MECANICA DE SUELOSDOCENTE:Ing. Vedoco A. Domnguez Palpa

Karl von TerzaghiDoctor Ingeniero Checo.(Praga, 2 de octubre de 1883 - Winchester, Massachusetts (Estados Unidos), 25 de octubre de 1963).Fue profesor universitario en Estambul, Boston, Viena y Harvard (Estados Unidos).Desarroll diversas tcnicas y aparatos para el tratamiento de los suelos y su adecuacin a las obras pblicas.Ingeniero reconocido como el padre de la mecnica de suelos y de la ingeniera geotcnica.

Desde el comienzo de su carrera dedic todos sus esfuerzos a buscar un mtodo racional para resolver los problemas relacionados con la ingeniera de suelos y las cimentaciones.La coronacin de sus esfuerzos se dio en 1925, con la publicacin Erdbaumechanik (movimientos mecnicos de la tierra), considerada hoy como el punto de partida de la mecnica de suelos.

Karl von Terzaghi

Recin con el trabajo realizado por Terzaghi, la Mecnica de Suelos fue reconocida como una disciplina principal de la Ingeniera Civil. Este trmino y el de Geologa Aplicada a la Ingeniera, fueron introducidos en su libro pionero:Erdbaumechanick auf Bodenphysikalischer Grundlage(1) - publicado en 1925.

(1) Movimientos Mecnicos de la Tierra sobre la Base Fsica del Suelo.Karl von Terzaghi

En reconocimiento internacional a esta disciplina se logr la Primera Conferencia Internacional de Mecnica de Suelos e Ingeniera de Cimentaciones, llevada a cabo en la Universidad de Harvard en junio de 1936.Esta conferencia, presidida por Terzaghi, que fue organizada por el Profesor Arthur Casagrande.Karl von Terzaghi

Ralph Brazelton Peck (23 junio ,1912 18 febrero, 2008)Fue un eminente ingeniero civil estadounidense, que desarroll la prctica en la totalidad de su carrera profesional en el campo de la mecnica de suelos y la ingeniera geotcnica.

LibrosUn hito principal en la Mecnica de Suelos fue la publicacin en 1943 del libro Theoretical Soil Mechanics de Terzaghi, el que hasta ahora permanece como una importante referencia.

Karl von Terzaghi es coautor, junto con Ralph Brazelton Peck (1948) del libro "Soil Mechanics in Engineering Practice", de consulta obligada para los profesionales de la geotecnia.

Asimismo, Ralph Brazelton Peck es coautor, junto con Walter E. Hanson y Thomas H. Thornburn del libro "Foundation Engineering", de consulta obligada para profesionales y estudiantes de mecnica de suelos y cimentaciones.

Mesaje de K. Terzaghi (1958)Terzaghi (1958) indica que un Consultor es una persona que supuestamente sabe ms que su cliente sobre una determinada materia. Cuando un Consultor 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, con condiciones para adquirir lceras en el estmago.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 de campo. De esta manera su capacidad econmica ser limitada, pero tendr menos preocupaciones y mayor libertad de accin.K. Terzaghi admite que su opcin en la vida fue la segunda.

Mecnica de SuelosLa Mecnica de Suelos es la aplicacin de la leyes de la Mecnica y la Hidrulica a los problemas de ingeniera que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partculas solidas, producidas por la desintegracin mecnica o descomposicin qumica de las rocas, independientemente de que tengan o no contenido de materia orgnica.

Theoretical Soil Mechanics, K. Terzaghi

Mecnica de SuelosLa Mecnica de Suelos es una disciplina de la Ingeniera que tiene por objeto el estudio de una serie de mtodos que conducen, directamente o indirectamente, al conocimiento del suelo en los diferentes terrenos sobre los cuales se van erigir estructuras.

El tratar de iniciar cualquier construccin sin llevar a cabo, primero un estudio del suelo, es un riesgo. Es imposible proyectar un cimentacin adecuada para una estructura sin conocer las caractersticas del suelo que se encontrara bajo la estructura.

Mecnica de SuelosIncluye:Teora sobre el comportamiento de los suelos sujetas a cargas.Investigacin de las propiedades fsicas de los suelos.Aplicacin de los conocimientos tericos y empricos a los problemas prcticos.

Mecnica de SuelosK. Terzaghi present las calificaciones necesarias para la aplicacin de la mecnica de suelos de forma satisfactoria:

Adecuado conocimiento de los fundamentosConocimiento adquirido por experienciaSentido comnApropiada observacinIniciativaImaginacin

Mecnica de SuelosLa siguiente lista presenta los requisitos que un ingeniero de suelos debe cumplir para asegurar una aplicacin confiable de la mecnica de suelos a los problemas difciles de obras de tierra y cimentaciones.Debe tener:Buen conocimiento de la teora (mecnica de suelos + geologa aplicada a la ingeniera).Buen juicio (sentido comn + experiencia).Conocimiento profundo de propiedades y mtodos de exploracin, muestreo y ensayos de suelos.Debe hacer:Insistir en exploracin, muestreo y ensayos confiables. Si el proyecto se localiza en reas no conocidas para l, debe revisar la informacin sobre geologa local existente.Introducir todas las cantidades en el anlisis en trminos de rangos posibles y obtener los resultados en los mismos trminos.Insistir en una evaluacin continua de toda la informacin

Mecnica de SuelosLa Mecnica de Suelos es una ciencia y la Ingeniera de Cimentaciones es un arte. Esta distincin debe ser bien entendida si se desea alcanzar progreso y eficiencia en ambos campos.

(Prof. R.B. Peck).

E. M. S.El EMS se realiza con fines de cimentacin, de edificaciones y otras obras indicadas.

Los EMS se ejecutarn con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilizacin racional de los recursos.

E. M. S.Al momento de planear el diseo estructural, es imprescindible llevar a cabo estudios de ingeniera para establecer el tipo de estructura que soportara la construccin.

Como parte de estos estudios, la mecnica de suelos respaldar un apropiado diseo y permitir conocer los parmetros de suelo para una adecuada cimentacin.

La mecnica de suelos se encuentra ntimamente ligada al diseo estructural que produzca una distribucin de cargas eficiente en el terreno. La capacidad de carga, profundidad de cimentacin y tipo de cimentacin son factores que generan un exitoso desempeo de un proyecto.

E. M. S.La idea de no realizar un estudio de mecnica de suelos como parte del diseo estructural y asumir suposiciones de los parmetros geotcnicos, lejos de convertirse en una ventaja econmica puede tener consecuencias de estabilidad estructural con gastos posteriores de reforzamiento para evitar colapsos que puede poner en riesgo al personal y trabajadores.

Siempre ser importante tener en cuenta que el comportamiento de suelos en referencia a uniformidad de composicin, suele ser muy variables por lo que es un error generalizar que terrenos vecinos cuentan con las mismas caractersticas.

E. M. S.Algunos de los trminos:la resistencia al corte que se entiende como el nivel de fuerza del material para resistir sin sufrir una fracturaLa consolidacin se lleva a cabo cuando el volumen del suelo disminuye al aplicar una carga.La capacidad de carga mide el soporte de la tierra por cargas aplicadas directamente.La permeabilidad nos da idea de la facilidad que tiene un fluido para desplazarse a travs de los poros existentes en el suelo.La estabilidad de taludes mide la resistencia de una pendiente al colapso de la estructura

E. M. S.Un estudio de mecnica de suelo est compuesto bsicamente por:La etapa de la toma de muestras.Anlisis de las muestras en laboratorios para determinar composicin.El proceso de los resultados donde se analiza y se generan conclusiones respecto a la composicin del suelo del terreno.El estudio final incluir adems recomendaciones necesarias para la construccin as como tambin datos para su correcto diseo estructural.

E. M. S.Es obligatorio efectuar el EMS en los siguientes casos:Edificaciones en general, que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos o peligrosos, tales como: colegios, universidades, hospitales y clnicas, estadios, crceles, auditorios, templos, salas de espectculos, museos, centrales telefnicas, estaciones de radio y televisin, estaciones de bomberos, archivos y registros pblicos, centrales de generacin de electricidad, sub-estaciones elctricas, silos, tanques de agua y reservorios.Cualquier edificacin no mencionada en (a) de uno a tres pisos, que ocupen individual o conjuntamente ms de 500 m2 de rea techada en planta.Cualquier edificacin no mencionada en (a) de cuatro o ms pisos de altura, cualquiera que sea su rea.Edificaciones industriales, fbricas, talleres o similares.Edificaciones especiales cuya falla, adems del propio colapso, represente peligros adicionales importantes, tales como: reactores atmicos, grandes hornos, depsitos de materiales inflamables, corrosivos o combustibles, paneles de publicidad de grandes dimensiones y otros de similar riesgo.Cualquier edificacin que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundacin.Cualquier edificacin adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro su estabilidad.

E. M. S.Casos donde no existe obligatoriedad:Slo en caso de lugares con condiciones de cimentacin conocida, debidas a depsitos de suelos uniformes tanto vertical como horizontalmente, sin problemas especiales, con reas techadas en planta menores que 500 m2 y altura menor de cuatro pisos, podrn asumirse valores de la Presin Admisible del Suelo, profundidad de cimentacin y cualquier otra consideracin concerniente a la Mecnica de Suelos.La estimacin efectuada deber basarse en no menos de 3 puntos de investigacin hasta la profundidad mnima p.En caso que la estimacin indique la necesidad de usar cimentacin especial, profunda o por platea, se deber efectuar un EMS.

De la obra a CimentarEs necesario conocer:Las caractersticas generales acerca del uso que se le dar, nmero de pisos, niveles de piso terminado, rea aproximada, tipo de estructura, nmero de stanos, luces y cargas estimadas.En el caso de edificaciones especiales (que transmitan cargas concentradas importantes, que presenten luces grandes, alberguen maquinaria pesada o que vibren, que generen calor o fro o que usen cantidades importantes de agua), deber contarse con la indicacin de la magnitud de las cargas a transmitirse a la cimentacin y niveles de piso terminado, o los parmetros dinmicos de la mquina, las tolerancias de las estructuras a movimientos totales o diferenciales y sus condiciones lmite de servicio y las eventuales vibraciones o efectos trmicos generados en la utilizacin de la estructura.Los movimientos de tierras ejecutados y los previstos en el proyecto.Para los fines de la determinacin del Programa de Investigacin Mnimo (PIM) del EMS, las edificaciones sern calificadas, segn la Tabla N 1, donde A, B y C designan la importancia relativa de la estructura desde el punto de vista de la investigacin de suelos necesaria para cada tipo de edificacin.

De la obra a Cimentar

Tcnicas de InvestigacinLas Tcnicas de Investigacin de Campo aplicables en los EMS segn la Norma E-050 de Suelos y Cimentaciones, son las siguientes:

Tcnicas de Investigacin

Tcnicas de Investigacin

Otros del E-050

?

Nmero n de puntos de Investigacin

Profundidad p mnima a alcanzar en cada punto de InvestigacinCimentacin Superficial:Edificacin sin stano:p = Df + z

Edificacin con stano:p = h + Df + z

Profundidad mnima de cimentacin = 0.80 m

Mecnica de SuelosDonde:Df =(1) En una edificacin sin stano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el fondo de la cimentacin. (2) En edificaciones con stano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del stano y el fondo de la cimentacin. h =Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del stano y la superficie del terreno natural.z =profundidad mnima de excavacin por debajo del fondo de la cimentacin, es igual a 1,5 B; siendo B el ancho de la cimentacin prevista de mayor rea.En el caso de ser ubicado dentro de la profundidad activa de cimentacin el estrato resistente tpico de la zona, que normalmente se utiliza como plano de apoyo de la cimentacin, a juicio y bajo responsabilidad del Ingeniero, se podr adoptar una profundidad z < 1,5 B. En este caso la profundidad mnima de investigacin ser la profundidad del estrato resistente ms una profundidad de verificacin no menor a 1 m.En ningn caso p ser menor de 3 m, excepto si se encontrase roca antes de alcanzar la profundidad p, en cuyo caso el Ingeniero deber llevar a cabo una verificacin de su calidad por un mtodo adecuado.

N.T. DE EDIFICACIONES E.050 Profundidad p mnima de Investigacin zapatas superficialesZ = 1.5B

N.T. DE EDIFICACIONES E.050 Profundidad p mnima de Investigacin bajo stanohZ = 1.5B

N.T. DE EDIFICACIONES E.050 Profundidad p mnima de Investigacin en plateas o soladosP > 3.0 m

N.T. DE EDIFICACIONES E.050 Profundidad p de Investigacin Cimentaciones Profundas

Programa de InvestigacinUn programa de investigacin de campo y laboratorio se define mediante:Condiciones de frontera.Nmero n de puntos a investigar.Profundidad p mnima a alcanzar en cada punto de investigacin.Distribucin de los puntos de investigacin en la superficie del terreno.Nmero y tipo de muestras a extraer.Ensayos a realizar In situ y en el laboratorio.

INFORME - EMSEl informe del EMS comprender:

Memoria DescriptivaPlanos de Ubicacin de las Obras, de Distribucin de los Puntos de Investigacin y del Programa de Exploracin.Perfiles Estratigrfico de Suelos de cada punto investigado.Resultados de los Ensayos in situ y de Laboratorio.

Memoria Descriptiva del EMSMemoria DescriptivaResumen de las Condiciones deCimentacinInformacin PreviaExploracin de CampoEnsayos de LaboratorioPerfil del SueloNivel de la Napa FreticaAnlisis de la CimentacinEfecto del sismo

Condiciones de CimentacinPara las conclusiones del EMS y en caso de tener la informacin de las cargas de la edificacin, se debern considerar:Para el clculo del factor de seguridad de cimentaciones: se utilizarn como cargas aplicadas a la cimentacin, las Cargas de Servicio que se utilizan para el diseo estructural de las columnas del nivel ms bajo de la edificacin.Para el clculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos granulares: se deber considerar la mxima carga vertical que acte (Carga Muerta ms Carga Viva ms Sismo) utilizada para el diseo de las columnas del nivel ms bajo de la edificacin.

Condiciones de CimentacinPara el clculo de asentamientos en suelos cohesivos: se considerar la Carga Muerta ms el 50% de la Carga Viva, sin considerar la reduccin que permite la Norma Tcnica de Edificacin E .020 Cargas.Para el clculo de asentamientos, en el caso de edificaciones con stanos en las cuales se emple plateas o losas de cimentacin, se podr descontar de la carga total de la estructura (carga muerta ms sobrecarga ms el peso de losa de cimentacin) el peso del suelo excavado para la construccin de los stanos.

El EMS indicar el asentamiento tolerable

El Asentamiento Diferencial no genere una distorsin angular mayor que la indicada en la Tabla.

En suelos granulares el asentamiento diferencial ser el 75% del asentamiento total. Asentamiento Tolerable

Asentamiento Tolerable

Mecnica de SuelosIn

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