mecánica del suelo: Rama de la ingeniería que estudia el comportamiento del suelo ante la compresión o el esfuerzo cortante, o cuando el agua circula a su través.

En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzaghi, a partir de 1925.

Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.

Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.

En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la supraestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos.

Estudios de Mecánica de Suelos.

Para llevar a cabo el diseño de la cimentación de una estructura, tal como una vivienda, un tanque, un muro de contención, u otras de las requeridas en los desarrollos habitacionales, el proyectista necesita contar con información específica, correcta y detallada respecto a ciertas propiedades del suelo sobre el cual va a ser apoyada la ya mencionada estructura.

El conocimiento de la información requerida será obtenido por medio de la exploración, la obtención de muestras, asi como de la prueba o ensaye de dichas muestras en laboratorio, o bien, en algunos casos, de pruebas de campo, o in situ.

Importancia de la Mecánica de Suelos en Ingeniería Civil

El ingeniero civil en el transcurso de su formación y desarrollo profesional se enfrenta a una gran variedad de dificultades, en los que el conocimiento del estudio de suelos es necesario. Indudablemente se aprenderá más en el campo y en la práctica, que la que puede enseñarse en las aulas o en el laboratorio de la escuela. Pero este aprendizaje será más fácil y más rápido y su aplicación más eficaz, si en sus cursos de ingeniería se incluyen los principios básico de la geología. Algunas ventajas específicas que se desarrollan con más pausa a través del trabajo, son:

• Conocimiento sistematizados de los materiales.• Los problemas de cimentación son esencialmente geológico. Los edificios, puentes, presas, y otras construcciones, se establecen sobre algún material natural.• El conocimiento de la existencia de aguas subterráneas, y los elementos de la hidrología subterránea, son excelentes auxiliares en muchas ramas de la ingeniería práctica.• La capacidad para leer e interpretar informes geológicos, mapas, planos geológicos y topográficos y fotografía, es de gran utilidad para la planeación de muchas obras.

MECÁNICA DE SUELOS EN Obra HidráulicasLos estudios de suelos se utilizan de diversas formas en obras hidráulicas entre las cuales podemos mencionar las siguientes: Pozos de punta captación, Centrales hidroeléctricas subterráneas, Cimentación de presas, Obras de control fluvial.

MECÁNICA DE SUELOS en obras vialesLos estudios de suelos en obra viales juegan un papel muy importante pues la mayoría de las carreteras, túneles, y demás obras viales utilizan los resultados para diseñar los proyectos en dichas obras:Perforación de Lumbreras, Cimentación de Puentes, Campos de Aviación, Carreteras

MECÁNICA DE SUELOS EN EDIFICACIONESLos estudios de suelos en edificaciones constituyen las cimentaciones (zapatas, plateas, etc.) en la cual se apoyan todas las edificaciones existentes en la actualidad, pues, se debe realizar siempre un estudio del suelo sobre la cual nosotros los ingenieros civiles debemos construir.En caso que no se realizaran los estudios de suelos debido que la mayoría de las edificaciones con el tiempo pueden tener problemas los cuales son muy difíciles de reparar estando ya la edificación terminada.

La exploración para el estudio de meccánica de suelos.se llevará a cabo en tres fases o etapas:

El Reconocimiento Superficial del terreno. La Exploración Preliminar. La Exploración Detallada (la cual incluye los sondeos).

La exploración debe proporcionar datos confiables en un corto plazo de tiempo, pero considerando que el grado de confiabilidad del Estudio Geotécnico que se realiza, en buena parte depende de la que proporcionen los trabajos de exploración, es por lo que éstos deben ser llevados a cabo en forma profesional, cuidadosa y aplicando los métodos, criterios y normas establecidos para ello.

En esta Guía, se mencionan y definen, en forma muy breve, algunos de los métodos de exploración más usuales, con objeto de uniformar el criterio al respecto.

1.1.a. Métodos de exploración indirectos ( geofísicos)

Serán todos aquellos métodos que recurran a la medición de alguna o algunas propiedades físicas del suelo estudiado, y que por medio de su interpretación permitan definir en forma aproximada, la geometría estratigráfica así como extrapolar resultados en forma directa.

1.1.b. Métodos de exploración semidirectos.

Serán los métodos consistentes en llevar a cabo pruebas de campo para estimar las propiedades de los suelos, por medio de correlaciones empíricas.

1.1.c. Métodos de exploración directos:

Se designará así a aquellos métodos que obtienen muestras de suelo para someterlas a prueban de laboratorio. Las muestras pueden ser de tipo Alterado o Inalterado, pero representativas del suelo interpretado.

1.2. Muestras:

Muestras Representativas Alteradas: Se designará así a todas aquellas muestras cuyo acomodo estructural está alterado en forma significativa debido al muestreo o al manejo. Servirán para clasificar los suelos y determinar propiedades índice.

Muestras Representativas Inalteradas: Se designará así a aquellas muestras cuyo acomodo estructural no fue afectado en forma significativa por el muestreo o manejo. Se podrán emplear para la clasificación de suelos y para determinación de propiedades índice y mecánicas. Debido a que no obstante que el muestreo se lleve a cabo con cuidado, las muestras de tipo inalterado sufren cambios volumétricos debidos al cambio de esfuerzos; en algunos problemas será necesario considerar este efecto.

Pruebas de campo..

Aquellas pruebas que se llevan a cabo en el sitio con el fin de determinar directamente alguna de las propiedades del suelo.

geotécnica es la rama de la Ingeniería civil e ingeniería geológica que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, estabilizar taludes, construir túneles y carreteras, etc.

Historia

Antiguamente, a la geotecnia se la identificaba como la mecánica de suelos; pero el término se amplió para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboración de materiales geotécnicos, mejoramiento de las características del suelo, interacción suelo-estructura y otros. Sin embargo, la geotecnia es una de las ramas más jóvenes de la ingeniería civil y, por lo tanto, sigue evolucionando activamente.

La Mecánica de Suelos es una ciencia que trata de responder, entre otras, a las siguientes cuestiones:

1) Comportamiento del suelo cuando es sometido a una carga externa (resistencia del suelo, deformaciones que experimenta, distribución interna de las tensiones, etc.)2) Comportamiento y calidad del suelo para su uso como material de construcción(terraplenes de carreteras, presas de materiales sueltos, etc.)3) Calculo de las acciones que un suelo ejerce sobre una estructura (acciones sobreestructuras como muros de contención de tierras, pantallas, túneles, etc.)4) Análisis de la estabilidad de taludes naturales o artificiales como los de presas de materiales sueltos.

I.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE UN SUELO.

El suelo es la capa más superficial de la corteza terrestre, constituida por fragmentos de roca de diferente tamaño. Esta capa puede tener hasta varios cientos de metros y se distinguen dos capas:

La más superficial presenta una intensa actividad biológica (contiene microorganismos, raíces, materia orgánica, etc). Este es el suelo edáfico y no es apto como material de construcción ni para soportar cargas significativas. La retirada de esta capa es necesaria para construir y se realiza mediante la operación de desbroce.

La capa más profunda está constituida por materiales totalmente inertes y es el objeto de la Mecánica de Suelos.

El suelo procede de la fragmentación de grandes masas de rocas. Los distintos tipos de roca son:

☺ Ígneas: formadas por el enfriamiento de magma. Se dan en las proximidades de rocasvolcánicas.De grano grueso: granito, diorita, gabro.De grano fino: ryolita, basalto.Lavas: Escorias, obsidiana.

☺ Sedimentarias: los fragmentos de roca meteorizados son transportados por el viento, agua o gravedad y se depositan en estratos o capas que posteriormente son compactados y cementados. Destacan las areniscas, conglomerados, calizas y dolomías.

☺ Metamórficas: se originan por la acción de altas presiones y temperaturas sobre rocas sedimentarias o ígneas. Cabe destacar la antracita, la cuarcita, y el gneis.Los ingenieros, típicamente los ingenieros geotécnicos, clasifican a los suelos de acuerdo a sus propiedades ingenieriles, en relación a su uso en fundaciones o en materiales de construcción de edificios.

Los sistemas modernos de clasificación de ingeniería se diseñan para permitir una fácil transición de las observaciones a campo a las predicciones básicas de propiedades y de conductas de ingeniería de suelos. Algunos de los primeros sistemas clasificatorios ingenieriles de suelo eran adaptaciones de los propios sistemas de clasificación de la ciencia del suelo.

Los sistemas de clasificación más comunes de ingeniería para suelos en Estados Unidos es el Sistema de Clasificación de Suelo unificado (por su acrónimo (en inglés) USCS). El USCS tiene tres grupos de clasificación mayores:

1. suelos de grano grueso (e.g. arenas y gravas)

2. suelos de grano fino (e.g. limos y arcillas)

3. suelos altamente orgánicos (referidos como "turba"). El USCS además subdivide a esas tres mayores clases de suelos para clarificación.

Otros sistemas de clasificación de ingeniería de suelo en EE.UU. es el AASHTO (Sistema de Clasificación de Suelos AASHTO] y el "Burmeister Modificado".

Esos sistemas de clasificación ingenieriles del suelo hacen descripción de otras propiedades edáficas como color, contenido de humedad in-situ, tensión in-situ, etc.