Tema 1 - Introducción

PRESENTACIÓNCURSO MECÁNICA DEL SUELO

MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES

TEMA 1. SUELO Y ROCA. GEOTECNIA.

PROF. CÉSAR SALWA

3º CURSO

GEOTECNIA

Mecánica del suelo

Ingeniería geológicaMecánica de rocas

Estudia las propiedades físicas y el comportamiento mecánico del suelo, el equilibrio y deformación; como material de construcción que interactúa con la estructura, como soporte para la construcción en ingeniería y arquitectura

•El terreno sirve de cimentación para soportar estructuras y terraplenes

•El suelo se emplea como material de construcción

Objetivos

•El suelo se emplea como material de construcción

•Proyectar estructuras para la retención o sostenimiento del terreno en excavaciones

Concepto de suelo

•Un conjunto formado por un esqueleto de partículas sólidas y poros rellenos de agua y aire.

Un agregado sólido formado por varios minerales (o uno).

y poros rellenos de agua y aire.

•Sin cementación o poco cementado.

•Ocupa la parte de la corteza terrestre superficial donde se desarrolla la actividad humana y biológica

Macizo rocoso

Forma en la que se presentan las rocas en el medio natural. Un macizo rocoso está compuesto por una o varias rocas. Su comportamiento mecánico depende de sistemas de discontinuidades: planos de estratificación, fallas , juntas, pliegues y otros parámetros estructurales. Presentan propiedades heterogéneas y/o anisótropas

Problemas geotécnicos - resistencia

Problemas geotécnicos

6Asientos

Problemas geotécnicos - discontinuidades

Problemas geotécnicos – procesos químicos

Karst – (carst) – esquemas y foto de los procesos kársticos.

TEMA 1. SUELO Y ROCA. GEOTECNIA.10

Problemas geotécnicos – procesos geológicos

Colapso

Deslizamiento en las margas del Mioceno. Carretera Baeza - Úbeda

Desarrollo histórico•Teoría de rozamiento – Leonardo da Vinci

•Mariscal Vauban – dimensiona los muros de sostenimiento 1704-1706

•Teoría de empujes y rotura – Coulomb 1776

•Estabilidad de suelos – Rankine 1857

•Siglos XVIII y XIX, grandes obras de ingeniería

•Karl Terzaghi “Erdbaumechanik” – 1925

•Trabajos de Arthur Casagrande, Ralph Peck, A.W. Skempton, T.W. Lambe.

•Decreto 21-03-1971. Obligación de incluir en todo proyecto un anejo de cálculo de cimentación y de las bases geotécnicas en que se fundamenta dicho cálculo.

Desarrollo histórico

•Imperio Romano – pilotes de madera, planchas de madera, piedras planas unidas por cemento o mortero de cal, muros continuos de mampostería bajo cada hilera de columnas.

•La Edad Media – abandono de técnicas constructivas, paralización de la evolución de los conocimientos.

•Gótico – aparece zapata independiente, cuando se producía un accidente las ensanchaban.

Se admite actualmente que el globo terrestre se divide en tre szonas: corteza (espesor de 15 a 70 km), manto (hasta 2900 kmde profundidad) y n úcleo (hasta 6370 km) de profundidad.Toda la actividad humana se desarrolla sobre la corteza

Suelo: Sedimentos no muy consolidado, agregado natural de partículas resultado de la alteración química o física de los suelos. Resistencia a compresión simple inferior a 500 kPa.

Roca: Agregado natural de partículas minerales unidas por fuerzas cohesivas potentes y permanentes. Resistencia a la compresión simple superior a 500 kPa.

TEMA 1. SUELO Y ROCA. GEOTECNIA.21

Principales tipos de rocas

•SEDIMENTARIAS: detríticas y no detríticas

Breves conceptos sobre rocas

•ÍGNEAS: plutónicas y volcánicas

•METAMÓRFICAS

Rocas sedimentarias

•DETRÍTICAS: cuarcita, arenisca, lutita, limolita, conglomerado

•QUÍMICAS: calizas, dolomías, evaporitas

•ORGÁNICAS: calizas, lumaquela carbón

Rocas ígneas

•PLUTÓNICAS: granito, gabro, diorita

•VOLCÁNICAS: basalto, andesita, riolita

Rocas metamórficas

•MASIVAS: cuarcita, mármol

•FOLIADAS: pizarra, filita, esquisto, gneiss

Clasificación de las rocas a partir de su resistencia a compresión simple.

Clasificación de rocas para usos geotécnicos

Minerales de arcilla de interés geotécnico

•Los minerales de arcilla son silicatos hidratados de aluminio. Se clasifican dentro del grupo de los filosilicatos, caracterizados por su estructura en capas.

•El tamaño de las partículas es inferior a 0.002mm

•La estructura de estos minerales está constituida por dos tipos de capas unidas entre si por oxígenos; forman capas de tetraedros y

capas unidas entre si por oxígenos; forman capas de tetraedros y octaedros.

•Los tetraedros están compuestos por Si+4, Al+3 o Fe+3 en el centro y 4 oxígenos en los vértices

•Los octaedros están compuestos por Al+3, Mg+2 o Fe+2 en el centro y 6 oxígenos en los vértices

octaedros

Estructura química de la

montmorillonita

tetraedros

Grupo de caolín: estructura de una capa tetraédrica y ocupada por Si+4 y una octaédrica

Grupo de ilita: estructura de dos capas tetraédricas y una capa octaédrica intercalada

GRUPOS DE

ARCILLAS

Si y una octaédrica ocupada por Al+3

•caolinita

•haloysitaGrupo de esmectita: estructura de dos capas tetraédricas ocupadas por Si+4

y una octaédrica ocupada por Al+3

•montmorillonita

Erosión

Los suelos tienen su origen en los macizos rocosos preexistentes, debido al ciclo geológico, la roca está sometida a la acción ambiental

sometida a la acción ambiental disgregadora.

•EROSIÓN FÍSICA

•EROSIÓN QUÍMICA

•EROSIÓN BIOLÓGICA

Erosión física

� cambios térmicos – dilatación diferencial

� acción del agua

� congelación – tensiones internas

� acción alternante humedad – sequedad

Transporte – sigue erosión química o/y biológica

Erosión química

La meteorización química es un proceso que consiste en la descomposición o rotura de las rocas por medio de reacciones químicas. La descomposición se debe a la eliminación de los agentes que cementan la roca, e incluso afectan a los enlaces químicos del mineral. Es posible que en el proceso, y debido a las reacciones químicas, se formen materiales nuevos. El calibre de los materiales se siempre muy reducido: arcillas, margas, limos, arenas. Su acción es muy notable en la formación del relieve de rocas masivas, cárstico, rocas metamórfica y volcánicas.

masivas, cárstico, rocas metamórfica y volcánicas.

� hidratación – paso de anhidrita a yeso

� disolución – disolución de sulfatos en el agua

� oxidación – de minerales de hierro

� cementación – por agua que contiene carbonatos

Erosión biológica

Producida por actividad bacteriana, induciendo putrefacciones de materiales orgánicos y mezclando el producto con

orgánicos y mezclando el producto con otras partículas de origen físico – químico,

actuando de elemento catalizador

Perfiles de meteorización.

Ciclo geológico – formación de suelos

Tipos de suelos según su origen

• ELUVIAL -formado in situ• ALUVIAL -acción fluvial• COLUVIAL -depósito de ladera• MARINO -depósitos fondos de mar

• MARINO -depósitos fondos de mar• EÓLICO -acción de viento• GLACIAR -acción de glaciares• LITORAL -acción litoral• LACUSTRE -lagos

Suelo aluvial

Suelo coluvial

Suelo glaciar

Suelo lacustre

Suelo litoral

La roca caliza poco soluble en agua pura, en presencia de anhídrido carbónico CO2 se disuelve en forma de bicarbonato cálcico ((Ca(HCO3)2)). Esta es la causa de la gran cantidad de cavernas, grietas y conductos que se forman en las formaciones calcáreas.

El yeso,en condicionesnormales,espoco soluble al agua estancada,del orden de 2

Rocas solubles

El yeso,en condicionesnormales,espoco soluble al agua estancada,del orden de 2gr. por litro. Pero si en el terreno existen corrientes de agua, su velocidad dedisolución aumenta considerablemente, y pueden producirse cavernas.

El yeso, sulfato cálcico hidratado, SO4Ca.2H2O reacciona con el componente delcemento AlCa3 (aluminato tricálcico), formando sulfoaluminato tricálcico o sal deCandlot, haciendo perder la resistencia al hormigón. Para que se produzca lareacción es necesaria la presencia de agua, que contenga el ión sulfato (SO4

=) soluble.

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