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suelos introduccion 1
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MECNICA
DE SUELOS IMCS. ING. RAL VALERA GUERRA
SYLLABUS: INFORMACIN GENERAL
Escuela Profesional : Ingeniera CivilDepartamento Acadmico : Ciencias de la Ingeniera
rea Acadmica : Construcciones
Lnea Curricular : Construcciones
Ao de Estudios : Tercero
Condicin de la Asignatura : ObligatorioNaturaleza de la Asignatura : Semestral
Pre requisito : Geologa General
Horas de Clase Semanales : Teora: 02 / prctica: 03
Valor Acadmico : 03 crditos
Semestre Acadmico : 2014-IRgimen de Estudios : Semestral
Duracin : 04 meses
Fecha de Inicio : 07 de abril del 2014
Fecha de Trmino : 02 de agosto del 2014
Profesores : Dra. Ing. Rosa Llique MondragnMSc. Ing. Ral Valera Guerra
Ing. Marco Hoyos Saucedo
SYLLABUS: HORARIO
TEORIA: MARTES 07 a 09 am (IA-101)
PRACTICA:
GRUPOI A-1 Jueves 07 a 10 am (Lab)
GRUPOI A-2 Jueves 10 am a 01 pm (Lab)
SYLLABUS:
FUNDAMENTACINObjetivo: el estudio de las propiedades fsicas e
hidrulicas del subsuelo y la accin de las fuerzas de las estructuras sobre su masa, de tal manera que un
estudio adecuado del subsuelo permitir el diseo de estructuras de calidad con dos caractersticas
principales: economa y seguridad.
Esta asignatura contribuye a que el ingeniero civil
comprenda que el suelo tiene una influencia decisiva en las estructuras y asuma la responsabilidad tcnica
y moral para efectuar el estudio de las condiciones del subsuelo mediante ensayos de laboratorio para posteriormente realizar el diseo de las estructuras.
SYLLABUS: OBJETIVOS
Al terminar el desarrollo de la asignatura de
Mecnica de Suelos I, el alumno promovido estar en condiciones de lograr los siguientes objetivos:
Determinar las propiedades ndices del suelo, relaciones gravimtricas y volumtricas, granulometra y plasticidad.
Clasificar un suelo de acuerdo a los sistemas SUCS y AASHTO
Predecir el comportamiento de un suelo en contacto con el agua.
Determinar los parmetros de compactacin y la resistencia.
del suelo mediante el ndice CBR del suelo.
SYLLABUS: CONTENIDOS
CAPITULO I.
FORMACIN DE LOS SUELOS, RELACIONES GRAVIMTRICAS Y VOLUMTRICAS.
CAPITULO II. CLASIFICACIN DE SUELOS
CAPITULO III.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
CAPITULO IV.
COMPACTACIN Y CBR. DE LOS SUELOS
SYLLABUS: METODOLOGA
Actividades de enseanza:
Se realizar clases expositivas.
Actividades de aprendizaje:Se realizar ensayos en laboratorio.
Actividades de evaluacinSe evaluar los ensayos realizados, los cuales
ser sustentados por cada alumno.Se evaluar con exmenes en aula, los cuales sern aplicados a cada alumno.
SYLLABUS: EVALUACINLa evaluacin se realizar mediante:
Dos exmenes de aula con peso igual a UNO cada uno de ellos, la inasistencia se calificar
con NP y para efectos de promedio se considera nota CERO (00).
Presentacin y sustentacin de cuatro informes correspondientes a los ensayos realizados en laboratorio. Los ensayos sern realizados en
forma grupal y los informes sern presentados y sustentados en forma individual, con peso igual a UNO cada uno de ellos. La no presentacin y/o
sustentacin se calificar con NP y se considera nota CERO (00). Para la presentacin y
sustentacin de los informes es requisito realizar los ensayos respectivos en las horas de prctica.
SYLLABUS: EVALUACIN
Todas las calificaciones son en escala vigesimal (00-20)
Como mecanismo de recuperacin se tomar un
examen adicional (no obligatorio) cuyo
calificativo reemplazar a la menor nota obtenida en los exmenes de aula
SYLLABUS: APROVACIN
Los requisitos de aprobacin son los siguientes
a) AsistenciaEl alumno para ser promovido deber asistir
al 70 % de las clases tericas y al 100% de las
clases prcticas, as mismo para no ser impedido
deber presentar y sustentar el 100 % de los informes y asistir a ms del 50 % de exmenes
de aula
SYLLABUS: APROVACIN
b) Nota promocionalLa nota promocional se obtiene por la media aritmtica de todas las calificaciones
correspondientes a los informes y a los exmenes
de aula. La nota aprobatoria mnima es de
ONCE (11). La fraccin mayor o igual a cinco
dcimos (0.5) se considera como una unidad en el promedio final.
= + +
SYLLABUS: BIBLIOGRAFA
BOWELS, J (1982). Propiedades Geofsicas de los Suelos. Ed. Mc. Graw Hill Colombia.
BRAJA, M (1999). Fundamentos de la Ingeniera Geotcnica. Editorial
Thomson Learning. CRESPO, C (1987). Mecnica de Suelos y Cimentaciones.
Editorial Limusa. Mxico. TSCHEBOTARIOFF,G (1963). Mecnica del Suelo.
Cimientos y Estructuras de Tierra. Tercera edicin. Editorial Graficas Ume S. A. Madrid. Espaa
JUAREZ, E (1982). Mecnica de Suelos I. Editorial Limusa Mxico.
LAMBE, W (1984). Mecnica de Suelos. Editorial Limusa Mxico
WLLHEN, P (1978) Copias de Laboratorio de Mecnica de Suelos.
RICO, A (1988). La Ingeniera de Suelos en las vas Terrestres. Volumen I. Editorial Limusa Mxico.
SOWERS, G (1986). Introduccin a la mecnica de suelos y cimentaciones.
Ed. Limusa. Mexico.
TERZAGHI, K, PECK , R. (1986). Mecnica de Suelos. Editorial El Ateneo, Buenos
Aires.
WEB:
WEB:
Introduccin
En el siglo XX (1925), nace la Mecnica de Suelos, teniendo como fundador y gua, al Dr. Ing. Kart Terzaghi, dando una interpretacin cientfica, al suelo como material Ingenieril.
Dr. Ing. Kart Terzaghi
La Mecnica de Suelos es la aplicacin de las Leyes de la Mecnica y la Hidrulica a los problemas de Ingeniera que tratan de los
sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partculas slidas producidas
por la desintegracin mecnica o descomposicin qumica de las rocas,
independientemente de que tengan o no contenido de materia orgnica
OBJETIVOS de la Mecnica de Suelos
Teoras sobre el comportamiento de los suelos sujetos a cargas.
Investigacin de las propiedades fsicas de los suelos, y
Aplicacin del conocimiento terico y emprico a los problemas prcticos
SISTEMA DE UNIDADES
MAGNITUD METRICO INGLES SI
Longitud Centmetro (cm) Pie (f) Metro (m)
Masa Gramo (gr) Libra (lb) Kilogramo (kg)
Tiempo Segundo (s) Segundo (s) Segundo (s)
rea cm pie m
Volumen cm pie m
Velocidad cm/s pie/s m/s
Aceleracin cm/s pie/s m/s
Fuerza gr f /s lb f /s Newton
Trabajo gr f /s . cm lb f /s . pie N . m = Joule
Presin gr f /s / cm lb f /s / pie N / m = Pascal
EQUIVALENCIAS
1 metro = 3.2808 pies
1 pulgada = 25.4 mm
1 gramo = 980.7 dinas
1 Newton = 105
dinas
1 KN = 10 Newton
Final primera clase
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION
El PLANETA TIERRA esta conformado
por :
Atmsfera .- Masa gaseosa que envuelve al globo terrestre.
Hidrosfera .- Elemento lquido.
Geosfera .- Masa slida de la tierra.
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACIONNcleo slido (interno).- Capa dura y densa, (espesor
aprox. 1270 Km)Ncleo Lquido (externo) .- (espesoraprox. 1100 Km).
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACIONManto o Mesosfera.-Capa ligeramente plstica y con elevada
temperatura, predominando en ella el Silicio y el Magnesio, (espesor aprox. 2900 Km)
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION
Litosfera, Corteza terrestre .-Capa de piedra que
envuelve al MAGMA y de
densidad decreciente hasta
la superficie y formada
principalmente por Silicatos,(esp. aprox. 96 Km)
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION
SIAL .- Conformada por rocas livianas con
densidades de 2.5 y que en
su constitucin predomina
el Silicio y Aluminio.
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION
SIMA .- Forma la base de los continentes y fondo de
los mares, sus rocas tienen
densidades mayores a 3, y
en su constitucin
predomina el Silicio y Magnesio.
EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION
CORTEZA TERRESTRE
SUELO
Pequea capa que envuelve la corteza terrestre y formada por la disgregacin y descomposicin de sus ltimos niveles.
Agregado de partculas orgnicas e inorgnicas, con una organizacin definida
Propiedades varan mayormente en la direccin vertical ms rpidamente que en la horizontal.
SUELO
SUELO (DEFINICION)
AGRONOMO.- Parte superficial de la corteza terrestre capaz de sustentar vida vegetal.
GEOLOGO .- Material intemperizadoen el lugar en que ahora se encuentra y con contenido de materia orgnico cerca de la superficie; definicin parcial en Ingeniera al no tomar en cuenta los materiales transportados no intemperizados posteriormente a su transporte.
SUELO
El agua contenida en el suelo, juega un papel fundamental en el comportamiento mecnico, por lo que debe considerarse como parte integral del mismo.
AGENTES GENERADORES DE SUELO
La que se refiere a la intemperizacin de las rocas por agentes fsicos como :
Cambios de temperatura,
Congelacin del agua en las juntas y grietas, y
Efectos de organismos; plantas.
Llega a formar: gravas, arenas, y cuando mucho limos y en casos especiales arcillas.
DESINTEGRACION
MECANICA
AGENTES GENERADORES DE SUELODESINTEGRACION MECANICA
DESCOMPOSICIONQUIMICA
Agentes que atacan las rocas, modificando su constitucin mineralgica o qumica:
Oxidacin,
Hidratacin y
Carbonatacin. Produciendo la arcilla como ltimo resultado.
DESCOMPOSICIONQUIMICA
SUELOS GRUESOS (Gravas, arenas).
El comportamiento mecnico e hidrulico condicionado por su compacidad y por la orientacin de sus partculas.
Su comportamiento mecnico influenciado por su estructura y constitucin mineralgica.
SUELOS FINOS (Limos, arcillas).
Las arcillas, estn constituidas bsicamente por:
Silicatos de aluminio hidratado,
Silicatos de magnesio,
Hierro u otros metales.
COMPOSICION DE LAS ARCILLAS
Estos minerales tienen una estructura cristalina cuyos tomos se disponen en
lminas, existiendo dos variedades: La silcica y la
alumnica.
LAMINA SILICICA
Un tomo de silicio, rodeado de cuatro de oxigeno,
Dispuestos en forma de tetraedro que se agrupan en unidades hexagonales
(un tomo de oxigeno sirve de nexo entre cada dos tetraedros; y las unidades hexagonales repitindose indefinidamente constituyen una retcula laminar).
LAMINA SILICICA
LAMINA SILICICA
LAMINA ALUMINICA
Un tomo de aluminio rodeado de seis de oxigeno,
Dispuestos en forma de octaedros,
(un tomo de oxigeno es nexo entre dos octaedros; y las unidades octadricas repitindose indefinidamente constituyen una retcula laminar).
LAMINA ALUMINICA
LAMINA ALUMINICA
COMPOSICION DE LAS ARCILLAS
De acuerdo con su
estructura reticular,
los minerales de arcilla
se encasillan en tres
grandes grupos:
CAOLINITAS
MONTMORILONITAS
ILITAS
CAOLINITAS(Al2 O3 . 2 Si O2 . 2H2O )
Formada por una lmina silcica y otra alumnica que se superponen indefinidamente.
La unin entre todas las retculas es firme para no permitir la intromisin de molculas de agua entre ellas,
Arcillas relativamente estables en presencia del agua.
CAOLINITAS
(Al2 O3 . 2 Si O2 . 2H2O ) .-
MONTMORILONITAS
( ( OH )4 Si8 Al4 O20 . n
H2O ) Formada por una lmina aluminica entre 2 silcicas, superponindose indefinidamente.
La unin entre las retculas es dbil , permitiendo con relativa facilidad el ingreso de las molculas de agua en la estructura
Inestables en presencia del agua.
Las bentonitas pertenecen a este grupo, originado por la descomposicin qumica de las cenizas volcnicas, y presentan una expansividadparticularmente aguda, hacindolas criticas en su comportamiento mecnico. Este tipo de arcillas son las que se encuentran ms frecuentemente.
MONTMORILONITAS
( ( OH )4 Si8 Al4 O20 . n
H2O )
nH2O y cationes
ILITAS ( ( OH )4. Ky ( Si8-y . Aly ) ( Al4 .
Fe4 . Mg4 . Mg6 ) O20 .- Con y = 1.5
Estructura similar a las montmorilonitas, pero su constitucin interna manifiesta tiende a formar grumos de materia que reducen el rea expuesta al agua por unidad de volumen; por lo que su expansividad es menor que las montmorilonitas.
ILITAS ( ( OH )4. Ky ( Si8-y . Aly ) ( Al4 .
Fe4 . Mg4 . Mg6 ) O20 .- Con y = 1.5
INTERCAMBIO CATIONICO
La superficie de cada partcula de suelo, posee carga elctrica negativa, cuya intensidad depende de la estructuracin y composicin de la arcilla.
As la partcula atrae a los iones positivos del agua ( H+ ) y a cationes de diferentes elementos qumicos, tales como : Na+ , K+ , Ca++ , Mg++ Al+++ , Fe+++ , etc., lo que conduce a que cada partcula individual de arcilla se ve rodeada de una capa de molculas de agua orientadas en forma definida y ligadas a su estructura. (agua adsorbida)
IDENTIFICACION DE MINERALES DE ARCILLA
RAYOS X
(trayectoria de difraccin)
Balance Trmico
(remocin del agua)
Anlisi Qumico
(poco seguro)
RELACIONES ENTRE LIQUIDO Y SOLIDOS
NEXOS PRIMARIOS
(relaciones muy fuertes ENTRE ATOMOS)
1. Nexos ionicos:
(entre 2 tomos con electrones incompletos NaCl, CaO)
2. Nexos covalentes
(entre 2 tomos con uno o ms elctronesincompletos O2, H2O)
Nexos a travs del ncleo de oxgeno
(Un tomo de H cede su nico electrn al O N -dbil)
RELACIONES ENTRE LIQUIDO Y SOLIDOS
NEXOS SECUNDARIOS
(relaciones dbiles ENTRE
MOLECULAS)
1. Fuerzas de Van der Walls:
(atraccin por la dipolaridad de
las molcuas)
AGUA ABSORVIDA