MECÁNICA DE SUELOS Y FUNDACIONES PIEPI Paula Villa González Constructor Civil UTFSM Diplomada en Gestión PUC

TEMAS INICIALES RELEVANTES Horario Temario Bibliografía Clases Teoría Práctica - Laboratorio (ayudantía) Evaluaciones Modalidades Controles Certámenes Trabajos/Tareas* Ponderaciones Fechas Apuntes/Materia (sitio web www.ramos.utfsm.cl) Delegado (a)

TEMARIO Orígenes de los suelos y sus características Definiciones Fases en la composición del suelo y la roca Identificación y reconocimiento Movimiento de tierra Escarpe, excavación y rellenos compactados, (mejoramiento de suelo), cubicación Interpretación de informes de ensayos de laboratorio Reacción de la masa a la carga Problemas de empuje de tierras y sistemas de contención de suelos Variables en diseño de pavimentos Flexibles y rígidos Fundaciones superficiales y profundas Fundaciones para equipos y construcciones industriales Generalidades y Planimetría básica Métodos de nivelación. Taquimetría y replanteo Interpretación de planos y documentos en topografía

BIBLIOGRAFÍA “Mecánica de suelos” Berry, Peter L. – Reid, David. Edit. McGraw-Hill, 1994. Juaréz Badillo, Eulalio – Rico Rodríguez, Alfonso. Edit. Limusa, 2002. Otros

HERRAMIENTAS A UTILIZAR/EVALUAR Comunicación oral y escrita Uso de las tecnologías y herramientas (softwares, web, etc) Trabajo en equipo Exigencias y responsabilidades del liderazgo

EVALUACIONES Clases: Sesiones de Marzo a Julio Clase recuperativa día sábado: a definir Certámenes I: 28 de Abril II: 26 de Mayo III: 7 ó 14 de Julio Su promedio corresponde al 75% de la nota final Controles y Trabajos A definir con debida anticipación

23-03-11

CLASIFICACION DE SUELOS Cont. Suelos Sedimentarios Son aquellos que han sido transportados por lluvias, vientos, agua, gravedad, sismos, cataclismos o volcanes desde su lugar de origen hasta otro lugar. Son típicos de valles, lechos de lagos, mares, ríos y bases de quebradas. Ejemplo: dunas suelos en Stgo A veces los suelos sedimentarios crean una serie de capas alternadas de distintos espesores (5 cm a varios metros cada una), de variable a mala calidad granítica.

CLASIFICACION DE SUELOS Suelos Artificiales Son los suelos y/o rellenos fabricados por el ser humano. Pueden ser de excelente calidad (rellenos controlados y compactados), por ejemplo los caminos o represas o de pésima calidad (basurales)

NOTAS Existen suelos orgánicos (que no se utilizan en ingeniería ni construcción) Los daños por suelos expansivos-retráctiles resultan generalmente de gran envergadura Entenderemos que: Suelo suelto: mala calidad Suelo compacto: buena calidad

Tabla Comparativa Suelos Suelos Granulares Suelos Finos o Cohesivos Se ve y se siente el grano No se ve ni siente la partícula No pierde resistencia al mojarse Al humedecerse pierde resistencia Al cambiar la humedad varía muy poco el volumen En general, un cambio de humedad puede asociarse a un gran cambio volumétrico Son permeables Son poco permeables No resisten cortes verticales a menos que estén cementados Resienten cortes verticales hasta cierta altura Son excelentes para caminos y rellenos firmes No son buenos para caminos o rellenos Se compactan con vibración En general no son sensibles a vibración, pero algunos sí al amasado o remoldeo Son más resistentes y menos deformables en estado compacto En general, son menos resistentes que los granulares y más deformables

CRITERIOS DE LABORATORIO IDENTIFICACION VISUAL Y DESCRIPCION DE SUELOS NORMA ASTM D-2488 La ASTM define “suelo” como “sedimentos u otras acumulaciones de partículas sólidas producida por la desintegración física y química de las rocas con o sin materia orgánica”.

MODELO DE DESCRIPCION DE SUELOS Registrar identificación y tipo de muestra analizada Ejemplo: Obra/Proyecto, Ubicación, Cantidad, etc. Nombre: utilizar adjetivos constituyentes secundarios de las fracciones menos representativas. Los porcentajes se aproximarán al 5% más cercano, y los porcentajes de grava, arena y finos sumarán 100%. Tamaño Nominal Máximo y graduación: Anotar el % de grava, arena y finos para el material bajo 3” (80 mm). Color: Utilizar máximo 2 colores, estando el suelo húmedo. Olor: Ninguno, térreo u orgánico. Formación de pasta: con consistencia normal, registrando sedimento, docilidad, plasticidad, dilatancia, brillo, resistencia al amasado y ductilidad. Registrar reacciones: ninguna, muy baja, baja, lenta, rápida, alta o muy alta. Resistencia en seco: Muy baja, baja, media, alta o muy alta. Humedad: Aspecto seco, húmedo, mojado o saturado. Consistencia y compacidad: fluida, blanda, firme, muy firme, liviana, densa, blanda, compacta. Estructura: homogénea, revuelta, estratificada, vesicular. Cementación ,salinidad, concreción. Inexistente, débil o fuerte. Probable origen del material. Relleno, artificial, natural intacto o alterado, mixto, residual, sedimentario. Símbolo del grupo: Nombre típico o local. Observaciones: Identificación de la calicata o sondaje mediante un número, especificando su ubicación con ejes y coordenadas, nombre del laboratorista y fecha de la inspección. Profundidad total, de la napa y del espesor de cada estrato, medidos desde la rasante del terreno natural.

Nomenclatura ASTM D-2487 Grava Arena Arcilla Limo

RANGOS DE PORCENTAJES Término Porcentaje (%) Rastro < 5 Alguno (s) 5 – 10 Poco (s) 15 – 25 Varios 30-45 Principal 50 - 100

Partículas Finas Forma Estructura Floculada Estructura Dispersa Suelos Residuales c - + Agua Agua Más descompuesta H Menos descompuesta

CLASIFICACIÓN DE SUELOS USCS Esta clasificación de suelos, es empleada con frecuencia por ingenieros de carreteras y ha sido adoptada por el Cuerpo de ingenieros del Ejercito de los EEUU, Es una revisión de la clasificación que inicialmente presento el profesor A. Casagrande y se la designa como Clasificación Unificada de los Suelos. Divide los suelos en dos grupos, “granulares” y “finos”. En el primer grupo, se hallan las gravas, arena suelos gravosos o arenosos, con pequeña cantidad de material fino (limo o arcilla). Estos suelos corresponden en líneas generales, a los clasificados como A-1, A-2 y A-3, por la AASHO, y son asignados en la siguiente forma:

CLASIFICACIÓN DE SUELOS USCS Gravas, o suelos gravosos: GW, GC, GP y GM. Arenas, o suelos arenosos: SW, SC, SP y SM Las siglas representan: G= Grava o suelo gravoso S=Arena o suelo arenoso. W= Bien graduado C=Arcilla inorgánica P=Mal Graduado M=Limo inorgánico o arena muy fina.

CLASIFICACIÓN DE SUELOS USCS En el segundo grupo se hallan los materiales finos, limosos o arcillosos, de baja compresibilidad, y son designados en la siguiente forma: Suelos de baja o mediana compresibilidad: ML, CL y OL Suelos de alta compresibilidad: MH, CH y OH Las siglas representan: M=Mo, limo orgánico o arena muy fina C=Arcilla O=Limos, arcillas y mezclas limo arcillosas con alto contenido de materia orgánica. L=Baja a mediana compresibilidad H=Alta compresibilidad Los suelos fibrosos orgánicos, turbosos, de compresibilidad excesiva se designan con las siglas Pt (Peat)

CLASIFICACIÓN AASHTO B: Índice de plasticidad igual o menor a LL-30.

GRAVAS

ARENAS

LIMOS

ARCILLAS

SUELO CEMENTO El suelo estabilizado con cemento o simplemente suelo cemento se obtiene vertiendo sobre el mismo una simple mezcla de cemento Portland, en un porcentaje que varía entre un 7 y un 12% atendiendo al tipo de suelo, tierra con características especificas en cuanto al tamaño de sus partículas, aditivos más agua para lograr hidratar la mezcla y compactarla. Las expectativas del producto después del fraguado contemplan su resistencia, durabilidad y su resistencia al agua. La mezcla específicamente se hace con una relación de 2:1 de tierra pasada por un tamiz con aberturas de 0.5 cm y arena común, y naturalmente cemento Portland cuya dosis se calcula como porcentaje del material seco, la tierra que recibirá la mezcla durante el apisonamiento puede tener un 18% de humedad, los porcentajes idóneos para esta son de un 70 a 80% de arena, de un 20 a 30% de limo y de un 5 a un 10% de arcilla.

CLASIFICACIONES GENERALES DE SUELOS Existen dos clasificaciones para los tipos de suelo, una según su funcionalidad y otra de acuerdo a sus características físicas. Funcionalidad Características físicas Litosoles Cambisoles Luvisoles Acrisoles Gleysoles Fluvisoles Rendzina Vertisoles

GEOLOGIA

Kola Superdeep Hole, Rusia, 12.262 m de profundidad

CORTEZA TERRESTRE (ciclo básico) La corteza terrestre tiene un grosor variable que alcanza un máximo de 75 km bajo la cordillera del Himalaya y se reduce a menos de 7 km en la mayor parte de las zonas profundas de los océanos. La corteza continental es distinta de la oceánica. La capa superficial está formada por un conjunto de rocas sedimentarias, con un grosor máximo de 20-25 km, que se forma en el fondo del mar en distintas etapas de la historia geológica. La edad más antigua de estas rocas es de hasta 3 800 millones de años. Por debajo existen rocas del tipo del granito, formadas por enfriamiento de magma. Se calcula que, bajo los sistemas montañosos, el grosor de esta capa es de más de 30 km. La tercera capa rocosa está formada por basaltos y tiene un grosor 15-20 km, con incrementos de hasta 40 km. A diferencia de la corteza continental, la oceánica es geológicamente joven en su totalidad, con una edad máxima de 180 millones de años. Aquí también encontramos tres capas de rocas: la dedimentaria, de anchura variable, formada por las acumulaciones constantes de fragmentos de roca y organismos en los océanos; la del basalto de 1.5 a 2 km de grosor, mezclada con sedimentos y con rocas de la capa inferior y una tercera capa constituida por rocas del tipo del gabro, semejante al basalto en composición, pero de origen profundo, que tiene unos 5 kilómetros de grosor. Parece que la corteza oceánica se debe al enfriamiento de magma proveniente del manto superior.

Rocas sedimentarias Rocas tipo granito Rocas tipo basalto