INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN

IMPORTANCIA DE LA MECÁNICA DE SUELO

Proyecto constructivo

NOMBRE: Luis Carlos Segundo Cortez LilloCARRERA: Ingeniería en ConstrucciónASIGNATURA: Laboratorio de suelos y hormigones IPROFESOR: Pedro Andrés Sanhueza LiberonaFECHA: 26/Agosto/20151

1 IndicePag.

1. Índice…………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

2. Introducción…………………………………………………………………………………………………………………………………3

3. Objetivos………………………………………………………………………………………….....4

3.1 Objetivos Generales…………………………………………………………....………….4

3.2 Objetivos Específicos……………………………………………………………………....4

4. Antecedentes Generales…………………………………………………………………………….5

4.1 Definición………………………………………………………………………………….5

5. Tipos de Ensayos…………………………………………………………………………………….6

5.1 Etapa de diseño……………………………………………………………………………6

Cortes Directos………………………………………………………………………...6

Triaxiales……………………………………………………………………………….6

Coeficiente de Balasto……………………………………………………………..…7-8

5.2 Etapa de Ejecución de obra…………………………………………………………………9

C.B.R…………………………………………………………………………………..…9

Proctor…………………………………………………………………………………..9

Granulometría…………………………………………………………...……………..10

Límites de Atterberg………………………………………………………………..…11

6. Conclusión……………………………………………………………………………………………12

7. Bibliografía…………………………………………………………………………………..………...13

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2 Introducción

En todas las construcciones, ya sea una vivienda unifamiliar hasta una obra civil, siempre es necesario realizar un estudio de los factores a los cuales estará sometida nuestra obra, y más aún, después del terremoto que azoto a la mitad de chile. Para esto debemos comenzar con un estudio de suelos, para encontrar la mejor solución a la hora de realizar la fundación o cimentación.

Este estudio de los suelos pertenece al estudio de la Mecánica de Suelos, el cual es un documento que pertenece a una seria de normas a las cuales debe orientarse el desarrollo de una obra. Y nos permite tomar decisiones importantes de esta.

Existen modos de analizar el suelo, a través de ensayes in situ y en laboratorio, a su vez existen distintos tipos de suelo en el cual emplazaremos nuestra obra y nos enfrentaremos como profesional de la construcción.

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3 Objetivos

3.1 Objetivos Generales

El objetivo principal de la Mecánica de Suelos es estudiar el comportamiento del suelo para ser usado como material de construcción o como base de sustentación de las obras de ingeniería.

3.2 Objetivos Específicos

La importancia de los estudios de mecánica de suelos radica en el hecho de que si sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aun sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los puntos estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, produciendo a su vez deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomes que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.

Posee gran importancia porque toda obra civil se construye sobre un suelo. Se tiene que tomar en cuenta para todas las obras de construcción desde vivienda unifamiliar, puentes, carreteras, edificaciones, obras hidráulicas, vías férreas, túneles, canales, puertos y todo tipo de obra civil.

Nos define los materiales y procedimientos que vas a utilizar para la obra el tipo de suelo encontrado. Define el tipo de cimentación que vas a utilizar. Los problemas pueden ser por fuerzas exteriores si no se siente un suelo confiable como por agua y fenómenos naturales.

Si no se toma en cuenta los estudios, puede haber deformaciones, fisuras, grietas, asentamientos o hasta colapso de la obra.

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4 Antecedentes generales4.1 Definición

Mecánica es la parte de la ciencia física que trata de la acción de las fuerzas sobre los cuerpos. De igual forma, la mecánica de suelos es la rama de la mecánica que trata de la acción de las fuerzas sobre la masa de los suelos. El Dr. Karl Terzaghi fundo esta ciencia y definió la mecánica de suelos como la aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas.(Mecánica de suelos y cimentaciones, Carlos Crespos Villalaz, 5a ed., 2004).

“Mecánica de suelos”; Parte de la geotecnia que estudia el comportamiento mecánico de un depósito de suelo bajo la acción de esfuerzos y/o acción del agua. Definición NCh 1508, 2008.

“Estudio mecánica de suelos”; Estudio para determinar las características del subsuelo necesaria para analizar la estabilidad de masas de suelo o roca ante solicitación es de roca ante solicitaciones estáticas y dinámicas y/o en acción del agua y definir los parámetros de la interacción suelo-estructura; Definición NCh 1508, 2008.

El estudio de la mecánica de suelos:

BUSCA DETERMINAR LAS PROPIEDADES GEOTÉCNICAS DEL SUELO DE FUNDACIÓN, es decir, las propiedades del lugar donde será emplazado el proyecto,

DETERMINAR LA PROFUNDIDAD MÍNIMA DE FUNDACIÓN, la capacidad de soporte admisible del material de apoyo.

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5 Tipos de ensayos

En las distintitas etapas ya sea en la etapa del diseño o en la etapa de la ejecución de la obra, realizamos distintos ensayos, las normas chilenas nos nombran lo mínimo ensayo requerido para una obra.

Nombraremos los mínimos ensayos requeridos solicitados por la norma chilena para una estructura ya que para una obra de pavimentación se requieren otra.

5.1 Etapa de Diseño

Cortes Directos:

El ensayo de corte directo consiste en hacer deslizar una porción de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la acción de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano del movimiento.

Algunas ventajas del ensayo son los siguientes:

El ensayo es relativamente rápido y fácil de llevar a cabo. La preparación de la muestra no es complicada.

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El principio puede aplicarse a suelos granulares y otros materiales que contienen grandes partículas que serían muy caras de ensayar por otros medios.

Puede medirse el ángulo de fricción entre suelo y roca, o entresuelo y otros materiales.

La máquina de corte directo es mucho más adaptable a los equipos electrónicos de medición, de forma que no se requiera la presencia continua de un operario para efectuar ensayos consolidados- drenados, que puedan durar varios días.

Triaxiales:

Ensayo Triaxial constituye el método más versátil en el estudio de las propiedades esfuerzo-deformación. Con este ensayo es posible obtener una gran variedad de estados reales de carga.

Esta prueba es la más común para determinar las propiedades esfuerzo-deformación. Una muestra cilíndrica de un suelo es sometida a una presión de confinamiento en todas sus caras. A continuación se incrementa el esfuerzo axial hasta que la muestra se rompe. Como no existen esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial y la presión de confinamiento, son los esfuerzos principal mayor y principal menor respectivamente. Al incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo desviador.

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Algunas ventajas de los ensayos de compresión Triaxial son:

La muestra no es forzada a inducir la falla sobre una superficie determinada. Una prueba de compresión puede revelar una superficie débil relacionada a

alguna característica natural de la estructura del suelo. Las tensiones aplicadas en pruebas de compresión en laboratorio, son una

aproximación de aquellas que ocurren en situ. Las tensiones aplicadas son las tensiones principales y es posible realizar un

estrecho control sobre las tensiones y las deformaciones.

Coeficiente de Balasto:

El Coeficiente de Balasto se define como: La relación entre la tensión capaz de generar una penetración de la placa en el terreno de 0,05” que equivale a una deformación de 0,127 cm, es decir que este coeficiente es la pendiente de la recta que une el origen de coordenadas con el punto de la curva “tensión – deformación” que genera un asentamiento de la placa de 0,127 cm, como se aprecia en la figura adjunta.

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5.2 Etapa de Ejecución de Obra

CBR:

Ensayo de C.B.R. (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California) mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo, simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número ASTM D 1883-73.

Se aplica para evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos materiales de sub – bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%.

Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este último no es muy practicado.

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Ensayo de C.B.R. (Nch 1852 of.81). El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en Kilos/cm2 (libras por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturada, en ecuación, esto se expresa:

CBR = Carga unitaria de ensayo * 100

Carga unitaria patrón

Cabe nombrar que la norma nos entra cuadros de carga.

Proctor:

La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar más en contacto las unas con las otras, mediante una reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades.

La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.

Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionantes como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en tanto que en suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el más ventajoso. En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o patas de cabra.

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Ventajas que presenta el proctor:

Aumenta la capacidad para soportar cargas Impide el hundimiento del suelo Reduce el escurrimiento del agua Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo Impide los daños de las heladas

Granulometría:

Tamizado y determinación de la granulometría (Nch 165 of. 77)

La granulometría es la determinación más corriente y una de las más importantes que se realizan a un árido; y representa la distribución de los tamaños que posee el árido. La granulometría está directamente relacionada con las características de manejabilidad del hormigón fresco, la demanda de agua, la compacidad y la resistencia mecánica del hormigón endurecido.

La norma Nch 165 establece el procedimiento para efectuar el tamizado y determinar la granulometría de los áridos de densidad real normal.

La granulometría permite también obtener el módulo de finura del árido y su expresión gráfica representada por la curva granulométrica.

Para determinar la granulometría de un árido se considera la masa de una muestra de ensayo; se tamiza la muestra y se determina la masa de las fracciones del árido retenidas en cada uno de los tamices. Se calculan los porcentajes parciales retenidos y se expresa la granulometría.

Límites de Atterberg:

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado líquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango

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de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse.

El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los límites del estado plástico.

Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo.

6 Conclusión

La mecánica de suelos es el primer paso que se tiene dar para cualquier construcción, ya que según el análisis de la composición de suelos que tengamos en nuestro proyecto sabremos la capacidad que tiene el mismo para poder edificar. Es importante tener el conocimiento del suelo para evitar en el futuro posibles fracturas, hundimientos, asentamientos o derrumbes a nuestras edificaciones.

La mecánica de suelo solo busca encontrar las condiciones necesarias para realizar un buen proyecto y una obra.

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Es responsabilidad de los profesionales que deberían tener internalizados esos conocimientos básicos, o por lo menos una idea, para poder interiorizarlos cuando se necesiten.

7 BIBLIOGRAFÍA

Mecánica de suelos y cimentaciones, Carlos Crespos Villalaz, 5a ed., 2004 NCh 1508, 2008 NCh 1516 NCh 1517/1 NCh 1517/2 NCh 1534/2 ASTM 2166 ASTM D3080

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