Informe de Mecanica de Suelos Introduccion A La Ing Civil

 

 

2018 

Mecánica de suelos

 

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL

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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL

1. INDICE

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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL

2. INTRODUCCIÓN 

La mecánica de suelos es una importante asignatura del currículo de estudios de la Ingeniería Civil que se encarga de estudiar las fuerzas o cargas que son establecidas en la superficie terrestre y el comportamiento de las mismas para determinar el material aplicado y el suelo utilizado en el relleno, siendo obligatoriamente uno de los pasos preliminares, antes de levantar cualquier edificación, conocer las propiedades del suelo y como se pueden utilizar del modo más satisfactorio y económico, en función de la obra proyectada. En su trabajo práctico el ingeniero civil ha de enfrentarse con muy diversos e importantes problemas planteados por el terreno. Prácticamente todas las estructuras de ingeniería civil, edificios, puentes, carreteras, túneles, muros, torres, canales o presas, deben cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. Para que una estructura se comporte satisfactoriamente debe poseer una cimentación adecuada. Cuando el terreno firme está próximo a la superficie, una forma viable de transmitir al terreno las cargas concentradas de los muros o pilares de un edificio es mediante zapatas. Un sistema de zapatas se denomina cimentación superficial. Cuando el terreno firme no está próximo a la superficie, un sistema habitual para transmitir el peso de una estructura al terreno es mediante elementos verticales como pilotes.

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3. OBJETIVOS: 

3.1

OBJETIVO GENERAL

 E Exponer xponer información relacionada a mecánica de suelos



3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

  Definir el concepto de mecánica de suelos



  Especificar la clasificación del suelo



  Explicar todo lo referente a roca y suelo



  Detallar que es un estudio de suelos



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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL 4.

MARCO TEÓRICO

4.1 MECANICA DE SUELOS

Según la norma técnica peruana E.050 el estudio de mecánica de suelos es el conjunto de exploraciones e investigaciones de campo, ensayos de laboratorio y análisis de gabinete que tiene por objeto estudiar el comportamiento de los suelos y sus respuestas antes las solicitaciones estáticas y dinámicas de una edificación.

En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre, además estudia las propiedades, el comportamiento y la utilización del suelo como material estructural, de tal manera que las deformaciones y resistencia de este ofrezcan seguridad, durabilidad y estabilidad a las estructuras.  estructuras.  

Estudia, también, la firmeza del suelo, su deformación y el flujo de agua hacia su interior y hacia el exterior a través de su masa, tomando en cuenta que resulte económicamente factible usarlo como material de construcción. 4.2. CLASIFICACIÓN DEL SUELO

Para la clasificación de los suelos la norma técnica E.0.50” E.0. 50” Suelos y cimentaciones” usa el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), usado en ingeniería y geología para describir la textura y el tamaño de las partículas de un suelo, este sistema representa el tipo de suelo mediante un símbolo con dos letras. Esta clasificación divide los suelos en:   Suelos de grano grano grueso, que incluye las gravas gravas y las arenas



  Suelos de grano fino, que incluye arcilla y limos



  Suelos orgánicos.



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Símbolo

Definición

G

grava

S

arena

M

limo

C

arcilla

O

orgánico

 

 

 

Los suelos de granos grueso y fino se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz No. 200. Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que lo pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50% de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz No. 200 y fino si más del 50% de sus partículas son menores que dicho tamiz. Los suelos se designan por símbolos de grupo. El símbolo de cada grupo consta de un prefijo y un sufijo. Los prefijos son las iníciales de los nombres en ingles de los seis principales tipos de suelos (grava, arena, limo, arcilla, suelos orgánicos de grano fino y turbas)

4.2.1. Suelos gruesos Se dividen en gravas y arena, y se separan con el tamiz No. 4, de manera que un suelo pertenece al grupo de grava si más del 50% retiene el tamiz No. 4 y pertenecerá al grupo arena en caso contrario. Cuando más del 12% del material pasa la malla N° 200 serían gravas, arcillosas o limosas y arenas, arcillosas o limosas. Además, se pueden clasificar según su granulometría en bien graduados o pobremente graduados.

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Letra

Definición

P

pobremente graduado (tamaño de partícula uniforme)

W

bien gradado (tamaños de partícula diversos)

4.2.2.

Suelos finos El sistema unificado considera los suelos finos divididos entre grupos: limos inorgánicos (M), arcillas inorgánicas y limos y arcillas orgánicas (O). Cada uno de estos suelos se subdivide a su vez según su límite líquido, en dos grupos cuya frontera es Ll = 50%. Si el límite líquido del suelo es menor de 50 se añade al símbolo general la letra L (low compresibility). Si es mayor de 50 se añade la letra H (height compresibility).

Letra

Definición

H

alta plasticidad alta plasticidad

L

baja plasticidad baja plasticidad

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Símbolo

Divisiones mayores1 mayores1

del grupo

grava

GW

limpia menos del 5% pasa el tamiz GP nº200

Suelos granulares

Grava > 50% de la fracción gruesa retenida en el grava con tamiz nº4 más de (4.75 mm) 12% de finos pasantes del tamiz nº 200

gruesos más del 50% retenido en el tamiz nº200 (0.075 mm)

grava bien graduada, grava fina a gruesa grava pobremente graduada

GM

grava limosa

GC

grava arcillosa

SW

 Arena bien graduada, arena fina a gruesa.

SP

 Arena pobremente graduada

SM

Arena limosa

SC

Arena arcillosa

ML

Limo

CL

arcilla

OL

Limo orgánico, arcilla orgánico, arcilla orgánica

 Arena limpi a  Arena ≥ 50% de fracción gruesa que pasa el  Arena con tamiz nº4 más de 12% de finos pasantes del tamiz nº 200

Suelos de grano fino más del 50% pasa el tamiz No.200

Nombre del grupo

inorgánico Limos y arcillas límite líquido < 50  

orgánico

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MH

limo de alta plasticidad, alta plasticidad,   limo elástico limo  elástico

CH

 Arcilla de alta plasticidad

OH

 Arcilla orgánica, Limo orgánico

Pt

turba

inorgánico Limos y arcillas límite líquido ≥ 50

orgánico

Suelos altamente orgánicos   4.3. Roca y suelo 4.3.1. Roca

Material que, a diferencia del suelo, no puede ser disgregado o excavado con herramientas manuales (Norma técnica E.050). Las

rocas

están

constituidas,

en

general,

por

mezclas

heterogéneas de diversos materiales homogéneos y cristalinos, es decir, minerales. decir,  minerales.   Las

rocas

poliminerálicas

están

formadas

por  granos  granos o cristales de varias especies mineralógicas y las rocas monominerálicas están constituidas por granos o cristales de un solo mineral. Las rocas suelen ser materiales duros, pero también pueden ser blandas, como ocurre en el caso de las rocas arcillosas o las arenosas.

4.3.1.1. Clasificación Clasificación por categorías de minerales:   Minerales esenciales o minerales formadores de roca



Son los minerales que caracterizan la composición de una determinada roca, los más abundantes en ella.3 Por ejemplo, el granito siempre contiene cuarzo, feldespato y mica. La mayor parte del volumen terrestre está formado por un número muy limitado li mitado de minerales.

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  Minerales accesorios



Son minerales que aparecen en pequeña proporción (menos del 5 % del volumen total de la roca)4 y que en algunos casos pueden estar ausentes sin que cambien sustancialmente las características de la roca de la que pueden formar parte. Por ejemplo, el granito puede contener zircón y apatito. Aunque los minerales accesorios contribuyen poco a las propiedades fundamentales de la roca, pueden

ser

muy

característicos

e

importantes

para

su

identificación, afectando a propiedades como el color. 4.3.1.2. Clasificación según su mecanismo de formación Las rocas se pueden clasificar atendiendo a sus propiedades, como la composición química, la textura, la permeabilidad, entre otras. En cualquier caso, el criterio más usado es el origen, es decir, el mecanismo de su formación. De acuerdo con este criterio se clasifican en ígneas (o magmáticas), sedimentarias y metamórficas, aunque puede considerarse aparte una clase de rocas de alteración, que se estudian a veces entre las sedimentarias.   Rocas ígneas



Se forman gracias a la solidificación del magma, una masa mineral fundida que incluye volátiles y gases disueltos.5 El proceso es lento, cuando ocurre en las profundidades de la corteza, o más rápido, si aparece en la superficie. El resultado en el primer caso son rocas plutónicas o intrusivas, formadas por cristales gruesos y reconocibles, o rocas volcánicas o extrusivas, cuando el magma llega a la superficie, convertido en lava por desgasificación. Las rocas ígneas intrusivas son las más abundantes, forman la totalidad del manto y las partes profundas de la corteza. Son las rocas primarias, el punto de partida para la existencia en la corteza de otras rocas. Dependiendo de la composición del magma de partida, más o menos rico en sílice (SiO2), se clasifican en ultramáficas(ultrabásicas), máficas (básicas), intermedias y félsicas (ácidas), siendo estas últimas las más ricas en sílice. En general son más ácidas las más superficiales.

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Las estructuras originales de las rocas ígneas son los plutones, formas masivas originadas a gran profundidad, los diques, constituidos en el subsuelo como rellenos de grietas, y coladas volcánicas, mantos de lava enfriada en la superficie. Un caso especial es el de los depósitos piroclásticos, formados por la caída de bombas volcánicas, cenizas y otros materiales arrojados al aire por erupciones más o menos explosivas. Los conos volcánicos se forman con estos materiales, a veces alternando con coladas de lava solidificada (conos estratificados).   Rocas sedimentarias



procesos geológicos que operan en la superficie terrestre originan cambios en el relieve topográfico que son imperceptibles cuando se estudian a escala humana, pero que alcanzan magnitudes considerables cuando se consideran períodos de decenas de miles o millones de años. Así, por ejemplo, el relieve de una montaña desaparecerá inevitablemente como consecuencia de la meteorización y la erosión de las rocas que afloran en superficie. En realidad, la historia de una roca sedimentaria comienza con la alteración y la destrucción de rocas preexistentes, dando lugar a los productos de la meteorización, que pueden depositarse in situ, es decir, en el mismo lugar donde se originan, formando los depósitos residuales, aunque el caso más frecuente es que estos materiales sean transportados por el agua de los ríos, el hielo, el viento o en corrientes oceánicas hacia zonas más o menos alejadas del área de origen. Estos materiales, finalmente, se acumulan en las cuencas sedimentarias formando los sedimentos que, una vez consolidados, originan las rocas sedimentarias. Se constituyen por diagénesis (compactación y cementación) de los sedimentos, materiales procedentes de la alteración en superficie de otras rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento, con ayuda de la gravedad o por precipitación de disoluciones.5 También se clasifican como sedimentarios los depósitos de materiales organógenos, formados por seres vivos, como los arrecifes de Página 11 

 

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coral, los estratos de carbón o los depósitos de petróleo. Las rocas sedimentarias son las que típicamente presentan fósiles, restos de seres vivos, aunque éstos pueden observarse también en algunas rocas metamórficas de origen sedimentario. Las

rocas

sedimentarias

se

forman

en

las

cuencas

de

sedimentación, las concavidades del terreno a donde los materiales arrastrados por la erosión son conducidos con ayuda de la gravedad. Las estructuras originales de las rocas sedimentarias se llaman estratos, capas formadas por depósito, que constituyen formaciones a veces de gran potencia (espesor).

  Rocas metamórficas



En sentido estricto es metamórfica cualquier roca que se ha producido por la evolución de otra anterior al quedar está sometida a un ambiente energéticamente muy distinto de su formación, mucho más caliente o más frío, o a una presión muy diferente. Cuando esto ocurre la roca tiende a evolucionar hasta alcanzar características que la hagan estable bajo esas nuevas condiciones. Lo más común es el metamorfismo progresivo, el que se da cuando la roca es sometida a calor o presión mayores, aunque sin llegar a fundirse

(porque

entonces

entramos

en

el

terreno

del

magmatismo); pero también existe un concepto de metamorfismo regresivo, cuando una roca evolucionada a gran profundidad — bajo condiciones de elevada temperatura y presión— presión —  pasa a encontrarse en la superficie, o cerca de ella, donde es inestable y evoluciona a poco que algún factor desencadene el proceso. Las rocas metamórficas abundan en zonas profundas de la corteza, por encima del zócalo magmático. Tienden a distribuirse clasificadas en zonas, distintas por el grado de metamorfismo alcanzado, según la influencia del factor implicado. Por ejemplo, cuando la causa es el calor liberado por una bolsa de magma, las rocas forman una aureola con zonas concéntricas alrededor del plutón magmático. Muchas rocas metamórficas muestran los efectos de presiones

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otros os laminares, y dirigidas, que hacen evolucionar los minerales a otr toman un aspecto laminar. Ejemplos de rocas metamórficas, son las pizarras, los mármoles o las cuarcitas.

4.3.1.3. Utilidad de las rocas Las rocas pueden ser útiles por sus propiedades fisicoquímicas (dureza, impermeabilidad, etc.), por su potencial energético o por los elementos químicos que contienen. Siguiendo este criterio, las rocas pueden clasificarse en: Rocas industriales. Son rocas que se aprovechan por sus propiedades fisicoquímicas, independientemente de las sustancias y la energía que se pueda extraer. Se usan mayoritariamente en la construcción de viviendas y en obras públicas. Destacan las gravas y arenas, que se utilizan como áridos, la caliza, el yeso, el basalto, la pizarra y el granito. El cuarzo es la base de la fabricación del vidrio, y la arcilla de los productos cerámicos (ladrillos, tejas y loza). Rocas energéticas. Son útiles por la energía que contienen, que puede extraerse con facilidad por combustión. Se trata del carbón y del petróleo. Minerales industriales. Los minerales que contienen las rocas son con frecuencia más interesantes que las propias rocas ya que incluyen elementos químicos básicos para la humanidad (hierro, cobre, plomo, estaño, aluminio, etc.) 4.3.2. Suelo Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella. Son muchos los procesos que pueden contribuir a crear un suelo particular, algunos de estos son: la deposición eólica, sedimentación en cursos de agua, meteorización, y deposición de material orgánico.

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4.3.2.1. Tipos de suelo En la norma E.050 hace mención a tres tipos de suelo: SUELO COLAPSABLE. - Suelos que al ser humedecidos sufren un asentamiento o colapso relativamente rápido, que pone en peligro a las estructuras cimentadas sobre ellos. SUELO EXPANSIVO. - Suelos que al ser humedecidos sufren una expansión que pone en peligro a las estructuras cimentadas sobre ellos. SUELO ORGANICO. - Suelo de color oscuro que presenta una variación mayor al 25% entre los límites líquidos de la muestra secada al aire y la muestra secada al horno a una temperatura de 110 °C 5 °C durante 24 horas. 4.3.2.2. Estructura del suelo Se entiende la estructura de un suelo como la distribución o diferentes proporciones que presentan los distintos tamaños de las partículas sólidas que lo conforman, y son: Materiales finos, (arcillas y limos), de gran abundancia con relación a su volumen, lo que los confiere una serie de propiedades específicas, como: Cohesión.  Adherencia.  Absorción de agua. Retención de agua. Materiales medios, formados por tamaños arena. Materiales gruesos, entre los que se encuentran fragmentos de la roca madre, aún sin degradar, de tamaño variable. Los componentes sólidos, no quedan sueltos y dispersos, sino más o menos aglutinados por el humus y los complejos órganoórgano minerales, creando unas divisiones horizontales denominadas horizontes del suelo. La evolución natural del suelo produce una estructura vertical “estratificada” (no en el sentido que el término tiene en Geología) a la que se conoce como perfil. Las capas que se observan se llaman horizontes y su diferenciación se debe tanto a su dinámica interna como al transporte vertical.

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El transporte vertical tiene dos dimensiones con distinta influencia según los suelos. La lixiviación, o lavado, la produce el agua que se infiltra y penetra verticalmente desde la superficie, arrastrando sustancias que se depositan sobre todo por adsorción. La otra dimensión es el ascenso vertical, por capilaridad, importante sobre todo en los climas donde alternan estaciones húmedas con estaciones secas. Se llama roca madre a la que proporciona su matriz mineral al suelo. Se distinguen suelos autóctonos, que se asientan sobre su roca madre, lo que representa la situación más común, y suelos alóctonos, formados con una matriz mineral aportada desde otro lugar por los procesos geológicos de transporte. 4.3.2.2.1. Horizontes Se llaman horizontes del suelo a una serie de niveles horizontales que se desarrollan en el interior del mismo y que presentan diferentes caracteres de composición, textura, adherencia, El perfil del suelo es la organización vertical etc. de todos estos horizontes. Clásicamente, se distingue en los suelos completos o evolucionados tres horizontes fundamentales que desde la superficie hacia abajo son:   Horizonte O, "Capa superficial del horizonte A"   Horizonte A o zona de lavado lavado vertical: vertical: Es el más superficial y en él enraíza la vegetación herbácea. Su color es generalmente oscuro por la abundancia

 

de materia orgánica descompuesta o humus elaborado, determinando el paso del agua arrastrándola hacia abajo, de fragmentos de tamaño fino y de compuestos solubles.   Horizonte B o zona de precipitado: Carece prácticamente de humus, por lo que su color es más claro (pardo o rojo), en él se depositan los materiales arrastrados desde arriba, principalmente, materiales arcillosos, óxidos e hidróxidos metálicos, etc., situándose en este nivel los encostramientos calcáreos áridos y las corazas lateríticas tropicales.



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  Horizonte C o subsuelo: Está constituido por la parte más alta del material rocoso in situ, sobre el que se apoya el suelo, más o menos fragmentado por la alteración mecánica y la química (la alteración química es casi inexistente ya que en las primeras etapas de formación de un suelo no suele existir colonización orgánica), pero en él aún puede reconocerse las características originales del mismo.   Horizonte D o horizonte R (roca madre madre o material rocoso): es el material rocoso subyacente que no ha sufrido ninguna alteración química o física significativa. Algunos distinguen entre D, cuando el suelo es autóctono y el horizonte representa a la roca madre, y R, cuando el suelo es alóctono y la roca representa sólo una base física sin una relación especial con la composición mineral del suelo que





tiene encima. Los caracteres, textura y estructura de los horizontes pueden variar ampliamente, pudiendo llegar de un horizonte A de centímetros a metros. Otra explicación más corta es la siguiente La profundidad del suelo depende de factores como la inclinación, que permite el arrastre de la tierra por las aguas, y la naturaleza del lecho rocoso. La piedra caliza, por ejemplo, se erosiona más que la arenisca, por lo que produce más productos de descomposición. Pero el factor más importante es el clima y el efecto erosivo de los agentes atmosféricos.

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4.4 Estudios de suelos:

El estudio de suelo permite dar a conocer las características físicas y mecánicas del suelo, es decir la humedad, la profundidad, el tipo de cimentación más adecuado para la obra a construir y los asentamientos de la estructura en la relación al peso que va a soportar. Esta investigación que hace parte de la ingeniería civil es clave en la realización de una obra para determinar si el terreno es apto para llevar a cabo la construcción de un inmueble u otro tipo de intervención.  La falta de un estudio de suelos podría hacer colapsar a un edificio o vivienda. En toda obra de arquitectura o ingeniería moderna, ya sea viviendas o edificios, es necesaria e imprescindible la realización de un estudio de suelos. El Estudio de Mecánica de Suelos, es un documento suscrito por un especialista reconocido y acreditado en mecánica de suelos, a través del cual determina la resistencia del terreno sobre el que se desplantan las edificaciones, mismo que sirve de base para determinar determinar el tipo de cimen cimentación tación a usar. El Estudio de Suelos Suelos o Estudio Geotécnico es parte de la Mecánica de Suelos.

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El estudio de suelos permite conocer las propiedades físicas y mecánicas del suelo, y su composición estratigráfica, es decir las capas o estratos de diferentes características que lo componen en profundidad, y por cierta ubicación de napas de agua (freáticas), si las hubiere.

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5.- CONCLUSIONES:

  La mecánica de suelos tiene por objeto estudiar el comportamiento



de los suelos y sus respuestas antes las solicitaciones estáticas y dinámicas de una edificación.

  La clasificación del suelo se divide en: Suelos de grano grueso,



Suelos de grano fino, Suelos orgánicos.  orgánicos.  

  Existen tipos de rocas: rocas ígneas, ígneas, rocas rocas sedimentarias, sedimentarias, rocas rocas



metamórficas y a la vez diferentes tipos de suelos: suelo colapsable, suelo expansivo, suelo orgánico.

  El estudio estudio de suelos ayudara a saber saber que métodos debemos utilizar



para realizar una obra.

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6.-BIBLIOGRAFIA:   Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, RNE (2018) Norma E.050.



LINKOGRAFIA:   https://civilgeeks.com/2015/07/31/es-importante-hacer-un-estudio-de-suelos-antes-



de-construir-una-infraestructura/

  https://es.scribd.com/document/165656390/LA-IMPORTANCIA-DE-LA-MECANICA-DE-



SUELOS-Y-SU-APLICACION-EN-LA-INGENIERIA-CIVIL

  https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_suelos

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