Anteproyecto mecanica de suelos
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MECANICA DE SUELOS EN LAS VIAS TERRESTRES TECNOLOGIA PARA LA INFORMACION Y LAS COMUNICACIONES TECNOLOGIA EN OBRAS CIVILES 596008
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MECANICA DE SUELOS EN LAS VIAS
TERRESTRES
TECNOLOGIA PARA LA INFORMACION Y LAS COMUNICACIONES
TECNOLOGIA EN
OBRAS CIVILES
596008
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PROYECTO INVESTIGACIÓN SOBRE MECANICA DE SUELOS EN VIAS
TERRESTRES
ING WILDER ANDRES SILVA
MARCOS FERNANDO CABRERA
FANOR SAMUEL JARAMILLO
CESAR RICARDO SÁNCHEZ
ROSSANA MONTOYA GONZÁLEZ
HARVEY LUCIANO MANZANO ORTEGÒN
TECNOLOGIA EN OBRAS CIVILES
506008
CENTRO DE LA CONSTRUCCION
SENA REGIONAL VALLE DEL CAUCA
SANTIAGO DE CALI
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CONTENIDO
0) INTRODUCCIÓN
1) OBJETIVOS
2) INGENIERÍA CIVIL
2.1) ETAPAS DE LA INGENIERÍA CIVIL
3) FALLAS GEOLOGICOS
3.1) FALLAS NORMALES
3.2) FALLAS INVERSAS
3.3) FALLAS DE TRANSFORMACION (DE DESGARRE)
4) CIMENTACION
4,1) TIPOS DE CIMENTACION
4.1.1) CIMENTACION SUPERFICIALES O DIRECTAS
4.1.2) CIMENTACION CICLOPEDA
5) MATERIALES
5.1) GRANULOMETRÍA
5.2) MÉTODO DE DETERMINACIÓN GRANULOMÉTRICO
5.3) CURVA GRANULOMÉTRICA
5.4) ENSAYO DE TAMICES
6) VÍAS TERRESTRES
PARTES DE UNA CARRETERA
-Existen varias clases de camino que van desde terracerías hasta autopistas los
cuales tienen diferentes características tanto en los materiales que se usan para
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su construcción, como el proceso que se usa para su construcción, ciertamente el
camino se vera diferenciado por razones de carácter económico.
-La construcción de una vía terrestre requiere de diversos malcríales para cada
capa que la constituye
En la tabla a continuación (11-1 ) se muestra las características de utilización de
los suelos como material de construcción según el sistema sucs (sistema unificado
de clasificación de suelos).
En la fig. 11-1 se muestra las sesiones transversales más comunes de carreteras,
incluyendo una sesión transversal típica (donde se muestra todas las capas que la
componen).
A continuación haremos una descripción de las partes que constituyen una
carretera.
TERRAPLEN. Es la estructura construida sobre el terreno producto de un corte o
préstamo, esta se encuentra conformada por las siguientes capas: carpeta, base y
subbase, que constituyen el pavimento, subrasante y terracería, en muchos casos
puede fallar una de ellas si el terreno natural es propio para cumplir la función de
las mismas.
Los materiales usados en estas construcciones pueden ser extraídos de los suelos
en los que predominen los fragmentos gruesos, medio finos, también se pueden
extraer de rocas como: riolitas, andesitas, basaltos y tobas.
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PAVIMENTO. Se puede definir como la capa o conjunto de capas de materiales
apropiados, que se encuentran entre el nivel superior de las terracerías y la
superficie de rodamiento, la función de estas es proporcionar una superficie de
rodamiento uniforme.
Las capas que forman el pavimento san:
SUBBASE. Esta capa de material va colocada sobre la subrasante, que tiene por
función resistir los esfuerzos que transmite la base la base (ver pág. 11.1) y
repartirlo en la subrasante, para esta parte es preferible el uso de materiales que
no necesitan trituración ni cribado, como las mesclas de arena, limo, y grava. Con
un porcentaje menor del 5% en partículas mayores de 51 milímetro.
BASE. E la capa construida sobre la subbase, su objetivo es soportar las cargas
de los vehículos y distribuirlas a las capas subyacentes reduciendo deformaciones
perjudiciales
6.1) BENEFICIOS DE LAS VÍAS TERRESTRES
6.2) CARRETERAS.
6.3) VIAS FERREAS
6.3) TIPOS DE FERROCARRILES
6.4) TUNELES
6.5) PUENTES
7) CONCLUCION
8) CITAS BIBLIOGRAFICAS
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0) INTRODUCCIÓN
Uno de los principales fundamentos de la mecánica de suelos aplicada a las vías
terrestres, es la composición del terreno, teniendo en cuenta que los suelos son
una serie conjuntos de partículas minerales productos de la desintegración
mecánica o de la descomposición química de rocas preexistentes. El conjunto de
estas dos partículas presentan dos propiedades esenciales:
1) conjunto posee una organización definida y propiedades que varían
vectorialmente
2) La organización de las partículas minerales es tal que el agua, que como se
sabe está presente en todo el suelo en mayor o menor cantidad, puede si
hay la suficiente, tener continuidad en el sentido de distribución de
presiones. El agua no ocupa huecos aislados, sin intercomunicación; puede
llenar todos los poros que dejan entre si las partículas minerales y que se
intercomunican de manera que el agua forma una masa continua al mineral
en su seno
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Cabe resaltar que los suelos pueden ser residuales o trasportados, según se les
encuentre en el mismo lugar en que se han generado o en lugar diferente, sin
embargo la mecánica de suelos actual se refiere sobre todo a los suelos
trasportados, dado que abundan más en la naturaleza; un buen análisis de
composición del suelo nos permite distinguir las fases constituyentes en que se
encuentra este (liquida, solida y/o gaseosa) las cuales sirven para establecer la
necesaria nomenclatura y para contar con conceptos mesurables a través de cuya
variación puedan seguir los procesos ingenieriles que afecten a los suelos.
1) OBJETIVOS
El objetivo principal de este trabajo es hacer un análisis detallado sobre la influencia que tiene la
mecánica en las vías terrestres, pasando por importancia de los cimientos en las vías férreas,
hasta llegar al detalle de los materiales que se requieren de acuerdo a su uso y las implicaciones o
fallas que presenten los mismos
2) INGENIERÍA CIVIL
La ingeniería civil contemporánea tiene su origen entre los siglos xix y xx, con el
desarrollo de modelos matemáticos de cálculo. Los trabajos de Castigliano, Mohr
o Navier entre otros, permitieron abordar analíticamente los esfuerzos internos que
se producían en estructuras, caudales y suelos a las que éstas eran sometidas
para estimar sus magnitudes. Esto permitió el diseño eficiente de obras civiles..
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2.1) ETAPAS DE LA INGENIERÍA CIVIL
Desde un principio el hombre se ha dado a la tarea de este cuando los humanos
empezaron a ingeniarse artículos para su vida cotidiana. Algunos hombres
utilizaron algunos principios de la ingeniería para buscar sus alimentos, pieles y
construir armas etc. Surgen tres prioridades fundamentales:
La construcción de viviendas
La disposición de agua potable e instrumentos para sus requerimientos
cotidianos.
Fue la necesidad quien hizo a los primeros ingenieros civiles de la historia. Las
grandes culturas milenarias; por ejemplo, la griega, la egipcia, la romana, entre
otros, resolvieron adecuadamente sus problemas sin tener ningún título de
ingeniero, sin embargo, aquéllas grandes constructores de pirámides, templos,
ductos subterráneos de agua potable y drenajes poseían amplios conocimientos
de matemáticas, y tenían claras las expectativas de su pueblo, las cuales
resolvieron acertadamente. Tales constructores fueron los primeros ingenieros de
la humanidad. No había escuelas públicas (ni privadas) mucho menos clases de
ingeniería. El conocimiento en esos temas lo proporcionaban en los templos, y
sólo un grupo muy pequeño de la población, llamados sacerdotes, poseía el
entendimiento necesario para llevar a cabo las grandes construcciones.
Los egipcios realizaron algunas de las obras más grandiosas de los últimos
tiempos. Como el muro de la ciudad de Menfis. Tiempo después de construir el
muro, Kanofer, arquitecto real de Menfis, tuvo un hijo a quien llamó Imhotep, a
quien los historiadores consideran como el primer ingeniero conocido. Teniendo
en cuenta el conocimiento limitado de la geometría y la falta de instrumentos de
ese tiempo, fue una proeza notable la construcción de las pirámides.
Los egipcios también construyeron diques y canales, y contaban con sistemas
complejos de irrigación. Cuando la tierra de regadío era más alta que el nivel del
río, utilizaban un dispositivo denominado cigüeñal “Shaduf” para elevar el agua
hasta un nivel desde el cual se dirigía hacia la tierra. Lo que parece sorprendente
hoy día es que muchos de esos antiguos dispositivos sigan en uso cotidiano en
Egipto.
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Luego llegó la edad media con su régimen feudal. El feudo era autónomo en todos
los sentidos, incluyendo la defensa militar de la tierra. La producción no era muy
grande pues no era necesario. Pero la peste negra acaba con todo un tercio de la
población del continente europeo. Esto provocó la desaparición de los feudos y
inicio del régimen de los burgos.
La ingeniería se iba enfocada en la minería la metalurgia y la construcción de
caminos y ductos de agua potable existen algunos libros de gran valía de aquella
época tales como tratado, de Glido Toglieta, escrito en 1587 que describe con
gran detalle la técnica de la construcción de caminos. En 1622 apareció la obra de
Nicolás Bergier, carreteras de imperio romano. Hacia 1700, los gobiernos de las
ciudades emergentes empezaron a destinar fondos públicos para la construcción
de redes del abastecimiento de agua y drenaje para el desalojo de las aguas de
albañal.
La primera escuela de ingeniería que registra la historia es la Ecole Des Pontses
Chausées (escuela de puentes y pavimentos) creada en Francia en 1792; aunque
Colbert j. B, en 1646, habían un cuerpo de ingenieros franceses de carácter
militar. La escuela de puentes formó, con bases y estudios científicos, a los
primeros ingenieros civiles mecánicos encargados de la construcción de todo tipo
de puentes y carreteras.
Se dice que algunos de los 21 puentes del río Sena fueron construidos por
ingenieros egresados de aquélla institución, la cual influyó grandemente en el
desarrollo de la ingeniería civil en el mundo entero. También fue la primera
escuela cuyos egresados trabajaron en empresas privadas, los dueños, viendo la
enorme utilidad de contar con personal capacitado científicamente para resolver
los problemas que se presentaban en sus incipientes procesos de producción,
incitaron al estado a la creación de otras escuelas similares.
El gran cambio llego con la primera revolución industrial en Inglaterra. Empezó con
la máquina de vapor de james watt en 1765, que sustituye la fuerza del hombre,
de ahí vinieron los barcos, trenes y minas, todos ellos requirieron de muchos
ingenieros entre ellos y sobre todo de los ingenieros civiles, ya que ellos se
encargaban de gran parte de la construcción de las vías, caminos, puentes, y
fábricas.
De ahí para acá la ingeniería ha tomado un papel muy importante en el desarrollo
de la sociedad, ya que desempeñó un papel similar con la segunda revolución en
los estados unidos, en adelante se ha vuelto una pieza fundamental hasta en la
actualidad.
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3) FALLAS GEOLOGICOS
Las fallas geológicas son grietas formadas en la corteza terrestre, generalmente
las fallas están asociadas con los límites entre las placas tectónicas y la tierra.
En una falla activa, los fragmentos de la corteza terrestre a lo largo de la falla se
mueven con el transcurrir del tiempo. El movimiento de estas rocas es causal de
muchos terremotos. Una falla inactiva es aquella que tuvo movimiento a lo largo
de ella pero que se encuentran en reposo. Existen tres clases de fallas: fallas
normales fallas inversas y fallas de transformación (de desgarre).
3.1) FALLAS NORMALES
a)-Las fallas normales son aquellas que se producen donde las rocas se están
separando, es decir la corteza rocosa especifica de un área es capaz de ocupar
más espacio
b)-las rocas de la falla normal se hunde con respecto a las rocas del otro lado de
la falla
C)-las fallas no crean salientes rocosas
d)-en una falla normal es posible que se pueda caminar en un área expuesta de
esta misma.
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3.2) FALLAS INVERSAS
a)- las fallas inversas o curen en áreas donde las rocas se comprimen unas con
las otras, esta acción se denomina (fuerzas de compresión) es decir la corteza
rocosa ocupa menos espacios
b)- la roca de un lado de la falla asciende con respecto a la roca del otro lado
c)- respecto a la falla normal en esta falla se encuentra una saliente, ósea no se
puede caminar sobre ella
d)- dentro de las fallas inversas se encuentra una falla llamada falla de empuje
estas son un tipo de fallas especiales de las fallas inversas, estas ocurren cuando
el ángulo de la falla es muy pequeño
3.3) FALLAS DE TRANSFORMACION (DE DESGARRE)
El movimiento de la grieta atreves de la falla es horizontal, el bloque de la roca en
un lado se mueva en dirección contraria respecto al bloque del otro lado
b)- en esta falla no se da origen a precipicios o fallas escarpadas porque su
movimiento no es asía arriba o asía abajo
4) CIMENTACION
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Se le nombra cimentación a la base que sirven de sustentación de las vías esta se
calcula y se proyecta teniendo en consideración los factores de la composición y
resistencia del terreno. De las cimentaciones podemos encontrar cimentaciones
directas o profundas, cimentaciones ciclópeas, cimentaciones semiprofundas y
cimentaciones profundas.
4,1) TIPOS DE CIMENTACION
Los tipos de cimentación es el conjunto de actividades en las que se divide toda la
mecánica de suelos en las vías terrestre tales como cimentaciones directas,
profundas y semiprofundas
4.1.1) CIMENTACION SUPERFICIALES O DIRECTAS
Son aquellas capas superficiales que se apoyan en el suelo poco profundo solo si
se trata de construcciones secundarias o que van a sostener poco peso, en este
tipo de cimentaciones las carga de apoyo se distribuyen de tal manera que no
queden sobrecargadas en un solo lugar de la cimentación.
4.1.2) CIMENTACION CICLOPEDA
Una cimentación se hace cuando hay un terreno arcilloso o débil esta cimentación
consiste en capa gruesa con rocas sobredimensionadas con el fin de hacer un
suelo más resistente
5) MATERIALES
En las obras de infraestructura viales se requieren materiales de diversos tipos
dependiendo de varias condiciones. Esto depende de muchos factores, tales como
la lejanía de la cantera cuando o de la planta procesadora de piedra.
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En muchos casos el material que se utiliza es material de rio, este material se
debe procesar para dejarlo optimo con las características requeridas para el
alistamiento del terreno.
Podemos encontrar también material en crudo o como lo llaman en otras regiones
balastro, este material se puede usar para la conformación del sub rasarte o como
filtro. Para conformar la base donde se construirá la vía ya sea en “MR” o en
carpeta asfáltica se utiliza una mezcla de arena con triturado llamado todo en uno.
Este tiene un buen porcentaje de compactación y además como es un material
con una granulometría ideal para este trabajo.
Todos los materiales usados como agregados en las vías o en otra obra debe ser
estudiado en muchas aspectos tales como peso, humedad relativa granulometría
entre otras.
4.1) GRANULOMETRÍA
El estudio de los factores de clasificación de los materiales Se denomina en dos
clasificaciones granulometría y granulométrica así se le llama a la graduación y la
medición que se lleva acabo de los granos de la formación sedimentaria, de los
materiales sedimentarios como la de los suelos se realiza el análisis para
identificar su origen sus propiedades mecánicas y el cálculo de la abundancia a
cada uno correspondiente por la escala granulométrica.
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5.2) MÉTODO DE DETERMINACIÓN GRANULOMÉTRICO
El método más sencillo de determinar la granulometría de los materiales usados
para la cimentación, para los agregados de concretos y pavimentos pasándolas
por una especie de mallas que sirven como filtros y son común mente llamadas
COLUMNA DE TAMICES. Para obtener una medición exacta usamos un granulo
metro laser, la cual del rayo láser difracta en las partículas para poder obtener su
tamaño, o también podemos usar los rayos gamma OBS.
5.3) ENSAYO DE TAMICES
Para la realización de tamices con diferentes diámetros los cuales son
ensamblados en una columna. En la parte superior encontramos el de mayor
diámetro, agregamos el material original (suelos o sedimento mezclado). La
columna de tamices se somete a una vibración y movimientos rotatorios intensivos
en una maquina especial. Ya después de unos minutos se retiran los tamices y se
desacoplan tomando el peso del material retenido en cada uno de ellos y cuando
ya se obtienen deben pesar lo mismo que pusimos inicialmente en la columna de
tamices.
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5.4) CURVA GRANULOMÉTRICA
En este caso tenemos que tener en cuenta el peso total y el peso retenido en las
columnas y procedemos hacer la curva granulométrica. Con los valores de
porcentaje retenidos en cada diámetro. La curva granulométrica nos permite
visualizar la tendencia HOMOGENEA y HETEROGENEA que tiene el tamaño del
diámetro de las partículas.
6) VÍAS TERRESTRES
Existen varias clases de camino que van desde terracerías hasta autopistas los
cuales tienen diferentes características tanto en los materiales que se usan para
su construcción, como el proceso que se usa para su construcción, ciertamente el
camino se vera diferenciado por razones de carácter económico.
La construcción de una vía terrestre requiere de diversos malcríales para cada
capa que la constituye
En la tabla a continuación se muestra las características de utilización de los
suelos como material de construcción según el sistema sucs (sistema unificado de
clasificación de suelos).
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Se muestra las sesiones transversales más comunes de carreteras, incluyendo
una sesión transversal típica (donde se muestra todas las capas que la
componen).
A continuación haremos una descripción de las partes que constituyen una
carretera.
TERRAPLEN. Es la estructura construida sobre el terreno producto de un corte o
préstamo, esta se encuentra conformada por las siguientes capas: carpeta, base y
súbase, que constituyen el pavimento, sub rasante y terracería, en muchos casos
puede fallar una de ellas si el terreno natural es propio para cumplir la función de
las mismas.
Los materiales usados en estas construcciones pueden ser extraídos de los suelos
en los que predominen los fragmentos gruesos, medio finos, también se pueden
extraer de rocas como: riolitas, andesitas, basaltos y tobas.
PAVIMENTO. Se puede definir como la capa o conjunto de capas de materiales
apropiados, que se encuentran entre el nivel superior de las terracerías y la
superficie de rodamiento, la función de estas es proporcionar una superficie de
rodamiento uniforme.
Las capas que forman el pavimento san:
SUBBASE. Esta capa de material va colocada sobre la sub rasante, que tiene por
función resistir los esfuerzos que transmite la base la base y repartirlo en la sub
rasante, para esta parte es preferible el uso de materiales que no necesitan
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trituración ni cribado, como las mesclas de arena, limo, y grava. Con un porcentaje
menor del 5% en partículas mayores de 51 milímetro.
BASE. E la capa construida sobre la sub base, su objetivo es soportar las cargas
de los vehículos y distribuirlas a las capas subyacentes reduciendo deformaciones
perjudiciales
6.1) BENEFICIOS DE LAS VÍAS TERRESTRES
Las vías terrestres son infraestructuras de transportes, algunas de estas vías
terrestres son: caminos autopista, carreteras, autovías, puentes, túneles y vías
férreas y sus obras de cruce y empalme
6.1) BENEFICIOS DE LAS VÍAS TERRESTRES
Los beneficios socioeconómicos proporcionados por las vías terrestres incluyen la
confiabilidad bajo todas las condiciones climáticas, reduce los costó de transporte,
nos brinda acceso a los mercados de cultivos y productos locales, el acceso a
múltiples oportunidades de empleo, (contratación de empleados en muchos tipo
de obra), mejora la calidad en la atención médica y otros servicios sociales, en
síntesis mejora la economía y con ella la calidad de vida.
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En 1820 la mejora de las carreteras denominadas Turnpikes (autopistas) en las
que las empresas cobraban un peaje por construirlas, conecto todas las ciudades
principales superando a todas las carreteras.
Durante los siglos medios tradicionales de transportes, restringido a montar sobre
animales, carros y trineos impulsados por animales no excedían los 16 Km/h.
6.2) CARRETERAS.
Una de las grandes impulsadoras de la evolución vial fue la civilización romana
dejando hasta hoy una red importante de carreteras.
Una carretera es una vía de dominio y uso público, proyectada y construida para el
uso de vehículos automóviles, se distingue de un camino porque está concebida
solo para el uso de vehículos de transporte vehicular.
6.3) VIAS FERREAS
La primera red de ferrocarriles fue la de los británicos, seguida por la de los
belgas, franceses, españoles, alemanes y estadounidenses.
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La primera era del ferrocarril ocurrió entre los años 1835-1900
6.3) TIPOS DE FERROCARRILES
En la evolución de las sociedades el hombre ha innovado en los métodos de
transporte por la necesidad de comunicar puntos lejanos construyendo carreteras
y vías férreas. (Metro, tren ligero, tranvía, funiculares, trenes de cremalleras
6.4) TUNELES
Un túnel es una perforación en el terreno aproximadamente horizontal, en la que
domina la longitud sobre las demás dimensiones.
Estos sirven para reducir los tiempos de traslado entre un punto y otro
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6.5) PUENTES
Un puente es una construcción artificial, que permite salvar (pasar) un accidente
geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un rio, un valle, un cañón, una
vía férrea etc.
7) CONCLUCION
¿Cómo influye la mecánica de suelos en las vías terrestres? Finalmente podemos
concluir que la influencia de la mecánica de suelos en vías terrestres es de gran
importancia, ya que el estudio correcto de la conformación del terreno donde se
proyectara la vía. Esto depende de las características de los materiales cuyos
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suelos han sido analizados para su extracción, sin olvidar que al llegar los
materiales al sitio de trabajo el laboratorio debe realizar sus estudios
correspondientes.
Los suelos tienen una gran repercusión sobre toda obra de ingeniería ya que el
terreno es donde la mecánica de los materiales, estructuras y otros elementos que
directamente influyen en la mecánica del terreno.
Hemos tratado de mostrar una visión con respecto a los materiales, cimentación,
fallas geológicas entre otros.
8) CITAS BIBLIOGRAFICAS
Rico Rodríguez, Alfonso, Del Castillo, Hermilo (Ingeniería de suelos en las vías
terrestres: carreteras, Volumen 1, 2). Villeta, Molineaux Jesús (Diseño de
proyectos de ingeniería). Crespo Villalaz, Carlos, Crespo, Carlos (Vías de
comunicación: caminos, ferrocarriles, aeropuertos, puentes y puertos). Juárez
Badillo, Eulalio. Rico Rodríguez, Alfonso (Mecánica de suelos). Garber, Nicholas J.
Lester A. Hoel (Ingeniería de tránsito y de carreteras). Manco, Julián (la historia de
la ingeniería civil) “miércoles, 23 de mayo de 2012”
http://grandestendenciasdeingenieriacivil.blogspot.com/2012_05_01_archive.html.
“Viernes, 22 de mayo de 2009” (INGIENERIA CIVIL Historia de la Ingeniería Civil.)
http://vladifalcon.blogspot.com/2009_05_01_archive.html
