MECNICA

DE SUELOS IMCS. ING. RAL VALERA GUERRA

SYLLABUS: INFORMACIN GENERAL

Escuela Profesional : Ingeniera CivilDepartamento Acadmico : Ciencias de la Ingeniera

rea Acadmica : Construcciones

Lnea Curricular : Construcciones

Ao de Estudios : Tercero

Condicin de la Asignatura : ObligatorioNaturaleza de la Asignatura : Semestral

Pre requisito : Geologa General

Horas de Clase Semanales : Teora: 02 / prctica: 03

Valor Acadmico : 03 crditos

Semestre Acadmico : 2014-IRgimen de Estudios : Semestral

Duracin : 04 meses

Fecha de Inicio : 07 de abril del 2014

Fecha de Trmino : 02 de agosto del 2014

Profesores : Dra. Ing. Rosa Llique MondragnMSc. Ing. Ral Valera Guerra

Ing. Marco Hoyos Saucedo

SYLLABUS: HORARIO

TEORIA: MARTES 07 a 09 am (IA-101)

PRACTICA:

GRUPOI A-1 Jueves 07 a 10 am (Lab)

GRUPOI A-2 Jueves 10 am a 01 pm (Lab)

SYLLABUS:

FUNDAMENTACINObjetivo: el estudio de las propiedades fsicas e

hidrulicas del subsuelo y la accin de las fuerzas de las estructuras sobre su masa, de tal manera que un

estudio adecuado del subsuelo permitir el diseo de estructuras de calidad con dos caractersticas

principales: economa y seguridad.

Esta asignatura contribuye a que el ingeniero civil

comprenda que el suelo tiene una influencia decisiva en las estructuras y asuma la responsabilidad tcnica

y moral para efectuar el estudio de las condiciones del subsuelo mediante ensayos de laboratorio para posteriormente realizar el diseo de las estructuras.

SYLLABUS: OBJETIVOS

Al terminar el desarrollo de la asignatura de

Mecnica de Suelos I, el alumno promovido estar en condiciones de lograr los siguientes objetivos:

Determinar las propiedades ndices del suelo, relaciones gravimtricas y volumtricas, granulometra y plasticidad.

Clasificar un suelo de acuerdo a los sistemas SUCS y AASHTO

Predecir el comportamiento de un suelo en contacto con el agua.

Determinar los parmetros de compactacin y la resistencia.

del suelo mediante el ndice CBR del suelo.

SYLLABUS: CONTENIDOS

CAPITULO I.

FORMACIN DE LOS SUELOS, RELACIONES GRAVIMTRICAS Y VOLUMTRICAS.

CAPITULO II. CLASIFICACIN DE SUELOS

CAPITULO III.

PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS

CAPITULO IV.

COMPACTACIN Y CBR. DE LOS SUELOS

SYLLABUS: METODOLOGA

Actividades de enseanza:

Se realizar clases expositivas.

Actividades de aprendizaje:Se realizar ensayos en laboratorio.

Actividades de evaluacinSe evaluar los ensayos realizados, los cuales

ser sustentados por cada alumno.Se evaluar con exmenes en aula, los cuales sern aplicados a cada alumno.

SYLLABUS: EVALUACINLa evaluacin se realizar mediante:

Dos exmenes de aula con peso igual a UNO cada uno de ellos, la inasistencia se calificar

con NP y para efectos de promedio se considera nota CERO (00).

Presentacin y sustentacin de cuatro informes correspondientes a los ensayos realizados en laboratorio. Los ensayos sern realizados en

forma grupal y los informes sern presentados y sustentados en forma individual, con peso igual a UNO cada uno de ellos. La no presentacin y/o

sustentacin se calificar con NP y se considera nota CERO (00). Para la presentacin y

sustentacin de los informes es requisito realizar los ensayos respectivos en las horas de prctica.

SYLLABUS: EVALUACIN

Todas las calificaciones son en escala vigesimal (00-20)

Como mecanismo de recuperacin se tomar un

examen adicional (no obligatorio) cuyo

calificativo reemplazar a la menor nota obtenida en los exmenes de aula

SYLLABUS: APROVACIN

Los requisitos de aprobacin son los siguientes

a) AsistenciaEl alumno para ser promovido deber asistir

al 70 % de las clases tericas y al 100% de las

clases prcticas, as mismo para no ser impedido

deber presentar y sustentar el 100 % de los informes y asistir a ms del 50 % de exmenes

de aula

SYLLABUS: APROVACIN

b) Nota promocionalLa nota promocional se obtiene por la media aritmtica de todas las calificaciones

correspondientes a los informes y a los exmenes

de aula. La nota aprobatoria mnima es de

ONCE (11). La fraccin mayor o igual a cinco

dcimos (0.5) se considera como una unidad en el promedio final.

= + +

SYLLABUS: BIBLIOGRAFA

BOWELS, J (1982). Propiedades Geofsicas de los Suelos. Ed. Mc. Graw Hill Colombia.

BRAJA, M (1999). Fundamentos de la Ingeniera Geotcnica. Editorial

Thomson Learning. CRESPO, C (1987). Mecnica de Suelos y Cimentaciones.

Editorial Limusa. Mxico. TSCHEBOTARIOFF,G (1963). Mecnica del Suelo.

Cimientos y Estructuras de Tierra. Tercera edicin. Editorial Graficas Ume S. A. Madrid. Espaa

JUAREZ, E (1982). Mecnica de Suelos I. Editorial Limusa Mxico.

LAMBE, W (1984). Mecnica de Suelos. Editorial Limusa Mxico

WLLHEN, P (1978) Copias de Laboratorio de Mecnica de Suelos.

RICO, A (1988). La Ingeniera de Suelos en las vas Terrestres. Volumen I. Editorial Limusa Mxico.

SOWERS, G (1986). Introduccin a la mecnica de suelos y cimentaciones.

Ed. Limusa. Mexico.

TERZAGHI, K, PECK , R. (1986). Mecnica de Suelos. Editorial El Ateneo, Buenos

Aires.

WEB:

WEB:

Introduccin

En el siglo XX (1925), nace la Mecnica de Suelos, teniendo como fundador y gua, al Dr. Ing. Kart Terzaghi, dando una interpretacin cientfica, al suelo como material Ingenieril.

Dr. Ing. Kart Terzaghi

La Mecnica de Suelos es la aplicacin de las Leyes de la Mecnica y la Hidrulica a los problemas de Ingeniera que tratan de los

sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partculas slidas producidas

por la desintegracin mecnica o descomposicin qumica de las rocas,

independientemente de que tengan o no contenido de materia orgnica

OBJETIVOS de la Mecnica de Suelos

Teoras sobre el comportamiento de los suelos sujetos a cargas.

Investigacin de las propiedades fsicas de los suelos, y

Aplicacin del conocimiento terico y emprico a los problemas prcticos

SISTEMA DE UNIDADES

MAGNITUD METRICO INGLES SI

Longitud Centmetro (cm) Pie (f) Metro (m)

Masa Gramo (gr) Libra (lb) Kilogramo (kg)

Tiempo Segundo (s) Segundo (s) Segundo (s)

rea cm pie m

Volumen cm pie m

Velocidad cm/s pie/s m/s

Aceleracin cm/s pie/s m/s

Fuerza gr f /s lb f /s Newton

Trabajo gr f /s . cm lb f /s . pie N . m = Joule

Presin gr f /s / cm lb f /s / pie N / m = Pascal

EQUIVALENCIAS

1 metro = 3.2808 pies

1 pulgada = 25.4 mm

1 gramo = 980.7 dinas

1 Newton = 105

dinas

1 KN = 10 Newton

Final primera clase

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION

El PLANETA TIERRA esta conformado

por :

Atmsfera .- Masa gaseosa que envuelve al globo terrestre.

Hidrosfera .- Elemento lquido.

Geosfera .- Masa slida de la tierra.

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACIONNcleo slido (interno).- Capa dura y densa, (espesor

aprox. 1270 Km)Ncleo Lquido (externo) .- (espesoraprox. 1100 Km).

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACIONManto o Mesosfera.-Capa ligeramente plstica y con elevada

temperatura, predominando en ella el Silicio y el Magnesio, (espesor aprox. 2900 Km)

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION

Litosfera, Corteza terrestre .-Capa de piedra que

envuelve al MAGMA y de

densidad decreciente hasta

la superficie y formada

principalmente por Silicatos,(esp. aprox. 96 Km)

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION

SIAL .- Conformada por rocas livianas con

densidades de 2.5 y que en

su constitucin predomina

el Silicio y Aluminio.

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION

SIMA .- Forma la base de los continentes y fondo de

los mares, sus rocas tienen

densidades mayores a 3, y

en su constitucin

predomina el Silicio y Magnesio.

EL SUELO: ORIGEN Y FORMACION

CORTEZA TERRESTRE

SUELO

Pequea capa que envuelve la corteza terrestre y formada por la disgregacin y descomposicin de sus ltimos niveles.

Agregado de partculas orgnicas e inorgnicas, con una organizacin definida

Propiedades varan mayormente en la direccin vertical ms rpidamente que en la horizontal.

SUELO

SUELO (DEFINICION)

AGRONOMO.- Parte superficial de la corteza terrestre capaz de sustentar vida vegetal.

GEOLOGO .- Material intemperizadoen el lugar en que ahora se encuentra y con contenido de materia orgnico cerca de la superficie; definicin parcial en Ingeniera al no tomar en cuenta los materiales transportados no intemperizados posteriormente a su transporte.

SUELO

El agua contenida en el suelo, juega un papel fundamental en el comportamiento mecnico, por lo que debe considerarse como parte integral del mismo.

AGENTES GENERADORES DE SUELO

La que se refiere a la intemperizacin de las rocas por agentes fsicos como :

Cambios de temperatura,

Congelacin del agua en las juntas y grietas, y

Efectos de organismos; plantas.

Llega a formar: gravas, arenas, y cuando mucho limos y en casos especiales arcillas.

DESINTEGRACION

MECANICA

AGENTES GENERADORES DE SUELODESINTEGRACION MECANICA

DESCOMPOSICIONQUIMICA

Agentes que atacan las rocas, modificando su constitucin mineralgica o qumica:

Oxidacin,

Hidratacin y

Carbonatacin. Produciendo la arcilla como ltimo resultado.

DESCOMPOSICIONQUIMICA

SUELOS GRUESOS (Gravas, arenas).

El comportamiento mecnico e hidrulico condicionado por su compacidad y por la orientacin de sus partculas.

Su comportamiento mecnico influenciado por su estructura y constitucin mineralgica.

SUELOS FINOS (Limos, arcillas).

Las arcillas, estn constituidas bsicamente por:

Silicatos de aluminio hidratado,

Silicatos de magnesio,

Hierro u otros metales.

COMPOSICION DE LAS ARCILLAS

Estos minerales tienen una estructura cristalina cuyos tomos se disponen en

lminas, existiendo dos variedades: La silcica y la

alumnica.

LAMINA SILICICA

Un tomo de silicio, rodeado de cuatro de oxigeno,

Dispuestos en forma de tetraedro que se agrupan en unidades hexagonales

(un tomo de oxigeno sirve de nexo entre cada dos tetraedros; y las unidades hexagonales repitindose indefinidamente constituyen una retcula laminar).

LAMINA SILICICA

LAMINA SILICICA

LAMINA ALUMINICA

Un tomo de aluminio rodeado de seis de oxigeno,

Dispuestos en forma de octaedros,

(un tomo de oxigeno es nexo entre dos octaedros; y las unidades octadricas repitindose indefinidamente constituyen una retcula laminar).

LAMINA ALUMINICA

LAMINA ALUMINICA

COMPOSICION DE LAS ARCILLAS

De acuerdo con su

estructura reticular,

los minerales de arcilla

se encasillan en tres

grandes grupos:

CAOLINITAS

MONTMORILONITAS

ILITAS

CAOLINITAS(Al2 O3 . 2 Si O2 . 2H2O )

Formada por una lmina silcica y otra alumnica que se superponen indefinidamente.

La unin entre todas las retculas es firme para no permitir la intromisin de molculas de agua entre ellas,

Arcillas relativamente estables en presencia del agua.

CAOLINITAS

(Al2 O3 . 2 Si O2 . 2H2O ) .-

MONTMORILONITAS

( ( OH )4 Si8 Al4 O20 . n

H2O ) Formada por una lmina aluminica entre 2 silcicas, superponindose indefinidamente.

La unin entre las retculas es dbil , permitiendo con relativa facilidad el ingreso de las molculas de agua en la estructura

Inestables en presencia del agua.

Las bentonitas pertenecen a este grupo, originado por la descomposicin qumica de las cenizas volcnicas, y presentan una expansividadparticularmente aguda, hacindolas criticas en su comportamiento mecnico. Este tipo de arcillas son las que se encuentran ms frecuentemente.

MONTMORILONITAS

( ( OH )4 Si8 Al4 O20 . n

H2O )

nH2O y cationes

ILITAS ( ( OH )4. Ky ( Si8-y . Aly ) ( Al4 .

Fe4 . Mg4 . Mg6 ) O20 .- Con y = 1.5

Estructura similar a las montmorilonitas, pero su constitucin interna manifiesta tiende a formar grumos de materia que reducen el rea expuesta al agua por unidad de volumen; por lo que su expansividad es menor que las montmorilonitas.

ILITAS ( ( OH )4. Ky ( Si8-y . Aly ) ( Al4 .

Fe4 . Mg4 . Mg6 ) O20 .- Con y = 1.5

INTERCAMBIO CATIONICO

La superficie de cada partcula de suelo, posee carga elctrica negativa, cuya intensidad depende de la estructuracin y composicin de la arcilla.

As la partcula atrae a los iones positivos del agua ( H+ ) y a cationes de diferentes elementos qumicos, tales como : Na+ , K+ , Ca++ , Mg++ Al+++ , Fe+++ , etc., lo que conduce a que cada partcula individual de arcilla se ve rodeada de una capa de molculas de agua orientadas en forma definida y ligadas a su estructura. (agua adsorbida)

IDENTIFICACION DE MINERALES DE ARCILLA

RAYOS X

(trayectoria de difraccin)

Balance Trmico

(remocin del agua)

Anlisi Qumico

(poco seguro)

RELACIONES ENTRE LIQUIDO Y SOLIDOS

NEXOS PRIMARIOS

(relaciones muy fuertes ENTRE ATOMOS)

1. Nexos ionicos:

(entre 2 tomos con electrones incompletos NaCl, CaO)

2. Nexos covalentes

(entre 2 tomos con uno o ms elctronesincompletos O2, H2O)

Nexos a travs del ncleo de oxgeno

(Un tomo de H cede su nico electrn al O N -dbil)

RELACIONES ENTRE LIQUIDO Y SOLIDOS

NEXOS SECUNDARIOS

(relaciones dbiles ENTRE

MOLECULAS)

1. Fuerzas de Van der Walls:

(atraccin por la dipolaridad de

las molcuas)

AGUA ABSORVIDA