MÁSTER OFICIAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

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1 MÁSTER OFICIAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA
UNIVERSIDAD DE GRANADA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL ÁREA DE INGENIERÍA DEL TERRENO ASIGNATURA: MECÁNICA DEL SUELO Y LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES PROFESOR: Francisco Lamas Fernández.

2 MÁSTER OFICIAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA
TEMA I INTRODUCCIÓN 1.1.- Introducción al problema geotécnico. 1.2.- Fases. 1.3.- El informe geotécnico.

3 1.1.- Introducción al Problema Geotécnico.
TEMA I INTRODUCCIÓN 1.1.- Introducción al Problema Geotécnico. El fin es proyectar una cimentación. Esta es un elemento estructural que sirve de rótula entre el terreno y la superestructura. Esta debe ser: Funcional. Cumplir perfectamente el cometido para el que se ha calculado. Económica. No existe ninguna que para los mismos fines, sea más barata. Habrá de proyectarse con unas condiciones de: Seguridad suficientes. Problema legal. (Según la normativa vigente). Deformaciones (asientos) compatibles con la superestructura. Cargas trasmitidas por la superestructura compatibles con el terreno.

4 TEMA I INTRODUCCIÓN 1.2.- Fases.
Como es lógico, se suponen conocidos los principios de la mecánica del suelo y las teorías clásicas del comportamiento del terreno Un esquema podría ser el siguiente:

5 TEMA I INTRODUCCIÓN 1.2.- Fases.
En el esquema anterior existen varias fases diferenciadas

6 1.3.- El Informe Geotécnico.
TEMA I INTRODUCCIÓN 1.3.- El Informe Geotécnico. Descripción y resumen del estudio realizado y justificación geotécnica de las recomendaciones de cimentación y constructivas para el proyecto de cimentación. El grado de definición alcanzado, tanto del terreno como de las condiciones de cimentación, dependerá del tipo de estudios a realizar, del nivel de ensayos realizados, etc. Según el tipo debe de incluir:

7 2.- EL ORIGEN Y FORMACIÓN DE LOS SUELOS
TEMA II LOS SUELOS TEMA II LOS SUELOS 2.- EL ORIGEN Y FORMACIÓN DE LOS SUELOS  2.1.- La corteza terrestre. 2.2.- Tipos de rocas. 2.3.- Tipos de suelos. 2.4.- Erosión. Ciclo erosivo. Tipos de erosiones. Erosión. El ciclo erosivo. Tipos de erosiones 2.5.- Transporte. 2.6.- El agua en el suelo.

8 TEMA II LOS SUELOS 2.- El Origen y formación de los suelos.
2.1. – La Corteza Terrestre. La Tierra se divide en tres zonas: Corteza. Manto. Núcleo. La corteza, de espesor variable entre 20 y 50 Km, se caracteriza por la gran variedad de los materiales que la componen. Que de forma general, podemos dividir en: Las rocas, materiales procedentes del manto, rocas cristalinas formadas en sus profundidades y rocas sedimentarias. La envoltura fluida que facilita las transformaciones moleculares de los materiales y provoca erosión. No obstante su acción se limita a la superficie y no explicaría por si sola la gran variedad de los materiales que componen la corteza.

9 TEMA II LOS SUELOS 2.- El Origen y formación de los suelos.
2.1. – La Corteza Terrestre. La corteza terrestre no es una masa inerte pues evoluciona a lo largo del tiempo debido a: Las fuerzas tectónicas que constantemente crean desniveles o relieves. (Tectonica de placas. Las fuerzas erosivas que mas o menos lentamente los destruyen. Según la tectónica de placas la corteza, se halla dividida en placas que se desplazan, provocando elevaciones, hundimientos, plegamientos, roturas, etc. Las fuerzas erosivas por medio de mecanismos físico químicos y dinámicos, van a ir cambiando el paisaje a formas mas uniformes con el tiempo.

10 TEMA II LOS SUELOS 2.2. – Tipos de Rocas.
Las rocas las podemos dividir en: Rocas Ígneas, Proceden de la extrusión del material fluido del interior de la corteza terrestre, que al salir al exterior se solidifica. Son ejemplos de estas: los granitos, los pórfidos, los basaltos, etc. Rocas Sedimentarias, proceden de las anteriores tras sufrir procesos de erosión y sedimentación. Son ejemplos de estas, las calizas detríticas ó espartíticas, areniscas, limolitas, hematites, etc. Rocas Metamórficas, que proceden de las anteriores tras sufrir procesos de transformación a altas temperaturas y presiones. Son ejemplos de estas, las pizarras, los esquistos, los mármoles, etc.

11 TEMA II LOS SUELOS 2.3. – Tipos de Suelos.
Los suelos proceden de las rocas tras sufrir un proceso de erosión y transporte. Desde el punto de vista de su proceso de formación los podemos dividir en: Suelos residuales, en los que los materiales disgregados de la roca madre, quedan en el mismo lugar que ella. Coluviones. El transporte es muy corto y por gravedad, muy mal clasificados. Glacis. Cuando el suelo coluvial sufre un transporte hacia zonas mas bajas. Aluviones. Los materiales van a parar a una corriente de agua que los transporta a grandes distancias. Selecciona sus tamaños. Suelos Sedimentarios, Están compuestos por materiales que después de la erosión han sufrido un transporte por medio de distintos agentes, en el que existen transformaciones durante y después de sedimentados que pueden llegar a convertirlos en rocas más o menos compactas. Suelos artificiales ó depósitos, De tipo antrópicos, son transportados por el hombre, pierden su estructura y su comportamiento es diferente a las estructuras naturales no alteradas.

12 2.4. – Erosión, ciclo erosivo y tipos de erosiones.
TEMA II LOS SUELOS 2.4. – Erosión, ciclo erosivo y tipos de erosiones. – Erosión. Proceso de transformación, en el que de una forma u otra esta presente el agua. Causa esponjamiento. – Ciclo erosivo. Es el proceso cíclico por el que una roca se transforma en suelo y por procesos físico-químicos se vuelve a convertir en una roca de igual o distinta naturaleza. – Tipos de erosiones. Podemos dividirlas en: Erosión física. No cambia la naturaleza intrínseca del terreno. Cambios de temperatura. Antes debe de haber erosión química. Heladas. Crecimiento de cristales cambios de volumen. Actividad orgánica. Raíces y gusanos. Tensiones en la corteza. Fallas y diaclasas. La gravedad. Erosión Química. En presencia de agua. Hidratación, Reactivo + H2O Producto. Vol. Hidrólisis, Reactivo+H2O Producto Disolución, Reactivo insol.+H2O Producto solub. Oxidación, Meval1 + O Meval2

13 TEMA II LOS SUELOS 2.5. – El transporte. 2.6. – El agua en el suelo.
El proceso del transporte se inicia en el momento de producirse la disgregación de la roca madre, y continua mediante los siguientes agentes. La gravedad, desprendimientos y choques. El agua, transporte y desmenuzamiento. El hielo, altas presiones producen grano fino. El viento, abrasión; diferencia de potencia según clima seco o húmedo. 2.6. – El agua en el suelo. Su presencia condiciona grandemente el comportamiento mecánico del suelo. Disminuye su capacidad portante. Sus elevaciones y depresiones inciden en los asientos. Plantea problemas constructivos. Achique. Mayores empujes sobre las estructuras de contención. Problemas de durabilidad de las cimentaciones por la erosión interna.

14 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
3.1.- El agua en el suelo: el agua de constitución, intersticial y de absorción. 3.2.- El suelo como complejo sólido-liquido-gas. 3.3.- El índice de poros y la porosidad. 3.4.- El coeficiente de saturación y la humedad. 3.5.- Peso específico y densidad. 3.6.- Peso específico de un suelo. 3.7.- El índice de densidad. 3.8.- El suelo y el agua (Introducción y nomenclatura). 3.9 Presión total, efectiva y neutra. Correspondencia entre los campos de presiones y de densidades. Acciones hidrodinámicas en los suelos. Introducción.

15 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
 3.1.- El agua en el suelo. POR SU FORMA DE ESTAR INCORPORADA AL SUELO - AGUA DE CONSTITUCIÓN - AGUA ABSORBIDA - AGUA INTERSTICIAL SOLO NOS INTERESARA EL AGUA INTERSTICIAL 3.2.- El suelo como complejo solido-liquido-gas. LOS SUELOS SON SISTEMAS DE TRES FASES: -PARTÍCULAS SÓLIDAS -UN LÍQUIDO (GENERALMENTE AGUA) - UN GAS (GENERALMENTE AIRE)

16 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
3.3.- EL ÍNDICE DE POROS Y LA POROSIDAD. ÍNDICE DE POROS (e) : ES El VOLUMEN DE HUECOS QUE SE CORRESPONDE CON LA UNIDAD DE VOLUMEN DE SÓLIDOS EN EL SUELO. POROSIDAD (n): ES EL VOLUMEN DE HUECOS EXISTENTE EN LA UNIDAD DE VOLUMEN DE SUELO. CAMPO DE VARIACIÓN MATERIAL COEFICIENTE MÍNIMO TEÓRICO REAL MÁXIMO ARENAS e 0.43 1 ∞ n 0.3 0.5 ARCILLAS 0.67 2.56 0.4 0.72

17 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
3.4.- EL COEFICIENTE DE SATURACIÓN Y LA HUMEDAD COEFICIENTE DE SATURACIÓN(S) : ES LA RELACIÓN ENTRE EL VOLUMEN DE HUECOS OCUPADO POR EL AGUA Y EL VOLUMEN TOTAL DE HUECOS. Es un coeficiente adimensional y su campo de variación tiene como límites reales 0 y 1. - Si S = 0 se dice que el suelo está seco. - Si S > 0 se dice que el suelo está húmedo. Si S = 1 se dice que el suelo está saturado. HUMEDAD (W): ES LA RELACIÓN ENTRE EL PESO DEL AGUA Y EL PESO DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS. Su formulación es la siguiente: Su campo de variación tiene como límite inferior real 0 y como límite superior teórico ∞.

18 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
3.5.- PESO ESPECIFICO Y DENSIDAD Estas magnitudes tendrán para la Mecánica del suelo la misma definición que en Física. Peso especifico: peso por unidad de volumen. Densidad: masa por unidad de volumen. El grado de precisión que requiere la Mecánica del Suelo nos permite que ambas magnitudes puedan venir expresadas por el mismo número PESO ESPECIFICO DEL SUELO El peso especifico de un suelo variará dependiendo del volumen de sus huecos ocupados por agua. A pesar de que los pesos específicos de cada una de las tres fases suele oscilar dentro de unos estrechos márgenes tomaremos como pesos específicos medios para cada una de las tres fases los siguientes: - peso especifico de la partículas de aire 0 T/m3 - peso especifico de la partículas de agua 1 T/m3 - peso especifico de la partículas solidas 2.7 T/m3

19 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
Podemos definir hasta cuatro densidades o pesos específicos de los suelos Peso especifico Seco. Ausencia de la fase líquida. Peso especifico Húmedo. Presencia de las tres fases Peso especifico Saturado. Ausencia de la fase gaseosa Peso especifico Sumergido. Ausencia de la fase gaseosa y la fase liquida está sometida a presión

20 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
3.7.- EL ÍNDICE DE DENSIDAD Aparte de otras propiedades de las partículas como forma, tamaño y uniformidad que influyen en el valor a tomar por la densidad máxima y mínima de un suela el índice de poros de un suelo nos mide su estado en relación con su densidad máxima y mínima, lo cual es lo mismo que decir que nos da índice de su comportamiento mecánico. Según sea el valor de este parámetro en un suelo, el mismo podremos clasificarlo como: El emax se determina en el ensayo Tecnológico . El emin se determina en el ensayo Proctor. El e se determina de la muestra. ESTADO MUY FLOJO FLOJO MEDIO DENSO MUY DENSO (%) 0-15 15--35 35-65 65-85 85-100

21 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
3.8.- EL AGUA INTERSTICIAL EN EL TERRENO. NOMENCLATURA Se denomina nivel freático el lugar geométrico de los puntos en los que la presión del agua es la atmosférica Se denomina agua freática la situada por debajo del nivel freático. Se denomina agua capilar la situada por encima del nivel freática y que es-.á en contacto con el agua freática. Se denomina agua de contacto la que está situada por encima del nivel freático y no está en contacto con el agua freática. Se denomina acuífero a la capa de suelo bastante permeable que contiene agua freática. Se denomina acuiclusos las capas de suelo que limitan los acuíferos.

22 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
3.9.- PRESIÓN TOTAL, EFECTIVA Y NEUTRA. PRESIÓN TOTAL vertical actuando sobre un plano horizontal de un suelo sometido exclusivamente a su peso propio, es igual al peso del suelo situado por encima de dicho plano. PRESIÓN INTERGRANULAR es aquella que se transmite a través de los puntos de contacto de las partículas sólidas del suelo. También se le denomina PRESIÓN EFECTIVA. Terzaghi encontró que es la presión de la cual depende la compresión y –a resistencia al esfuerzo cortante de un suelo. PRESIÓN INTERSTICIAL es la ejercida por la masa de agua de los huecos del suelo, bajo el nivel freático. También se le denomina PRESIÓN NEUTRA, porque cualquier cambio en ella, no produce ningún cambio en las propiedades mecánicas del suelo.

23 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
RELACIÓN ENTRE ELLAS Si damos un corte de área elemental S, que pase a través de la superficie de contacto entre dos partículas, en un suelo saturado.

24 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
En la práctica s/S es aproximadamente 0 Que denominaremos: -Presión total = N/S -Presión INTERGRANULAR = Ni/S -Presión neutra = u Una vez definidos estos conceptos podemos enunciar la Ley de TERZAGHI a través de la siguiente igualdad : Presión efectiva = Presión total - presión neutra

25 TEMA III PROPIEDADES DE LOS SUELOS
Si admitimos que el contacto entre partículas es puntual y que el agua está quieta, podemos aplicar el principio de Arquímedes y las presiones efectivas se podrán calcular directamente empleando el peso específico del suelo sumergido. - Presión total = σ = sat* z - Presión neutra = u = w * z - Presión efectiva= σ’=’ *z ACCIONES HIDRODINÁMICAS EN LOS SUELOS PRESIONES DE FILTRACIÓN - CIRCULACIÓN DE AGUA ASCENDENTE eq = (’- i*w). - CIRCULACIÓN DE AGUA DESCENDENTE eq = ('+i*w).