega utilizo zapatas aisladas y cimientos de madera para la construcción de estructuras alrededor del año 2700 a.C. Uno de los ejemplos más famosos de los problemas relacionados con la capacidad de soporte del suelo en la construcción de estructuras anteriores al siglo XVIII es la torre de Pisa en Italia, investigaciones recientes mostraron que existe una capa de arcilla débil. Periodo preclásico (1700-1776). En 1717, un ingeniero real francés, Henri Gautier (1660-1737), estudio la pendiente natural,l, lo que hoy conocemos como ángulo de reposo. En 1729, Bernhard forest de natura Belidor publico una teoría para la presión lateral de la tierra sobre los muros de contención. François Gadroy, observo la existencia de planos de deslizamiento en el suelo como una falla. Este estudio fue resumido más tarde por J.J Mayniel en 1808.

Mecánica de suelos clásica-fase II (1856-1910). En 1856, Henri Philibert Daspard Darcy público un estudio sobre la permeabilidad de los filtros de arena. Un hecho notable en este periodo fue por John Clibborn y John Stuart en relación con el flujo de agua a través de la arena y la presión de elevación.

Mecánica de suelos moderna (1910-1927). En 1908, Albert Mauritz definió las fracciones de arcilla de tamaño natural. Arthur  Langley trabajo en el diseño y la construcción del dique exterior en el Rosyth

 

Dockyard, basando su trabajo en relaciones de presión lateral y resistencia en la arcilla. Wolmar Fellenius, desarrollo el análisis de la estabilidad de las pistas de arcilla saturadas. Karl Terzaghi, desarrollo la teoría de la consolidación de las arcillas que hoy conocemos hoy en día. Su estudio abarco un periodo de cinco años y se utilizaron cinco diferentes suelos arcillosos.

En 1925  se publicó el libro Erdbaumechanik Terzaghi. Karl Terzaghi, padre de la mecánica mecáni ca de suelos. Nació el 2 de octubre de 1883 en Praga, en 1904 se graduó en ingeniería mecánica. Fin de una era.  Pioneros: Karl Terzaghi, Arthur Casagrande, Donald W. Taylor y Ralph Peck. Ralph tomo cursos con Arthur en Harvard sobre un nuevo tema llamado Mecánica de Suelos. Sus principales proyectos fueron: Los sistemas de transito rápido en Chicago. Es conocido como el padrino de la mecánica de suelos, fue directamente responsable de una serie de túneles y de represas de tierra que empujaron los límites de lo que era posible.

 AÑO DESARROLLOFUENTE 1779. Coulomb inventó el cajón a aire comprimido 1802. Berigny inventó la inyección en aluviones con arcilla y cal hidráulica 1802. Rennie utilizó vapor en piloteadora 1811. Telford aplicó precarga para reducir asentamientos en arcilla 1827. Telford introdujo la idea del núcleo arcilloso en presas. 1830. Cochrane empleó el cajón con la válvula de aire 1835. Pilotes con camisa de acero en Inglaterra 1839. Primer ensayo de carga de pilotes en USA 1841. Triger estudió efectos del aire comprimido sobre la salud 1843. Naysmyth inventó el martinete a vapor (Escocia) 1846. Clarke, Freeman y Varley usaron martinete a aire comprimido en Inglaterra 1852.Michoux estudió el congelamiento de suelos 1860. Se funda Keller (Alemania) Keller. 1865. Tratamiento de pilotes de madera con creosota en USA 1866. Jacob: presas con taludes 3:1 para aguas arriba y 2:1 para taludes aguas abajo 1867. Hawkesley introdujo la inyección con cemento para presas en roca 1867. Stephenson Vulcan desarrolló a vapor en USA 1883. aplicósuel martinete rebatimiento de agua subterránea por medio de pozos 1888. Formula Engineering News para pilotes hincados 1893. Grandes Cajones excavados a mano en Chicago 1893. Mckiernan-Terry construyó el martinete de doble acción (USA) 1893. Raymond usó pilotes hormigonados in situ en USA 1896. Hennebique usó pilotes prefabricados en Francia 1908. Raymond empleó pilotes prefabricados en USA 1908. Bethlehem introdujo pilotes H de acero en USA 1908. Frankignoul inventó el pilote Franki en Bélgica 1910. Primer ensayo estático de pilares en Chicago 1913. ASCE creó el Comité de Fundaciones 1926. Delmag inventó el martinete a explosión (mezcla de benzol) DE MAPA MENTAL EN SUCESIÓN DE IDEAS, SE DESCRIBE LA EVOLUCIÓN DE LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA, INCLUYENDO DESTACADOS ASPECTOS QUE HAN EVOLUCIONADO HACIA UNA RAMA DE GRAN IMPORTANCIA HACIA FINALES DEL SIGLO XX, LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA AMBIENTAL Y LA GEOTECNOLOGÍA.

 

HITOS DESTACADOS EN EL DESARROLLO DE LA L A INGENIERÍA GEOTÉCNICA  Antes de 1940 - Karl Terzaghi Después de la Segunda Guerra Mundial: las demandas políticas y sociales para: 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 Estabilidad de taludes Resistencia al corte 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 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 Modelos Ensayos constitutivos in situ Suelos expansivos Dinámica del Suelo Pruebas Centrífugas Suelos parcialmente saturados Ingeniería geotécnica sísmica Construcción subterránea DESARROLLOS ENTRE 1980-1990 Riesgo y confiabilidad  Aguas subterráneas y geohidrología Ingeniería geoambiental Geosintéticos Tierra reforzada Mejoramiento del suelo DESARROLLOS ENTRE 1990-2000 Contenedores de residuos Rehabilitación de 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 Mecánica de suelos del estado crítico Deformaciones menores y rigidez no lineal Ensayos triaxiales bajo esfuerzos efectivos  Análisis numérico Modelado centrífugo Efectos de la estructura y la fábrica Esfuerzos residuales en suelos OC Suelos parcialmente saturados  Análisis de esfuerzos efectivos en taludes y estructuras de contención Mediciones de campo en el BRE (Building Research Establishment) SITUACIÓN EN EL SIGLO XXI  ÁMBITO DE LA GEOTECNOLOGÍA 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 Infr In fraes aestr truc uctu tura ra de tr trans anspor porte te (c (carr arret etera eras, s, ae aero ropue puert rtos os,, fe ferro rroca carri rrile les, s, pu puer erto toss 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 Método Satélites, aeronaves Helicóptero Caminar sobre suelo Perturbación,