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• Monica Bravo Artunduaga

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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

CONTENIDO PROGRAMÁTICO

Fecha Emisión: 2011/09/15 Revisión No. 1

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NOMBRE DEL CONTENIDO PROGRAMÁTICO: MECÁNICA DE SUELOS CÓDIGO 17161 PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL ÁREA DE FORMACIÓN CIENCIAS DE LA INGENIERIA – AREA GEOTECNIA 0 SEMESTRE QUINTO (5 ) PRERREQUISITOS ESTÁTICA (13121) – AREA ESTRUCTURAS COORDINADOR DE ÁREA JAVIER FERNANDO CAMACHO TAUTA DOCENTE (S) JAVIER FERNANDO CAMACHO TAUTA JOSE GERLEY CORTES MARTINEZ TIPO TEÓRICO-PRÁCTICA CRÉDITOS ACADÉMICOS 2 HORAS DE ACOMPAÑAMIENTO DIRECTO 48 HORAS DE TRABAJO MEDIADO O DIRIGIDO 0 HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE 48 HORAS DE TRABAJO TOTAL 96 ENFOQUE GLOBAL DE LA ASIGNATURA Mecánica de suelos comprende aspectos que gradualmente van introduciendo a los estudiantes en conceptos esenciales y necesarios para un conocimiento adecuado del suelo desde el punto de vista de su aprovechamiento en ingeniería civil. Estos conceptos incluyen la clasificación de suelos para propósitos de ingeniería civil basada en sus características físicas; la distribución de los esfuerzos producidos por las obras de ingeniería civil, sobre la masa de suelo; el flujo de agua a través del suelo; el fenómeno de la consolidación del suelo y los asentamientos resultantes. Adicionalmente, se estudia la teoría de la resistencia al corte como elemento determinante en la estabilidad de las estructuras geotécnicas. Finalmente se hace una introducción a la teoría del estado crítico como herramienta para la interpretación de ensayos triaxiales.

JUSTIFICACIÓN Mecánica de Suelos pertenece a las Ciencias de la Ingeniería y es fundamental para que el profesional pueda efectuar un análisis racional acerca del comportamiento de estructuras geotécnicas de ingeniería civil, tales como cimentaciones, estructuras de contención, taludes y pavimentos. Esta asignatura es necesaria porque en ella se estudian los conceptos fundamentales de la mecánica del suelo, que son diferentes a los conceptos utilizados en la mecánica de otros materiales de ingeniería. Estos conceptos constituyen la base para las metodologías de análisis y diseño de diferentes estructuras en donde la masa de suelo desarrolla un papel fundamental en la estabilidad o funcionalidad de las obras de ingeniería civil. El aporte de esta asignatura en la formación profesional radica en que el futuro ingeniero civil cuenta con un enfoque de análisis cuantitativo apropiado para un material que, por ser un agregado de partículas y poros con presencia de agua, tiene un comportamiento hidro-mecánico especial, pero que al mismo tiempo está presente en casi toda obra de ingeniería civil, ya sea como material de fundación o como material de construcción. Mecánica de Suelos emplea conceptos que el estudiante ha recibido en geología, estática y algunos aspectos de mecánica de fluidos. De las ciencias básicas se emplean las herramientas básicas de análisis que el estudiante ha recibido en cálculo y ecuaciones diferenciales. Así mismo, esta asignatura sirve de soporte fundamental para el desarrollo de las demás materias El uso no autorizado así como la reproducción total o parcial de su contenido por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor. AC-DO-F-8 Página 1 de 5

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del área de geotecnia como fundaciones, geotecnia, pavimentos y estabilidad de taludes. Es prerrequisito de las siguientes asignaturas: fundaciones, geotecnia, pavimentos y estabilidad de taludes puesto que los métodos de análisis y diseño que allí se enseñan, están basados en los conceptos fundamentales de mecánica de suelos.

OBJETIVO GENERAL Proporcionar al estudiante los conceptos fundamentales acerca del comportamiento hidro-mecánico de los suelos, a través de modelos teóricos y evidencia practica de forma que cuente con las bases fundamentales que le permitan abordar las metodologías de análisis y diseño que conducen a soluciones adecuadas para los diferentes problemas de ingeniería civil en que la masa de suelo desempeña un papel esencial.

COMPETENCIA GLOBAL El alumno podrá interpretar los diferentes comportamientos del suelo basándose en los conceptos estudiados durante el desarrollo del curso. También, estará en capacidad de establecer cuales ensayos de laboratorio son necesarios para obtener determinados parámetros del suelo e interpretar sus resultados para dar conceptos de tipo técnico sobre el suelo en estudio. Podrá analizar información relativa a las propiedades del suelo, que le permita hacer una clasificación del mismo para propósitos de ingeniería y estimar las principales propiedades mecánicas y su grado de aplicabilidad en la solución de diferentes problemáticas de ingeniería civil. El estudiante será capaz de decidir qué tipo de análisis de laboratorio se debe efectuar para obtener información cuantitativa sobre las propiedades del suelo, según el tipo del mismo y su posible utilización. Así mismo podrá formular hipótesis acerca del comportamiento de estructuras geotécnicas poco complejas.

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS 1.   

OCUPACIONAL Y LABORALES: Trabaja en la supervisión de un programa de exploración y caracterización del subsuelo. Procesa información de un programa de exploración y de caracterización físico o mecánica en laboratorio. Interpreta los resultados de un informe de laboratorio de mecánica de suelos

2. COGNITIVAS:  Clasifica el tipo de suelo con base en los sistemas de clasificación utilizados en ingeniería civil.  Calcula esfuerzos geostáticos, efectivos, y presiones de poros en un depósito de suelo, e interpretar el concepto de esfuerzo efectivo.  Evalúa el problema de flujo de agua subterránea mediante redes de flujo.  Describe el fenómeno de consolidación unidimensional de una masa de suelo.  Determina los parámetros de resistencia al corte y de estado crítico de los suelos.  Interpreta los resultados de los ensayos de laboratorio relacionados con la mecánica de suelos.

3.   

COMUNICATIVAS: Elabora informes escritos sobre ensayos de laboratorio Prepara memorias de cálculo de ingeniería Presenta oralmente información relacionada con los aspectos teóricos y prácticos vistos en la asignatura

4. INVESTIGATIVAS:  Maneja las bases virtuales de la universidad.  Busca, selecciona y analiza información referente a mecánica de suelos.

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ESQUEMA GENERAL DE LOS CONTENIDOS 1. UNIDAD MODULAR I. ORIGEN Y CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS 1.1 Objetivos específicos:  Revisar los procesos naturales que dan origen a los suelos, principales minerales y estructuras que los conforman.  Discernir sobre las propiedades y tendencias de comportamiento de los suelos a partir de los anteriores conocimientos.  Conocer las propiedades índice de los suelos y las relaciones de fase.  Asimilar el concepto de plasticidad en suelos finos.  Manejar los sistemas de clasificación de los suelos. 1.2 Temas:  Origen y naturaleza de los suelos  Clasificación primaria de suelos  Propiedades índice y relaciones de fase  Límites de plasticidad  Clasificación de suelos en ingeniería 2. UNIDAD MODULAR II. ESFUERZOS Y DEFORMACIONES 2.1 Objetivos específicos:  Entender y utilizar los conceptos de esfuerzo geostático y esfuerzo efectivo.  Interpretar el concepto de presión de poros y las variaciones de los esfuerzos efectivos.  Utilizar el círculo de Mohr para calcular los esfuerzos en cualquier dirección.  Asimilar el concepto de transmisión y disipación de esfuerzos y los métodos para su evaluación 2.2 Temas:  Elementos de la teoría de la elasticidad en mecánica de suelos  El Círculo de Mohr  Esfuerzos geostáticos y el nivel freático  El principio del esfuerzo efectivo  Transmisión de esfuerzos en el suelo y asentamientos elásticos 3. UNIDAD MODULAR III. TEORÍA DE FILTRACIÓN Y FLUJO DE AGUA SUBTERRANEA 3.1 Objetivos específicos:  Manejar el concepto de permeabilidad y la teoría de Darcy.  Conocer el concepto de gradiente hidráulico crítico.  Utilizar el método de las redes de flujo para evaluar el caudal y los gradientes a través de una estructura geotécnica. 3.2 Temas:  Ley de Darcy y el coeficiente de permeabilidad  El gradiente hidráulico crítico  Elaboración gráfica de redes de flujo  Elaboración de redes de flujo con ayuda del computador 4. UNIDAD MODULAR IV. TEORÍA DE LA CONSOLIDACIÓN 4.1 Objetivos específicos:  Conocer los principios teóricos que permiten interpretar el fenómeno de compresibilidad en suelos finogranulares.  Evaluar el asentamiento de una estructura a partir de las propiedades del subsuelo.  Calcular el comportamiento del asentamiento a lo largo del tiempo dadas unas condiciones. 4.2 Temas:  Concepto de consolidación unidimensional en suelos  Ecuaciones de comportamiento de la consolidación  Parámetros de compresibilidad primaria y secundaria  Análisis de asentamientos totales por consolidación  El grado de consolidación y evolución de los asentamientos El uso no autorizado así como la reproducción total o parcial de su contenido por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor. AC-DO-F-8 Página 3 de 5

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5. UNIDAD MODULAR V. RESISTENCIA AL CORTE Y ESTADO CRÍTICO 5.1 Objetivos específicos:  Manejar los conceptos y criterios de falla.  Interpretar las trayectorias de esfuerzo.  Analizar las fuerzas que actúan sobre una estructura geotécnica.  Relacionar los conceptos teóricos con las situaciones prácticas reales de campo. 5.2 Temas:  Desarrollo histórico de la teoría de la resistencia al corte  Parámetros de resistencia en suelos granulares y en suelos cohesivos  Métodos de campo y laboratorio para la obtención de los parámetros de resistencia y al corte  Introducción a la teoría del estado crítico y trayectorias de esfuerzo

ESTRATEGIAS PEDAGOGICAS Y SISTEMA DE EVALUACIÓN El proceso de instrucción - aprendizaje se desarrollará de acuerdo a la utilización de las siguientes estrategias: • • • • • •

Metodología de exposición magistral por parte del docente. Talleres, exposiciones y trabajos en grupo Aprendizaje basado en ejercicios de aplicación Aprendizaje basado en prácticas de laboratorio experimental Participación activa del alumno Evaluación global de los conocimientos y destrezas adquiridas

El sistema de evaluación incluye evaluaciones escritas individuales, evaluaciones escritas en grupo y talleres en clase. También se incluye una presentación oral en grupo al final del curso, sobre un tema de relevancia asignado por el profesor. De acuerdo con el calendario de evaluaciones de la Universidad Militar Nueva Granada, las evaluaciones se reportan periódicamente y tienen los siguientes porcentajes: Primer Corte (30%): Promedio de evaluaciones escritas individuales y en grupo Segundo Corte (30%): Promedio de evaluaciones escritas individuales y en grupo Tercer Corte (40%): Promedio de una evaluación individual final y una exposición en grupo

BIBLIOGRAFÍA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

ATKINSON, J,H. and Bransby, P.L. The mechanics of soils. McGraw-Hill, 1978 BERRY, Peter & Reid, D. Mecánica de Suelos. Bogotá: McGraw-Hill, 1993 BOWLES, Joseph E. Manual de laboratorio de suelos en ingeniería civil. Bogotá: Mc Graw Hill, 1981. CRESPO VILLALAZ, Carlos. Mecánica de suelo y cimentaciones. - 4ed. México: Noriega Editores, 1990. CRESPO, Villalaz Carlos. Mecánica de suelos y cimentaciones. México: Limusa, 1990. CRESPO, Villalaz, Carlos. Problemas resueltos de mecánica de suelos y de cimentaciones. México: Limusa, Grupo Noriega Editores, 1993. DAS, Braja M. Fundamentos de ingeniería geotécnica. México: Thomson Learning, 2001 JUAREZ, Badillo Eulalio. Mecánica de suelos. México: Limusa, 1980. PECK, Ralph B. Ingeniería de cimentaciones. - 2ed. México: Limusa, Noriega Editores, 1994 RICO, A. Y DEL CASTILLO. La ingeniería de suelos, en las vías terrestres. Tomo II. I. México: LIMUSA 1978. SALAS, Jiménez. Geotecnia y cimientos. - 2ed. España : Rueda, 1975 SOWERS B, George. Introducción a la mecánica de suelos y cimentaciones. México: Limusa, 1994 WHITMAN, Robert V. Mecánica de suelos. México: Limusa, 1976. WOOD, D.M. Soil behaviour and critical state soil mechanics. Cambridge University Press, 1990

1.

Libros electrónicos

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CRAIG, R.F. Soil mechanics. Ed: Spon Press, 1997 VENKATARAMAIAH, C. Geotechnical Engineering. Ed: New Age International, 2006

MATERIAL COMPLEMENTARIO DE APRENDIZAJE PARA ESTUDIANTES 1.

Ejercicios diseñados por el docente para poner en práctica los conceptos adquiridos

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Artículos Científicos en Geotecnia de la Revista de la Facultad: Ciencia e Ingeniería Neogranadina: Camacho, J.; Reyes, O.; Bueno, P. (2004) Utilización del modelo Cam-Clay modificado en suelos cohesivos de la Sabana de Bogotá. En: Ciencia e Ingeniería Neogranadina. 14, 20-29. Bogotá Camacho, J.; Reyes, O.; Morantes, I.(2003) La teoría del estado crítico como herramienta para la interpretación de ensayos triaxiales en suelos cohesivos En: Ciencia e Ingeniería Neogranadina. 13, 31-39. Bogotá Camacho, J.; Soacha, A. (1995) Construcción de la máquina para el ensayo de corte directo en suelos. En: Ciencia e Ingeniería Neogranadina. 5. Bogotá Bases virtuales www.umng.edu.co - Bibliotecas- Bases Virtuales: 1. ebrary 2. e-libro 3. Emerald 4. JSTOR 5. Knovel 6. Ovid 7. ProQuest 8. Scielo 9. ScienceDirect 10. Springer RealTime Enlaces en la red http://ingenieriageologica.mforos.com/ http://www.ejge.com/Index_ejge.htm . Toda la bibliografía disponible en las bibliotecas en red y físicas de diversas instituciones Todos los motores de búsqueda disponibles en la INTERNET Las actividades semanales se indicaran en el Aula Virtual y/o en el Parcelador de la asignatura.

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