• Author / Uploaded
• Diego Beltran

• Categories
• Ingeniería Geotécnica
• Naturaleza
• Ingeniería
• Mecánica de sólidos
• Infraestructura

Citation preview

MECÁNICA DE SUELOS

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN

JORGE V. ZEGARRA PELLANNE LIMA, MARZO DE 2016

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

1.

INTRODUCCIÓN

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.

La Ingeniería Geotécnica y la Mecánica de Suelos. Problemas con el Suelo Natural. Propiedades Índices e Ingenieriles de los suelos. Reseña Histórica. Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en proyectos de Ingeniería Civil.

Introducción JORGE ZEGARRA PELLANNE

2

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

Objetivos: 



El alumno podrá describir los aspectos generales de la Geotecnia y la Mecánica de Suelos, en particular, relacionándolos con otros campos de la Ingeniería Civil. El alumno podrá enumerar y describir las propiedades índice e ingenieriles de los suelos.

Antecedente: CIV240

Geología

Bibliografía: 1. ALVA, J.E. (1996). Terzaghi y la mecánica de suelos. En: El Ingeniero Civil , Año 16 N° 104. Lima: Publicivil 2. BOWLES, J.E. (1982). Propiedades geofísicas de los suelos. Bogotá: Mc. GrawHill. Capítulo 1. 3. CODUTO, D.P. (1998). Geotechnical Engineering: Principles and Practices. New Jersey: Prentice Hall. Capítulo 1. 4. GOODMAN, R. (1999). Karl Terzaghi: the engineer as artist. Reston: ASCE Press. 5. HOLTZ, R.D.; KOVACS, W.D. (1981). An introduction to geotechnical engineering. New Jersey: Prentice-Hall. Capítulo 1. 6. LAMBE, T.W.; WHITMAN, R. (1972). Mecánica de Suelos. México: Limusa. Capítulo 1. 7. TERZAGHI, K. (1960). Limitaciones y objetivos de la mecánica de suelos. En “From theory to practice in soil mechanics. Selections from the writings of Karl Terzaghi With bibliography and contributions on his life and achievements. Prepared by L. Bjerrum, A. Casagrande, R.B. Peck and A.W. Skempton” .New York: John Wiley.

Introducción JORGE ZEGARRA PELLANNE

3

1.1. LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA Y LA MECÁNICA DE SUELOS

Ingeniería Geotécnica: La Ingeniería Geotécnica es el campo de la Ingeniería Civil que tiene que ver con los suelos, las rocas y el agua subterránea, y sus relaciones con el diseño, la construcción y la operación de proyectos de ingeniería. Mientras que los proyectos de Ingeniería Civil deben apoyarse en el suelo, se requerirá del conocimiento y estudio de la Ingeniería Geotécnica. Los siguientes temas son de interés de los ingenieros geotécnicos: - ¿Pueden los suelos y rocas de un determinado lugar soportar con la seguridad adecuada el proyecto? - ¿Qué condiciones de agua subterránea existen actualmente? ¿Cómo pueden cambiar en el futuro? ¿Qué impacto tendrán en el proyecto? - ¿Cuál es el impacto de cualquier excavación, nivelación o relleno? - ¿Son los taludes naturales o proyectados estables? Si no, ¿qué debe hacerse para estabilizarlos? - ¿Qué tipo de estructuras de cimentación son necesarias para soportare las estructuras planeadas, y cómo deben diseñarse? - Si el proyecto requiere muros de contención, ¿qué tipo es el mejor y cómo debe diseñarse? - ¿Cómo va a responder el terreno ante potenciales sismos? - ¿Está el suelo contaminado con materiales químicos o biológicos? ¿Representan estos materiales un peligro para la salud? En dicho caso, ¿cómo se puede resolver el problema?

Campos de la Ingeniería Geotécnica: - Geología: estudia el origen, historia y estructura de la tierra. Al ingeniero geotécnico (civil) le interesa la geología física superficial. - Mecánica de Suelos: propiedades mecánicas (índice e ingenieriles) de los suelos: comportamiento de los materiales y patrones que se pueden observar. - Mecánica de Rocas: propiedades mecánicas de las rocas, mas no necesariamente la roca basal. - Geotecnia Ambiental: se encarga de los problemas ambientales del subsuelo y por lo tanto es una combinación de ingeniería geotécnica con ingeniería ambiental.

La Ingeniería Geotécnica y la Mecánica de Suelos

4

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

-

-

-

Ingeniería de Cimentaciones: aplica la mecánica de suelos, mecánica de rocas, geología e ingeniería estructural al análisis, diseño y construcción de la cimentación de estructuras. Estructuras de Contención: aplica la mecánica de suelos e ingeniería estructural al análisis, diseño y construcción de muros y otras estructuras de contención. Filtración, Taludes y Presas: aplica la mecánica de suelos, mecánica de rocas, hidrología, geología y geotecnia ambiental al análisis, diseño y construcción de presas y taludes, con especial énfasis en los problemas de filtración. Pavimentos: aplica la Mecánica de Suelos al análisis, diseño y construcción de pavimentos. INGENIERÍA GEOTÉCNICA GEOLOGÍA

MECÁNICA DE SUELOS

MECÁNICA DE ROCAS

GEOTECNIA AMBIENTAL

INGENIERÍA DE CIMENTACIONES

ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN

FILTRACIÓN, TALUDES Y PRESAS

PAVIMENTOS

INGENIERÍA GEOTÉCNICA Temas de Ingeniería Geotécnica GEOLOGÍA Geología (+Lab.)

MECÁNICA DE SUELOS Mecánica de Suelos (+Lab) Mec. de Suelos Avanzada

MECÁNICA DE ROCAS Mecánica de Rocas

GEOTECNIA AMBIENTAL Ingeniería Ambiental Geotecnia Ambiental Diseño con Geosintéticos

ING. DE CIMENTACIONES Ingeniería de Cimentaciones Diseño con Geosintéticos

ESTRUCT. CONTENCIÓN Ingeniería de Cimentaciones Diseño con Geosintéticos

FILTR., TALUDES Y PRESAS Ingeniería de Cimentaciones Estructuras Hidráulicas Geotecnia Ambiental

PAVIMENTOS Ingeniería de Carreteras 1 Pavimentos Diseño con Geosintéticos

¿Qué es la mecánica de Suelos? La Mecánica de Suelos es un campo de la Ingeniería Geotécnica. - Mecánica: Se refiere a la mecánica de materiales: propiedades de los materiales, ¿cómo se comportan los materiales?, ¿qué patrones se pueden observar? - Suelos: aglomeración suelta de minerales y materia orgánica extendida desde la superficie terrestre hasta la roca. Un aspecto importante al estudiar un suelo, a diferencia del agua, acero o concreto, es que es un material de ingeniería, del que nos interesa conocer sus propiedades y comportamiento, para construir con él ó sobre él. - Material de Construcción. - Material de Cimentación.

La Ingeniería Geotécnica y la Mecánica de Suelos

5

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

Los suelos son hechos por la naturaleza y no por el hombre y los productos de la naturaleza son siempre complejos: - El suelo en su estado natural nunca es uniforme. - Sus propiedades son demasiado complejas para un tratamiento teórico riguroso. - Aún una solución matemática aproximada de los problemas más elementales es extremadamente difícil. Debido a estos tres factores, las posibilidades de resolver matemáticamente con éxito problemas de suelos son muy limitadas.

La Ingeniería Geotécnica y la Mecánica de Suelos

6

1.2. PROBLEMAS CON EL SUELO NATURAL

Características -

Son heterogéneos: no existen dos suelos iguales. Un suelo no posee una relación lineal o única esfuerzo – deformación. Son materiales no conservativos: “recuerdan” su historia. Son anisotrópicos: sus propiedades no son iguales en todas las direcciones. El comportamiento real es gobernado o controlado por juntas, fracturas, capas, etc. En casi todos los casos, la masa de suelo que interviene en un problema está bajo la superficie y no puede observarse en su totalidad: muestras. - La mayoría de los suelos son muy susceptibles de alterarse, debido al proceso de toma de muestras. Estos factores se combinan para hacer que cada problema de suelos sea particular y, para todos los efectos prácticos, imposible de una solución exacta. 1.2.1. METODOLOGÍA DE LA MECÁNICA DE SUELOS

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

7

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

8

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

Etapas de un estudio de suelos:       

Búsqueda de información existente. Requerimientos del proyecto. Preparación del programa de exploración. Ejecución del trabajo de campo. Ensayos de laboratorio. Análisis. Conclusiones y recomendaciones. Búsqueda de información existente:  

Topográfica. Geológica.

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

9

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos     

Geomorfológica. Geofísica, etc. Estudios de suelos previos. Observación del estado de estructuras existentes. Información proporcionada por habitantes de la zona.

Requerimientos del Proyecto: Hay que definir las características de las estructuras:  Extensión.  Número de pisos.  Cargas.  Asentamientos tolerables.

Preparación del programa de exploración:     

Número, ubicación y profundidad de los sondajes. Equipo y personal a utilizar. Tipo de sondajes. Tipo y secuencia de muestras a obtener. Tipo y número de ensayos “in-situ” y de laboratorio a ejecutar.

Ejecución del trabajo de campo: Esta etapa se considera la mas importante de un estudio de suelos:  Ejecución de los sondajes.  Obtención de muestras.  Realización de ensayos in-situ.  Registro de los perfiles estratigráficos.  Calicatas:  La forma más rápida, directa y económica.  Superficiales: pico y lampa.  Descripción de los materiales excavados y de las paredes y el fondo de la excavación.  En Lima: 30 m de profundidad.  Problemas de seguridad.  Perforaciones:  Es el método más directo para conocer el terreno en profundidad ya que permite:

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

10

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

La recuperación de testigos,  La toma de muestras para ensayos de laboratorio,  La realización de ensayos “in situ” y  La instalación de equipos de observación tales como  Piezómetros,  Inclinómetros, etc. Barrenos:  La herramienta más sencilla para hacer un sondeo en el terreno es el barreno.  Hay barrenos portátiles impulsados mecánicamente, en diámetros que varían de 7.5 a 30.5 cm o más. Ensayos “in situ”:  El terreno es ensayado, sin extraer muestras que sufren alteración.  En términos generales se recomienda, siempre que sea aplicable, determinar el mayor número de parámetros geotécnicos mediante ensayos “in situ”, especialmente los relativos a la resistencia al corte, la compresibilidad y la permeabilidad.  Los ensayos de laboratorio permitirán después ampliar esas características a rangos de presiones y ambientes diferente.  Ensayo de penetración estándar (SPT).  Auscultación dinámica con Cono tipo Peck.  Auscultación dinámica con Cono Alemán (DP).  Auscultación semi-estática con Cono Holandés.  Ensayo de veleta.  Prueba de carga.  Ensayos con instrumentos manuales  Ensayos de permeabilidad.  Presiómetros y piezoconos.  Métodos nucleares. 





Ensayos de Laboratorio:  

Clasificación (propiedades índice) Determinación de propiedades mecánicas (propiedades ingenieriles)

Análisis: 

Resolver problemas de equilibrio y compresibilidad:  Cálculo de carga de hundimiento, ó factor de seguridad.  Cálculo de asentamientos.

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

11

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

Conclusiones y Recomendaciones:  

Decisión sobre la cimentación a utilizar. Se basa en las características de:  Los suelos observados en el campo y en el laboratorio.  En los resultados del análisis efectuado.  Y en la experiencia acerca del comportamiento de suelos y estructuras similares.

1.2.2. EL SUELO COMO MATERIAL DISPERSIVO Características de un material: El comportamiento de un material real depende de tres “dimensiones”:  Esfuerzos  Tiempo  Longitud: se refiere a la vecindad de las partículas de suelo, es decir a cómo un estímulo aplicado en una zona puede afectar otra zona del suelo en cuestión. En otras palabras, establece la vecindad crítica en la cual se producen estas reacciones. Conforme no se consideren algunas de estas características, se obtendrán modelos simplificados. Material Simple:  Modelo de comportamiento local.  Los esfuerzos en un punto sólo se relacionan con las deformaciones en ese punto. (desprecia la longitud) Acrónicos (1d):  Desprecian la viscosidad  Son simplificaciones teóricas  El comportamiento depende sólo de los esfuerzos. No considera el tiempo ni la longitud. 

Conservativos o Elásticos:  Conservan la energía en forma de calor.  No lineal.  Lineal.

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

12

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos 





Anisótropo: » Transversal (depende de 5 parámetros) » Ortogonal (depende de 9 parámetros) Isótropo: (depende de 2 parámetros: E y v) » Homogéneo. » Heterogéneo:  Multicapa.  Capa rígida.  Módulos variables:  Lineal:  General.  Winkler.  No Lineal:  Frölich.  Otros.

No Conservativos o Disipativos:  Plásticos.  Hipoelásticos diferencialmente elástico. (elástico a “trocitos”)

Reológicos (2d):  Entra la viscosidad (tiempo)  Esfuerzos SI  Tiempo SI  Longitud NO  Son reales:  Viscoelástico.  Viscoplástico. Dispersivos o no simples (3d):  Modelo matemático grano por grano.  Se consideran las fuerzas de contacto: con estadísticas.  Los esfuerzos en un grano de arena no dependen sólo del grano, si no del conjunto y del tiempo.  Tiempo SI  Longitud SI  Esfuerzos SI

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

13

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

1.3. PROPIEDADES ÍNDICE E INGENIERILES DE LOS SUELOS

Propiedades Índice: -

Permiten dar nombre a los suelos Uniformizan el nombre y descripción que distintas personas dan a un suelo determinado Establecen correlaciones con las propiedades ingenieriles Se subdividen en:  Físicas.  Químicas.

Propiedades Índice Físicas:    





Clasificación Visual: Primer paso antes de la programación de los ensayos para una muestra. Humedad: Se usa en muchos ensayos. Peso Específico: Usado en la determinación de las características de un suelo. Granulometría:  Tamizado.  Clasificación de suelos  Estimación de la susceptibilidad de un suelo a la acción de la helada.  Sedimentación: Se emplea para la selección de materiales para la estabilización de carreteras, diseño de represas, etc. Plasticidad:  Límite Líquido.  Límite Plástico.  Clasificación de suelos.  Estos ensayos proporcionan una rápida estimación de algunas propiedades de los suelos arcillosos.  Límite de Contracción: Estimación de los efectos sobre la cimentación de una estructura cuando el contenido de humedad puede variar luego de la construcción. Densidad Máxima y Mínima: Determinación de la densidad relativa de suelos granulares para comparar resultados de ensayos con los estados naturales del suelo.

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

14

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

Propiedades Índice Químicas: 



Materia Orgánica:  Clasificación de suelos orgánicos.  Preparación de los suelos orgánicos para la sedimentación. Sulfatos:  Grado de ataque del suelo o del agua al concreto por agresividad de los sulfatos.

Propiedades Ingenieriles: -

-

Se refieren al comportamiento de los suelos frente a solicitaciones externas. Definen las características de los suelos de interés en ingeniería civil, como:  Material de cimentación.  Material de construcción. Se subdividen en:  Hidráulicas.  Mecánicas.  De compactación.

Propiedades Ingenieriles Hidráulicas: 

Permeabilidad: Cálculo del flujo de agua a través del suelo.

Propiedades Ingenieriles Mecánicas: 



Corte:  Compresión no confinada.  Compresión triaxial.  Determinación de presiones admisibles de:  Cimentaciones.  Diseño de taludes.  Cálculo de presiones de suelo, etc.  Caja de corte.  Veleta.  Determinación rápida de la resistencia al corte de un suelo. Compresibilidad. Consolidación unidimensional.  Consolidación triaxial.

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

15

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos 



Permite evaluar los asentamientos que se producirán al aplicar una carga al suelo. Determinación de la permeabilidad.

Propiedades Ingenieriles de Compactación:  

Compactación Proctor: Estimación y control de compactación de suelos para diques, carreteras, aeropuertos, etc. CBR (Relación de Soporte California): Diseño de pavimentos para carreteras y aeropuertos.

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

16

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

1.4. RESEÑA HISTÓRICA

Antecedentes: - Desde que el hombre empezó a excavar cavernas y a construir viviendas para abrigo, trabajó con suelos. - Cimentación de las Pirámides de Egipto, los Templos de Babilonia, la Gran Muralla China, los acueductos y caminos del Imperio Romano. - En América: construcciones de los Aztecas, los Incas, Chan-Chan. - Medioevo: campanarios y la Torre de Pisa.

Primeros Estudios: - Charles Agustín Coulomb (1736 – 1806): Presión de tierra sobre muros de contención. - Collin: Se preocupó por la falla de taludes de arcilla y la medición de la resistencia al corte de las arcillas. - Darcy: Estableció una Ley para el flujo de agua a través de la arena. - William John Maquorn Rankine (1820 – 1872): Método para estimar la presión de tierra contra los muros de contención. - Atterberg: Definió los límites de consistencia de las arcillas, que se siguen empleando actualmente. Este concepto “revolucionó” la forma de clasificar los suelos finos.

El Canal de Panamá: - Los deslizamientos de los taludes de tierra del canal de Panamá. - Compañía francesa: 1883 – 1899. - Construcción: 1907 – 1914. - Presupuesto: 147 millones de dólares, se elevo a 380. - Deslizamientos: causa del elevado costo de construcción. - Resistencia a largo plazo de las lutitas blandas en los márgenes del canal.

Grandes Accidentes: - La Comisión Cummings (1913) se dio cuenta de la importancia de expresar las propiedades de los suelos por valores numéricos. - La Comisión Geotécnica Sueca de Fellenius (1913 – 1923) investigó el grado de seguridad de los taludes. - En 1916, en Goteborg, un muro se desplazó 5 metros hacia el mar. Levantamiento del fondo. (varios metros)

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

17

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

-

Canal de Kiel: falla violenta de un muro de contención de un muelle, sólidamente soportado por muchos pilotes. Krey: cálculo del empuje y la resistencia de muros y tablestacados.

“Estos grandes accidentes contribuyeron a los estudios para comprender y explicar el comportamiento de los suelos.”

Karl Terzaghi (02/10/1883 – 25/10/1963): - Laboratorio en el Robert College de Constantinopla. - En 1925: Erdbaumechanick auf bodenphysikalischer Grundlage (Conocimientos Básicos de Mecánica de Suelos sobre bases Físicas): suelo con fases. - De 1925 a 1929, trabajó en el MIT: Primer Programa estadounidense de Mecánica de Suelos. - Es el primero en confrontar sus teorías con las pruebas de campo, obteniendo resultados satisfactorios. - En 1936: 1er. Congreso Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones. - Primer Presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones (ISSMFE), de 1936 a 1957. - Desde 1938, en la Universidad de Harvard. - La ASCE creó la Terzaghi Lecture y el Premio Terzaghi. - Medalla Norman (ASCE): 1930, 1943, 1946 y 1955. - Nueve Doctorados Honoris Causa. - 256 publicaciones. - From Theory to Practice in Soil Mechanics, por L. Bjerrum, A. Casagrande, R. Peck y A.W. Skempton. (1960) - En 1943: Theoretical Soil Mechanics (Mecánica Teórica de los Suelos, 1945) - En 1948 con R.B.Peck: Soil Mechanics in engineering practice (Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica, 1955). Segunda edición: 1967 (1973 en español). Tercera edición con G. Mesri: 1996. - Teoría de consolidación. - Proyecto y construcción de cimentaciones. - Cálculo de ataguías. - Mecanismo de deslizamiento de taludes. - Ver Anexo 1: Terzaghi y la Mecánica de Suelos por J.E. Alva. "La mecánica de los suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y de la hidráulica a los problemas de ingeniería relacionados con los sedimentos y otros depósitos no consolidados de partículas sólidas producidos por la desintegración mecánica o química

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

18

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

de las rocas, prescindiendo de que contengan o no elementos orgánicos. La mecánica de suelos comprende: - Las teorías sobre el comportamiento de los suelos en estado de tensión, en base a hipótesis simplificativas; - La investigación de las propiedades físicas de los suelos reales; - La aplicación de los conocimientos teóricos y empíricos sobre el tema, a la resolución de los problemas prácticos relacionados con el mismo." Karl Terzaghi – Theoretical Soil Mechanics (1943) Alec Westley Skempton (n. 1914): - Jefe del Imperial College. - Esfuerzos efectivos. - Presiones intersticiales en arcilla. - Capacidad de carga. - Estabilidad de taludes. - Historia de la ingeniería civil - Presidió la ISSMFE (1957-1961) - Profesor de las Cátedras Rankine y Terzaghi. Arthur Casagrande (1902 – 1981): - Clasificación de suelos. - Filtración en presas de tierra. - Resistencia al esfuerzo cortante. - Presidió la ISSMFE (1961-1965) - Profesor de las Cátedras Rankine y Terzaghi. Laurits Bjerrum (1918 – 1973): - Director del Instituto Geotécnico Noruego. - Fundamentos de resistencia al corte. - Estabilidad de taludes naturales. - Presidió la ISSMFE (1965-1969) - Profesor de las Cátedras Rankine y Terzaghi. Ralph B. Peck (n. 1912): - Trabajó con Terzaghi en el subterráneo de Chicago. - Mecánica de suelos aplicada. - Coautor con Terzaghi. - Presidió la ISSMFE (1969-1973) - Profesor de las Cátedras Rankine y Terzaghi.

Gerald A. Leonards (1921 – 1997):

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

19

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

-

Consolidación de depósitos naturales de arcillas blandas. Resistencia y compresibilidad de arcillas compactadas. Terraplenes de arcillas blandas. Cimentaciones profundas. Estabilidad de taludes. Licuación de arenas. Metodologías de investigación de fallas.

Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos - La Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos (ISSMFE) tiene su origen en la Primera Conferencia Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones (ICSMFE) en Harvard, en 1936. Asistieron un total de 206 delegados de 20 países. A fin de asegurar la continuación de sus actividades, se forma un Comité Ejecutivo, presidido por Karl Terzaghi y con Arthur Casagrande como Secretario. - Como consecuencia de la Segunda Guerra Mundial, la Segunda ICSMFE se realiza recién en 1948 en Rotterdam. Asistieron 596 delegados. - Al realizarse la Tercera ICSMFE en Zurich in 1953, la ISSMFE se establece firmemente, con Terzaghi como Presidente y Donald Taylor como Secretario. - En 1957 A.W. Skempton es elegido Presidente y la Secretaría se traslada al Reino Unido. Desde 1965, los Secretarios Generales fueron J.K.T.L. Nash (1965-1981), J.B. Burland (1981) y R.H.G. Parry (1981-1999). - La ICSMFE se establece como cuadrianual desde 1953. - La Conferencia del Jubileo se realizó en San Francisco en 1985, atrayendo 2000 delegados e invitados. - La Primera Conferencia Regional fue la de Oceanía, realizada en Australia en 1952, estableciéndose también Conferencias Regionales cuadrianuales. - En 1981 se crea el Comité Steering para una mejor gestión de una Sociedad en rápida expansión. Este Comité se convierte en Directorio y se reúne anualmente desde 1985, mientras que el Consejo lo hace cada dos años. - En 1997, el Consejo aprobó un cambio en el nombre a Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica (ISSMGE), para reflejar más adecuadamente las actividades de la Sociedad. - La ISSMGE ha experimentado un rápido crecimiento en miembros; de 32 Sociedades Miembros y 2,500 Miembros Individuales en 1957, a 50/11,500 en 1977 y 71/16,500 en 1998. - El crecimiento en miembros está asociado a un aumento de actividades y el establecimiento de muchos Comités Técnicos. - Han sido Presidentes de la ISSMGE - 1936 – 1957 K. Terzaghi (USA) - 1957 – 1961 A. W. Skempton (UK) - 1961 – 1965 A. Casagrande (USA)

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

20

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

-

1965 – 1969 1969 – 1973 1973 – 1977 1977 – 1981 1981 – 1985 1985 – 1989 1989 – 1994 1994 – 1997 1997 – 2001 2001 – 2005 2005 – 2009 2009 – 2013 2013 – 2017

L. Bjerrum (Noruega) R. B. Peck (USA) J. Kerisel (Francia) M. Fukuoka (Japón) V. F. B. de Mello (Brasil) B. B. Broms (Singapur) N. R. Morgenstern (Canadá) M. Jamiolkowski (Italia) K. Ishihara (Japón) W. Van Impe (Bélgica) Pedro Sêco e Pinto (Portugal) Jean-Louis Briaud (USA) Roger Frank (Francia)

-

En 1963 se fundó el Comité Peruano de Mecánica de Suelos, Fundaciones y Mecánica de Rocas. Su primer Presidente fue el ing. José Tong M. En 1999 se cambió el nombre a Sociedad Peruana de Geotecnia.

-

El 2014 se constituyó la Asociación Peruana de Ingeniería Geotécnica (APGEO), siendo reconocida por la ISSMGE el 2016.

Propiedades Índice e Ingenieriles de los suelos

21

1.5. APLICACIONES DE INGENIERÍA CIVIL

LA

MECÁNICA

DE SUELOS EN

PROYECTOS

DE

Virtualmente todos los proyectos de ingeniería civil requieren al menos un poco de ingeniería geotécnica. Aquí se aprecian algunos ejemplos: -

-

-

-

La Torre Willis (ex torre Sears) en Chicago es uno de los edificios más altos del mundo. Necesita una cimentación masiva para transmitir las cargas de la estructura dentro del suelo. El diseño de estos cimientos depende de la naturaleza del suelo subyacente. Los ingenieros geotécnicos son los responsables de fijar esas condiciones del suelo y desarrollar los diseños apropiados de las cimentaciones. La cimentación para el pilar sur del Puente Golden Gate en San Francisco, tuvo que ser construida a mar abierto. Se extiende bajo la roca madre, 30 metros bajo el nivel del agua y 12 m. bajo el cauce inferior. Esto fue especialmente difícil de construir debido a la tremenda corriente marina en ese lugar. La Presa de Oroville en California es una de las más grandes presas de tierra en el mundo. Está hecha de 61 millones de metros cúbicos de suelo compactado. El diseño y construcción de dicha presa requirió de gran cantidad de ingeniería geotécnica. Túnel Ted Williams – Boston: es una parte del Proyecto de Arterias Centrales en Boston. Esta sección de túnel prefabricado se llevó flotando hasta el lugar de trabajo, luego sumergida dentro de un foso preparado en el fondo de la bahía. Su integridad depende de la resistencia del suelo.

 

  A. La Torre Sears en Chicago 

 

B. El Puente Golden Gate en San  Francisco 

Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en Proyectos de Ingeniería Civil

22

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

 

    C. La presa Oroville en California    D. El túnel Ted Williams en Boston  Figura I.2 La ingeniería geotécnica en los proyectos de ingeniería civil (tomado de  Coduto)  Los ingenieros geotécnicos tratan de evitar fallas como las siguientes: -

-

-

-

-

Una casa fue construida cerca de la parte superior de un talud, pero desafortunadamente, ocurrió un deslizamiento del suelo durante un invierno húmedo, socavando la casa y generando que parte de su piso se cayera. La Presa Teton en Idaho falló en 1976, tan solo unos meses después que el terraplén había sido terminado y el reservorio había empezado a ser llenado. Esta falla mató entre 11 y 14 personas y causó aproximadamente 400 millones de dólares en daños a propiedades. El Terremoto de Niigata, Japón en 1964 causó amplia licuefacción en esta ciudad portuaria. Los edificios de departamentos rotaron cuando los suelos subyacentes licuaron. Asentamiento del relleno de acceso a un puente debido a que los suelos subyacentes son arcillas y limos blandos. Sin embargo, el puente no se ha asentado debido a que está soportado por pilotes. Pese a que esta “falla” no es tan dramática como las otras, es una fuente de costos adicionales de mantenimiento y puede ser una amenaza para la seguridad de peatones y automovilistas. El terremoto de Ocoña (Arequipa, 2001) causó licuefacción en localidades cercanas al sismo. El terremoto de Pisco (Ica) en Agosto de 2007 causó licuefacción en diversas localidades. Algunos ejemplos notorios son las casas cercanas a las lagunas de Puerto Viejo, y un amplio sector de Tambo de Mora, donde se midió asentamientos de más de un metro en algunas casas.

Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en Proyectos de Ingeniería Civil

23

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

 

  E. Una vivienda socavada por un  deslizamiento del suelo 

 

F. La falla de la presa Teton en Idaho 

    H. Asentamiento del relleno en el  G. Consecuencias de la licuefacción    acceso a un puente  en Niigata  Figura I.3 Fallas de estructuras por problemas con el suelo (tomado de Coduto) 

 

    I. Reconocimiento del terreno 

 

J. Perforación de un sondaje 

Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en Proyectos de Ingeniería Civil

24

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

 

    K. Ensayo de compresión no  L. Monitoreo de instrumentos en el    terreno  confinada  Figura I.5 Deteerminación de las propiedades del suelo (tomado de Coduto)  Los ingenieros geotécnicos también se involucran activamente en la construcción. Ejemplos de construcción geotécnica incluyen: - Cimentación con pilotes excavados. - Excavación con drenajes para un proyecto de tendido de tuberías - Drenes verticales que ayudan a acelerar los asentamientos que ocurrirían como resultado de la construcción de un relleno. - Relleno reforzado con geomallas para una autopista: esto permite que los lados de los taludes puedan ser más inclinados que lo que hubiese sido posible con un relleno sin reforzar.

 

  M. Construcción de pilotes  perforados 

 

N. Tendido de tuberías bajo la napa  freática 

Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en Proyectos de Ingeniería Civil

25

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

 

   

P. Terraplén de una carretera  reforzado con geomallas  Figura I.5 La ingeniería geotécnica en la construcción (tomado de Coduto) 

O. Instalación de drenes verticales 

 

Campo de Aplicación: - Edificaciones. - Presas. - Puertos. - Proyectos de Irrigación. - Carreteras, Ferrocarriles y Aeropuertos. - Plantas Industriales. Edificaciones:  El aspecto de las edificaciones relacionado a la Mecánica de Suelos, es el diseño de la cimentación.  La cimentación es la parte de la estructura que trasmite cargas al terreno. Debe ser rígida, que no se hunda (verificación de asentamiento) capaz de resistir las cargas aplicadas sean estas estáticas o debido a sismo. (diseño por corte)  Se necesita determinar la profundidad de cimentación.  Si existe a poca profundidad un estrato de suelo adecuado para soportar la estructura, ésta puede establecerse sobre el mismo con una cimentación superficial (o directa), pero si los estratos superiores son muy débiles, las cargas se transfieren a un material más adecuado situado a una mayor profundidad, utilizando para ello pilotes o pilares de fundación (cimentación profunda)

Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en Proyectos de Ingeniería Civil

26

Pontificia Universidad Católica del Perú Mecánica de Suelos

Presas:  Una presa es una estructura que se usa para cerrar el cauce de un río y formar un reservorio.  La presa es el proyecto en que más aplicación tienen los diversos problemas de Mecánica de Suelos.

Problemas en las presas:  Cimentación de la presa.  Problemas sísmicos.  Impermeabilidad de la cimentación.  Taludes del reservorio.  Elección del material para la presa.  Explotación de canteras.  Colocación del material.  Supervisión de la construcción.

Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en Proyectos de Ingeniería Civil

27