Introduccion y Generalidades

Clase 1. INTRODUCCIN Y GENERALIDADES

PRINCIPIOS DE GEOTECNIA

EL SUELO COMO MATERIAL DE

CONSTRUCCIN

En la ingeniera civil se llama suelo a los sedimentos uotras acumulaciones no consolidadas de partculas slidas

producida por la desintegracin fsica y la descomposicin

qumica de rocas, que pueden contener o no materia

orgnica. (Mrquez 1982)

EL SUELO COMO MATERIAL DE

CONSTRUCCIN

PRESA DE TIERRA

DOS PARTES IMPORTANTES

(impermeable) Estabilidad del sistema

Evita la erosin

del ncleo

Durante el diseo y la construccin los ingenieros civiles debieron realizar este

tipo de preguntas:

Qu dimensiones debera tener la presa para obtener la estructura mas econmica y segura?

Cual debera ser el espesor mnimo seguro de las capas de grava?

Qu espesores de grava y bloques de roca seran necesarios en el manto para limitar el hinchamiento del ncleo a un valor admisible?

Cuales debern ser las caractersticas de resistencia y permeabilidad de la presa construida?

PAVIMENTOS

Grava o roca

triturada

Durante el diseo y la construccin los ingenieros civiles debieron realizar este

tipo de preguntas:

Qu espesores deberan darse a las distintas capas del pavimento para soportar las cargas seguras?

Qu tipo y grado de compactacin debera aplicarse?

Cmo debera planificar el acarreo y transporte de materiales en la zona?

PAVIMENTO

RIGIDOPAVIMENTO

FLEXIBLE

CIMENTACIONES

Toda estructura civil, bien sea que se trate de edificios, puentes, carreteras, tneles,

muros, torres, canales o presas, debe transmitir sus cargas, concentradas en muros o

columnas, a la superficie terrestre o dentro de ella. Para el comportamiento de

dicha estructura sea plenamente satisfactorio, debe poseer una cimentacin

adecuada.

Superficial

Profunda

Un problema comn para el ingeniero es cuando la superficie del terreno no es

horizontal y existe una componente del peso que tiende a provocar un

deslizamiento.

TALUDES Y EXCAVACIONES

Excavaciones

Rellenos

Sanitarios




deslizamiento.



deslizamiento.


Cortes y terraplenes

ejecutados para vas



deslizamiento.


Deslizamientos y

movimientos en

masa

En todas estas situaciones que se acaban de plantear, los ingenieros requieren

bien sea de la mecnica de suelos o de la mecnica de rocas, adems de la

geologa y otras ciencias de la tierra para la solucin de los problemas que se

plantean.

Que es la Geotecnia ?

Conjunto organizado de conocimientos en mecnica de suelos, mecnica de

rocas y otras ciencias de la tierra, incluyendo la geologa, aplicadas al estudio y

solucin de los problemas de ingeniera.

QUE ES LA INGENIERA GEOTCNICA ?

Ciencia

y/o

Tecnologa

Investigacin

Estudio

Solucin

PROBLEMAS

Mecnicas

Hidrulicas

Ingenieriles

INTERACCIN

HOMBRE

Vs

MEDIO FSICO

GEOLGICO

GEOTECNIA

Geologa

Mecnica de Suelos

Mecnica de Rocas

No obstante la geotecnia va

acompaada de un primer nombre

que es la ingeniera y esta LA

DEFINO como el trabajo integral

pensante entre todas las ramas que la

conforman para solucionar un

problema cotidiano.

En la Hidrulica. Diseo de obras hidrulicas como canales, presas, reservorios,

tneles de conduccin, hidrulica de ros, puertos etc.

Plan Parcial Moravia, Alcantarillado

APLICACIONES DE LA GEOTECNIA

En las Estructuras. Diseo de fundaciones de edificios, puentes, viaductos,

diseo de obras de contencin


En las Vas. Diseo de taludes, cortes y excavaciones, pavimentos, estabilizacin

de rasantes, obras de contencin.


Un Poco de Historia

Karl Terzaghi

1883-1963

U n t r a b a j o b i e n h e c h o e n l a

m e c n i c a d e l o s s u e l o s y l a

i n g e n i e r a d e f u n d a c i o n e s e x i g e n o

s o l o u n a f u n d a m e n t a c i n m i n u c i o s a

e n l a t e o r a c o m b i n a d a a u n a

v i g i l a n c i a c o n l o s p o s i b l e s f u e n t e s

d e e r ro r, s i n o t a m b i n u n a

a c u m u l a c i n d e o b s e r v a c i o n e s y

m e d i c i o n e s e n c a m p o . N u e s t r a s

t e o r a s s e r n s u b s t i t u i d a s p o r

t e o r a s m e j o re s , p e ro l o s re s u l t a d o s

d e l a s o b s e r v a c i o n e s c o n s i e n t e s e n

e l c a m p o p e r m a n e c e r n c o m o u n a

t a re a d e e s t a b l e v a l o r p a r a n u e s t r a

p ro f e s i n ( 1 9 3 6 )

En otras especialidades, el ingeniero estudia el efecto que las fuerzas ejercen sobreestructuras construidas con productos manufacturados (acero y hormign) o con

materiales naturales seleccionados (madera y piedra). Como las propiedades de

estos materiales pueden determinasrse con exactitud, los problemas que plantea el

proyecto pueden resolverse por aplicacin directa de teoras.

Sin embargo, toda conclusin relativa al comportamiento de los suelos, involucramucha incertidumbre, y, en casos extremos, los conceptos directrices no

alcanzan a ser ms que crudas hiptesis de trabajo, que pueden estar lejos de la

realidad. En estos casos, el riesgo de una falla total o parcial, puede eliminarse

solamante con el uso de lo que podramos llamar el procedimiento experimental,

basado en la observacin del comportamiento real de la obra.

Las lagunas existentes, tanto en mecnica de suelos como de rocas, slo puedenser eliminadas con base en observaciones e investigaciones de campo

completas y pacientes, antes que por medios tericos y de laboratorio.

Una Reflexin por Karl Terzaghi & Ralph B. Peck

La solucin matemtica rigurosa a los problemas, no elimina el errorasociado a las hiptesis fundamentales, ya que frecuentemente el error,

asociado a estas, es ms importante que el debido a una simplificacin radical

del tratamiento matemtico dado al problema.

Desafortunadamente, la investigacin en la mecnica de suelos tiene unefecto psicolgico que a veces es nocivo, pues desva la atencin de muchos

investigadores y profesores, los que olvidan las innumerables limitaciones

que la naturaleza impone a la aplicacin de soluciones matemticas en la

resolucin de problemas de la ingeniera de suelos.

Quien solo conoce la teora de la mecnica de suelos y carece de experienciaprctica puede ser un peligro pblico.

MATEMTICAS Y MECNICA DE SUELOS

KARL TERZAGHI Y RALPH B. PECK

Un consultor es una persona que supuestamente sabe ms que su cliente sobre

determinada materia.

Cuando adquiere una reputacin y descubre que sus servicios estn en demanda, su

carrera futura depender de lo que desea conseguir en la vida: si desea adquirir prestigio y

dinero, deber establecer una organizacin de ingeniera y luego convertirse en su esclavo.

Sus ingresos aumentarn pero tambin sus preocupaciones ser un ejecutivo y hombre de

negocios. Por otro lado, si decide practicar el arte de la ingeniera, desistir de establecer

una organizacin y se concentrar en ampliar sus conocimientos en el campo de su

eleccin.

Para lograr lo anterior deber utilizar por lo menos la mitad de su tiempo en investigacin

y evaluacin de sus observaciones en campo. De esta manera su capacidad econmica se

ver reducida, pero tendr menos preocupaciones y mayor libertad de accin.

TROPIEZOS DEL GEOTECNISTA

KARL TERZAGHI


CHIVO EXPIATORIO

El principal tropiezo, no drsele la oportunidad para verificar personalmente sus

hiptesis de diseo con las condiciones expuestas durante la ejecucin del trabajo.

Terzaghi insista que un consultor "... se ver convertido en el primer chivo

expiatorio


Edificio Lotus Riverside (Shanghai, China)

27 de junio de 2009

Diseo Econmicamente Inaceptable


DISEOS COSTOSOS vs. DISEOS INSEGUROS

Diseo Violando Normas Seguridad

KA

RL

TE

RZ

AG

HI

1) Adecuado conocimiento de los fundamentos.

2) Conocimiento adquirido por experiencia.

3) Sentido comn.

4) Apropiada observacin.

5) Iniciativa.

6) Imaginacin.

AR

TH

UR

CA

SA

GR

AN

DE

1) Buen conocimiento de la teora (mecnica de suelos y geologa).

1) Buen juicio (sentido comn y experiencia).

2) Conocimiento profundo de propiedades y mtodos de

exploracin, muestreo y ensayos de suelos.

3) Insistir en exploracin, muestreo y ensayos confiables.

4) Introducir todas las cantidades de anlisis en trminos de rangos

posibles y obtener los resultados en los mismos trminos.

5) Insistir en una evaluacin continua de toda la informacin que

est disponible durante la construccin.

ASPECTOS ESENCIALES EN LA

APLICACIN DE LA MECNICA DE SUELOS

1. Debe insistir en la ejecucin de programas de exploracin, muestreo y

ensayos confiables. El ingeniero de suelos no debe olvidar las serias

consecuencias que pueden ocurrir si los programas no han sido

satisfactorios.

2. Debe tratar de evaluar cada cantidad en trminos de RANGOS y

producir los resultados en los mismos trminos y no en nmeros nicos.

Debe ser consiente de esta diferencia entre la ingeniera estructural y la

de suelos, debiendo ser entrenado desde el principio en el hbito de

apreciar realsticamente los posibles rangos de las cantidades que entran

en la solucin de un problema.

3. Mantener una vigilancia constante durante la construccin para obtener

nueva informacin de las condiciones del subsuelo que permitan

revalidacin o cambios del diseo.

LO QUE EL INGENIERO DE SUELOS DEBE

HACER (ARTHUR CASAGRANDE )

GEOTECNIA E INCERTIDUMBRECURVAS ESFUERZO DEFORMACIN DEL ACERO

s

e

sp

sy

sf

su

sf

Elstico Fluencia Endurecimiento Estriccin

Comportamiento Elstico

Comportamiento Plstico

Estriccin

Falla

Endurecimiento

E

Variable AH-22 AH-24 AH-28

Resistencia a la fluencia Mnimo 22 24 28

Mximo 55 55 55

Resistencia a la traccin Mnimo 34 37 49

Barras Lisas (FERRASA)

Variable Valor

Resistencia a la fluencia Mnimo 42

Mximo 55

Resistencia a la traccin Mnimo 56

Barras Corrugadas (FERRASA)

E (kPa) 210

n 0.3

G (kPa) 0.81

g (kN/m3 78.5

Propiedades Acero

INCERTIDUMBRE Y MECNICA DE SUELOSCARACTERSTICAS MECNICAS DEL ACERO

INCERTIDUMBRE Y MECNICA DE SUELOSCARACTERSTICAS MECNICAS DEL HORMIGN O CONCRETO

La resistencia a la compresin del

hormign normalmente vara entre

2100kPa y 4200kPa de acuerdo con la

cantidad de agua y de cemento y la

granulometra de los agregados.

Tiempo (das)

Resist

enc

ia

INCERTIDUMBRE Y MECNICA DE SUELOSCARACTERSTICAS MECNICAS DEL CONCRETO

Resistencia fc (kPa) E (kPa)

21000 217000

26000 251000

35000 281000

42000 307000

E = 150 (fc)0.5

Deformacin Unitaria

Los hormigones de menor resistencia

suelen mostrar una mayor capacidad de

deformacin que los hormigones ms

resistentes.

Res

iste

nci

a

INCERTIDUMBRE Y MECNICA DE SUELOS

INCERTIDUMBRE Y MECNICA DE SUELOS

Y ROCAS

Material Frgil

Arenas Densas y Arcillas Duras

Material Plstico

Arenas Sueltas y Arcillas Blandas

Deformacin Unitaria (e)

Material E (MPa)

Arcillas Muy Blandas 2 a 15

Arcillas Blandas 5 a 251

Arcillas Medias 15 a 50

Arcillas Duras 50 a 100

Arenas Arcillosas 25 a 250

Arena Limosa 5 a 20

Arena Suelta 10 a 25

Arena Densa 50 a 81

Arena y Grava Suelta 50 a 150

Arena y Grava Densa 100 a 200

Limo 2 a 20

TENIENDO CONCIENCIA DE LA COMPLEJIDAD

DETERMINAMOS LA IMPORTANCIA DE ESTE ASUNTO

El medio antrpico, representado por las ciudades, las infraestructuras, obras

pblicas etc, irrumpen con frecuencia en regiones geolgicamente inestables

modificando, e incluso desencadenando los procesos geolgico geotcnicos

La geotecnia para crear y construir La geotecnia para prevenir y mitigar

La fusin de ambos campos tiene un peso importante en el PBI de cada nacin al

influenciar cada uno de los sectores de la infraestructura, la construccin y la

minera

LA GEOTECNIA PARA CREAR Y CONSTRUIR

LA GEOTECNIA PARA PREVENIR Y MITIGAR

Grieta en la va La Cordialidad

Agosto de 2012

LA GEOTECNIA PARA PREVENIR Y

MITIGAR

Urbanizacin Campo Alegre.

Barranquilla. Noviembre de

2010

LA GEOTECNIA PARA PREVENIR Y MITIGAR

Deslizamiento Alto Verde,

Medelln. Noviembre 2008

LA GEOTECNIA PARA PREVENIR Y

MITIGAR

Barrio San Francisco

de Cartagena.

Agosto de 2011

EN UN PAS EN PROCESO DE DESARROLLO Y CON ESCASOS RECURSOS, PARADJICAMENTE POR ESAS

MISMAS RAZONES, SE HACE INDISPENSABLE REFINAR LOS ESTUDIOS, LAS METODOLOGAS Y LAS

TECNOLOGAS, CON EL FIN DE EVITAR DUPLICACIONES INNECESARIAS, DESPILFARRO DE

PRESUPUESTOS Y EXPOSICIN A PELIGROS INADVERTIDOS

lvaro Gonzlez, 1990

TRABAJO EXTRA

1. De acuerdo con las lecturas realizadas, qu adelantos

en el campo de la Ingeniera Civil se han logrado

gracias al avance en el estado del conocimiento de la

mecnica de suelos, qu diferencia a la mecnica de

suelos del resto de las ramas de la ingeniera civil, qu

autores y aspectos de los mismos son ms llamativos

para el autor del prefacio?

2. Sntesis o cuadro sinptico de las lecturas realizadas

en no ms de 4 pginas tamao carta.

LEER

HACER

1. Problemas Planteados por el terreno en la Ingeniera

Civil, Capitulo 1 del libro Mecnica de Suelos deWilliam Lambe y Robert Whitman.

2. Prefacio del Tomo 1 del texto de Jurez Badillo y Rico

Rodrguez, escrito por el Dr. Nabor Carrillo.

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Introduccion y Generalidades