Diapositivas mecanica de_suelos[1]

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE

CURSO: Mecánica de Suelos IINTEGRANTES:*Sernaque Chiroque Máximo*Eche Jacinto Elmer*Delgado Seminario TeófiloTEMA: MECANICA DE SUELOS

MECANICA DE SUELOS

Estudia problemas de esquilibrio y deformación de masas de tierra.Masas de tierra conformadas por varias capas de suelos de naturaleza y espesores dieferentes. Suelos que en si ya no son homogenios ni monofásicos .sino que en cada uno de los diferentes tipos de suelo,nos encontramos con la fase solida de las partículas de suelo propiamente dicho y con otras fases como aire, agua o hielo e incluso gas

Mecánica de Suelos IMPORTANCIA La importancia de los estudios de la mecánica de suelos radica en el hecho de que si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, produciendo a su vez deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.

La Torre de Pisa, ejemplo de un problema originado por deformaciones importantes.

Mecánica de Suelos IMPORTANCIA La Mecánica de Suelos se interesa por la estabilidad del suelo, por su deformación y por el flujo de agua, hacia su interior, hacia el exterior y a través de su masa, tomando en cuenta que resulte económicamente factible usarlo como material de construcción.

EL TERRENO

El terreno desde el punto de vista constructivo y geotécnico ,comprende la capa mas exterior de la corteza terrestre , de espesor variable según los casos ;generalmente desde cerca de un metro a unas decenas de metros.

Se clasifica en dos principales categorías:-Suelo-Roca

SUELOS:

TAMBIEN LLAMADO ROCA EN ESTA SUELTO, SEDIMENTADO NO MUY CONSOLIDADO O PRODUCTO DE METEORIZACION .ES TODO AGREGADO NATURAL DE PARTICULAS MINERALES RESULTADO DE LA ALTERACION QUIMICA O FISICA DE LAS ROCAS ,SEPARABLE POR MEDIOS MECANICOS DE POCA INTENSIDAD.EJEMPLO:

POR ALTERACION FISICA

-VARIACION DE TEMPERATURA-CONGELACION-EROSION POR EL VIENTO

POR ALTERACION QUIMICA

-OXIDACION-HIDRATACION-HIDROLISIS-DISOLUCION.

CLASIFICACION DE LOS SUELOS:EXISTEN NUMEROSAS CLASIFICACIONES.

1. CLASIFICACION SEGÚN SU ORIGEN:Suelos Inorganicos .- Si el suelo es por descomposición química o física de las rocas.Suelos Organicos.- Si el suelo es de origen esencialmente organico.

CLASIFICACION DE LOS SUELOS:EXISTEN NUMEROSAS CLASIFICACIONES.

2.- Clasificación según su situación.

Suelo residual.-Si esta en el mismo lugar de meteorización

Suelo transportado.-Si esta en distinto lugar de meteorización

CLASIFICACION DE LOS SUELOS ARCILLAS:Se da el nombre de arcilla a las partículas sólidas con diámetro menor de 0.005 mm y cuya masa tiene la propiedad de volverse plástica al ser mezclada con agua. Químicamente es un silicato de alúmina hidratado, aunque en pocas ocasiones contiene también silicatos de hierro o de magnesio hidratados. La estructura de estos minerales es, generalmente, cristalina y complicada y sus átomos están dispuestos en forma laminar

CLASIFICACION DE LOS SUELOS GRAVAS:Las gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen mas de dos milímetros de diámetro. Dado el origen, cuando son acarreadas por las aguas las gravas sufren desgaste en sus aristas y son, por lo tanto, redondeadas. Como material suelto suele encontrársele en los lechos, en los márgenes y en los conos de deyección de los ríos

CLASIFICACION DE LOS SUELOS ARENAS:

La arena es el nombre que se le da a los materiales de granos finos procedentes de la denudación de las rocas o de su trituración artificial, y cuyas partículas varían entre 2 mm y 0.05 mm de diámetro.

CLASIFICACION DE LOS SUELOS LIMOS :

Los limos son suelos de granos finos con poca o ninguna plasticidad, pudiendo ser limo inorgánico como el producido en canteras, o limo orgánico como el que suele encontrarse en los ríos, siendo en este último caso de características plásticas. El diámetro de las partículas de los limos esta comprendido entre 0.05 mm y 0.005 mm.

IDENTIFICACIÓN DEL SUELO

Para la completa identificación de un suelo o terreno el ingeniero necesita saber lo siguiente: granulometría forma composición química de las partículas las fracciones coloidales y

sedimentables que contiene.

Caracterización de los Suelos

PROBLEMAS DE SUELOSDesniveles entre pisos y terreno. El terreno ha bajado dejando el piso al aire en algunos sectores

Depresiones en el terreno. Un jardín en áreas planas o en pendiente, normalmente no debe tener formas onduladas.

Levantamientos del terreno y de aceras. A veces estos levantamientos son debidos a raíces de árboles. Si esto no es evidente, pueden ser por expansión del suelo

Grietas en el suelo en forma de media luna. Las grietas en el terreno siempre son indicio de algún problema geotécnico.

Terreno con topografía original escalonada. Indicio de movimientos antiguos que pueden reactivarse, o de un movimiento actual lento pero continuo.

Escarpas que muestran suelo “fresco” o escarpas viejos cubiertos por vegetación Estas son evidencias claras de deslizamientos.

Muros, cercas, postes, o cualquier otra cosa que no esté aplomada o alineada en su forma natural Estos son indicios de que el terreno se está moviendo, arrastrando o empujando obras enterradas.

Árboles inclinados: son indicadores menos confiables de movimientos, pues tienden a doblarse en búsqueda de la luz solar. Cuando se presentan muy inclinados o inclinados en diferentes direcciones, pueden ser indicio de deslizamientos o reptación superficial.

Taludes verticales o con pendientes abruptas. Los taludes pueden lucir estables, pero la descomposición con el tiempo de los materiales que los constituyen, puede originar su deslizamiento.

Desprendimiento de material del talud. Se considera uno de los indicios más evidentes, pero su relevancia debe ser determinada por un especialista.

Huecos en el terreno similares a cuevas de roedores. Son el producto de erosión interna, causada por agua infiltrada

Socavación del pie de laderas por ríos y quebradas. Este proceso puede originar el deslizamiento progresivo de la ladera.

Cortes al pie de taludes para ganar área de construcción o de jardines y recreación.

Colocación de rellenos sobre laderas.

Alteración de las condiciones naturales de las aguas, como obstrucción de cauces, eliminación de la cobertura vegetal, terraceos que impiden el flujo y favorecen la infiltración.

Colocación de tuberías sobre materiales de relleno sin compactación adecuada.

Siembra de árboles que desarrollan raíces gruesas y extensas

ROCASLa superficie de la Tierra está formada por materiales sólidos, las rocas.

Una roca es un sólido natural formado por la asociación de minerales.

Al igual que los minerales, las rocas que forman nuestro planeta tienen una composición y origen diversos que se utilizan para establecer su clasificación.

Tipos de Rocas1.-Ígneas o Magmáticas; formadas por enfriamiento de un liquido silicatado (magma) en la superficie de la tierra o en su interior.2.-Sedimentarias, formadas en la superficie terrestre por acumulación y compactación de sedimentos.3.-Metamórficas, formadas casi exclusivamente en las profundidades de la tierra por transformación de cualquier otro tipo de roca.

ROCAS IGNEAS O MAGMATICAS

Los magmas son rocas fundidas que se encuentran en el interior de la Tierra y tienden a ascender hacia zonas más superficiales. Según se produce su ascenso, se enfrían y solidifican formando las rocas ígneas o magmáticas.Las rocas magmáticas se forman por solidificación y enfriamiento de un magma.Dependiendo de si el enfriamiento es rápido o lento se pueden formar, a su vez, dos tipos de rocas magmáticas: plutónicas y volcánicas.

ROCAS VOLCANICAS

VOLCÁNICASSe forman cuando un magma se enfría rápidamente.En este tipo de roca no se observan cristales a simple vista.Son rocas con un aspecto y color uniforme.

ROCAS VOLCANICASBASALTO Roca de color oscuro que se produce en los volcanes de las dorsales oceánicas. Sólo son visibles algunos cristales.

PUMITA o Piedra pómez Roca de color claro llena de agujeros por donde salen los gases que tenía el magma.

OBSIDIANA Roca de color negro brillante. No tiene estructura cristalina, es amorfa.

ANDESITA Roca gris verdosa que debe su nombre a los Andes.

ROCAS PLUTONICAS

PLUTÓNICASSe forman si el magma se enfría lentamente en el interior de la Tierra.Se aprecian granos de distintos minerales.

ROCAS PLUTONICAS

GABRO Roca oscura donde es difícil distinguir los minerales que la componen. que se produce en los volcanes de las dorsales oceánicas. Sólo son visibles algunos cristales.GRANITO Roca de color gris, a veces rosa. Presenta granos de diferentes minerales: cuarzo (gris claro), feldespato (blancos) y mica (negro brillante).

SIENITA Parecida la granito, es color rosa, sin cuarzo.

DIORITA Roca gris oscura, parecida al granito pero sin cuarzo.

ROCAS SEDIMENTARIAS

SEDIMENTARIASLas rocas sedimentarias se forman en la superficie terrestre a partir de sedimentos que se compactan, presentándose frecuentemente en forma decapas o estratos.Según el origen de los sedimentos y el tipo de proceso que los ha formado podemos distinguir tres tipos de rocas sedimentarias: detríticas, de precipitación y de origen orgánico.

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS DETRÍTICAS Se forman por acumulación de fragmentos erosionados por el agua, viento o hielo.ROCAS DE PRECIPITACIÓN Se forman cuando las sales disueltas en el agua precipitan formando cristales de pequeño tamaño.ROCAS DE ORIGEN ORGÁNICO Se forman por acumulación de restos orgánicos, como corales, caparazones de los moluscos.

ROCAS SEDIMENTARIAS: Detríticas

CONGLOMERADOS Constituidos por fragmentos muy grandes.

ARENISCAS Formados por fragmentos más pequeños.ARCILLAS Fragmentos muy finos.

ROCAS SEDIMENTARIAS: de Precipitación

HALITA

(sal común)

YESO

CALIZA

ROCAS SEDIMENTARIAS :de origen orgânico I

LUMAQUELAS Roca formada por restos de esqueletos fósiles de

invertebrados.

CALIZA CORALINA Formada por corales

CALIZA NUMMULÍTICA Formada por acumulación foraminíferos unicelulares.

ROCAS SEDIMENTARIAS: de origen orgánico II

CALIZA DE CRINOIDES o encrinita Roca compuesta por restos de crinoideos (equinodermos bentónicos).CRETA Formada por acumulación de caparazones de foraminíferos calcáreos.

Blanca, de grano muy fino.

DIATOMITA o TRÍPOLI Roca compuesta por restos de diatomeas (algas silíceas).Color hueso.

ROCAS SEDIMENTARIAS: de origen orgánico III

El carbón y el petróleo son materiales que se forman a partir de restos orgánicos. El carbón procede de restos vegetales.El petróleo de la acumulación de plancton en los fondos marinos.

Estos restos son enterrados entre sedimentos, transformándose por la acción de bacterias, la presión y la temperatura en estos materiales.

ROCAS METAMÓRFICAS

Se forman por transformación de rocas previas (ígneas, sedimentarias o metamórficas) mediante el proceso denominado metamorfismo(Conjunto de cambios texturales y mineralógicos que experimenta una roca sometida a condiciones de presión y temperatura diferentes a las de su formación, excluyendo los procesos diagenéticos propios de rocas sedimentarias).Las nuevas condiciones de presión (P) y temperatura (T) a que se someten las rocas producen cambios mineralógicos y texturales que transforman totalmente la roca original. Estos cambios dependen de P, T, y de la composición de la roca original (protolito). Esto implica que existen una gran variedad de rocas metamórficas.

ROCAS METAMÓRFICAS

Según su aspecto externo, las rocas metamórficas se pueden clasificar en dos tipos:Laminares. Durante el metamorfismo, algunos minerales de arcilla originan cristales de mica blanca y negra que son laminares. Estas láminas suelen separase en láminas al romperse.Cristalinas. No presentan láminas, son homogéneas. Se rompen de forma irregular sin separase en láminas.

ROCAS METAMÓRFICAS: Laminares

PIZARRA Se separa bien en láminas finas. Color variable, el más frecuente es negro.Superficie ligeramente brillante por la presencia de diminutos cristales de mica.ESQUISTO Presenta láminas deformadas. Abundancia de mica (brillo).Puede tener otros minerales, como granate, andalucita, cianita, estaurolita…GNEISBandeado deformado e irregular.Se aprecian cristales, medianos o grandes, de feldespato.

ROCAS METAMÓRFICAS: Cristalinas

MÁRMOL Colores variados, pudiendo presentar vetas de distintas tonalidades. Al echarle un ácido reacciona con un burbujeo de CO₂.CUARCITA Colores variados, es frecuente el rosado o rojo.Muy dura y resistente.

No reacciona con el ácido.

CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS SUELOS

1). PESOS ESPECÍFICOS DE UN SUELOSe distinguen para un suelo en situ varios pesos específicos diferentes, se les mide en muestras tomadas con procedimientos mecánicos y sacadas a la superficie. Lo que puede dar lugar a una perdida parcial del agua intersticial, que reduce el peso de la muestra ,o bien puede dar lugar a un desconocimiento del volumen real que ocupa la muestra en situ dándonos una idea falsa de compacidad real de los terrenos


Peso especifico:Se designa por peso especifico en situ no sumergido, es decir el peso de la muestra que ocupa un volumen unitario .Implica particularmente el agua comprendida naturalmente entre sus partículas solidas.


2.- PESO ESPECÌFICO SECO (d).Es la relación entre el peso de las partículas minerales secas y el volumen total de la muestra de suelo γm = Ws /Vm.


3.- PESO ESPECÍFICO SATURADO (γSAT)Se designa por peso específico saturado el peso total de la muestra que ocupa el volumen unitario, después de su saturación con agua, (esta notación no figura actualmente en la terminología internacional). Se encuentra sobre el nivel freático y todos sus vacíos están ocupados por agua, por lo tanto consta solo de dos fases, la sólida y la líquida.


4.- PESO ESPECÍFICO SUMERGIDO

Se denomina peso específico sumergido el peso específico del suelo in situ cuando éste está sumergido en agua y sometido en si al empuje de Arquímedes. Este peso específico aparente no puede determinarse por medida directa. Se encuentra bajo el nivel freático por lo tanto todos sus vacíos están ocupados por agua. Estos suelos al igual que los suelos saturados solo presentan dos fases, la sólida y la líquida

MATERIALES CONSTITUYENTES

Los suelos suelen comprender partículas de materia solida entre los que hay huecos; y agua Y Aire que ocupan estos huecos. Las partículas pueden tocarse unas a otros por pequeñas superficies, o mediante capas finas liquidas absorbidas. El aspecto físico de esta constitución puede representarse por diferentes características.

PESOS ESPECIFICOS DE LOS MATERIALES CONSTITUYENTES

A.1Peso específico del material (YS).- Se designa por; el peso específico del material que constituye las partículas sólidas. Este peso se aproxima generalmente a 2,70 t/m3en nuestro sistema de unidades.

PESOS ESPECIFICOS DE LOS MATERIALES CONSTITUYENTES

A.2.-Peso específico del agua (YW). Se designa el peso específico del agua incluida en la muestra: cuando es necesario aclararlo: se sustituirá en general por 1 en nuestro sistema de unidades (tonelada y metro) (w del inglés wáter).

MATERIALES CONSTITUYENTES DE LOS SUELOS

B. Porosidad e índice de huecos.Se designa por n la porosidad; es decir; la parte del volumen unitario de un suelo que no está ocupada por las partículas de materia solida.se designa por na y nw las fracciones del espacio libre que ocupan respectivamente el aire y el agua (nw es también llamada grado de saturación; escrita s).

MATERIALES CONSTITUYENTES DE LOS SUELOS

C.- Contenido de agua (w).-Se designa por w contenido de agua, es decir la relación entre el peso del agua comprendida naturalmente entre las partículas sólidas de una muestra y el peso de los materiales secos. En esta relación no se incluye el agua de composición de las partículas sólidas.

GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS

La granulometría se define como la distribución de los diferentes tamaños de las partículas de un suelo, expresado como un porcentaje en relación con el peso total de la muestra seca. Aprenderemos a utilizarla como un instrumento en la clasificación de los materiales, ya que la descripción por tamaño tiene especial interés en la selección de materiales para rellenos de carreteras y presas, los cuales requieren materiales con graduaciones determinadas.

EJEMPLONumero de Malla % de retenido % de acumulado % que pasa

4 0 0 100

8 9 9 91

16 22 31 69

30 24 55 45

50 10 65 35

100 23 88 12

Tengamos la siguiente prueba granulométrica y calcular el modulo de finura.MODULO DE FINURA = (0+9+31+55+65+88)/100 = 248/100 = 2.48 ≈ 2.5El rango del modulo de finura de la arena es de 2.3 a 3.1Si el modulo d finura de una arena es de 2.3 se trata de una arena fina; y si el modulo se encuentra entre 2.3 a 3.1 se trata de una arena mediana. Y si el modulo es mayor de 3.1 se trata de una arena gruesa.

CARACTERISTICAS MECANICAS

Resistencia al corte.-La resistencia al corte se refiere al nivel de fuerzas cortantes que un material puede resistir sin fracturarse. La resistencia al corte se mide en Newtons por metro cuadrado. Los fuerzas cortantes son fuerzas que se aplican tangencialmente a lo largo de una cara de la tierra. La resistencia al corte es difícil de medir ya que depende de una amplia variedad de factores, incluyendo la naturaleza del suelo, la historia de la muestra de suelo particular que es medida, y la velocidad a la que las fuerzas de corte se aplican.


Presión lateral del sueloLa presión lateral del suelo es la presión que ejerce la tierra horizontalmente. Si tienes una masa cúbica de tierra en un recipiente cúbico, entonces la presión lateral del suelo es la presión ejercida sobre las paredes del recipiente. El empuje lateral se mide en Pascales o Newtons por metro cuadrado.


Consolidación.-La consolidación es el proceso mediante el cual el volumen del suelo disminuye bajo la aplicación de una carga. La consolidación es causada por las cargas que se aplican al suelo y los granos de suelo que son empacados juntos más estrechamente como resultado


Capacidad de carga.-La capacidad de carga es la capacidad de la tierra en torno a una estructura para soportar las cargas aplicadas. La capacidad de carga se mide en Pascales o Newtons por metro cuadrado


Los diques del estanque se deben construir con un tipo de suelo que garantice una buena retención del agua. La calidad del suelo tendrá que comprobarse.

LA PERMEABILIDAD Y FILTRACION.-La permeabilidad se refiere a la facilidad con la cual el fluido puede fluir a través de los poros en el suelo. La filtración se refiere a la tasa a la cual el fluido se mueve a través de una masa de tierra. La filtración se mide en metros por segundo.

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