MECANICA DE SUELOSMecnica de Suelos. La mecnica de suelos es una parte del rea de la ingeniera que esta dedicada a estudiar las fuerzas o cargas que son establecidas en la superficie terrestre. La mecnica de suelos es la aplicacin de las leyes de la mecnica y la hidrulica a los problemas de ingeniera que tratan problemas relacionados a la consolidacin de partculas subatmicas y de los sedimentos. La ingeniera civil se desarrolla en este mbito, donde las construcciones y el comportamiento de las mismas estarn determinadas por el material aplicado y sobre todo por el suelo que es utilizado en el relleno. Esta parte de la ingeniera fue inventada en el ao 1925 por Karl von Terzaghi. Antes de realizar cualquier tipo de construccin uno de los pasos fundamentales es realizar un estudio caracterstico del suelo, con el objetivo de conocer las propiedades del mismo y como se puede aprovechar para el uso que deseamos realizar. Si la capacidad del suelo se ve minimizada en relacin a la aplicacin a la aplicacin de fuerzas, es probable que el mismo se deforme y que tenga como consecuencia que se generen algunos acontecimientos secundarios no determinados durante la fase del diseo del proyecto.Estas deformaciones secundarias pueden traer como consecuencia la proliferacin de grietas, fisuras, y en los casos verdaderamente extremos, hasta el colapso de toda la obra. Siempre hay que observar detenidamente mediante un estudio pertinente tanto las condiciones del suelo como la del cimiento que trabaja como un medio de contacto entre el suelo y la estructura. Una diferencia muy palpable entre dos materiales distintos es la que existe entre la roca y el suelo, a pesar de su definicin en la parte natural de la corteza terrestre. La diferencia mas significativa entre la roca y el suelo es la resistencia, en ingeniera se conoce como roca un material altamente resistente, el mismo esta formado por partculas minerales unidas mediante fuerzas cohesivas sorprendentes, sin embargo dentro de las principales caractersticas del suelo es la forma en la cual se encuentran sus partculas, estas estn separadas ligeramente con medios mecnicos de poca fuerza. Si no se conoce a simple vista la diferencia de ambos materiales se procede a realizar una prueba en un vaso precipitado, la prueba consiste en introducir los materiales en un vaso con agua, si el material se desintegra entonces este corresponde al suelo, en la parte contraria se estara hablando de una roca. Sin embargo, un dato muy importante es que con el paso del tiempo las rocas pueden ir convirtindose en suelo debido a los fenmenos de metereorizacion, esto provoca que la misma vaya perdiendo la resistencia mecnica y por lo tanto que sus partculas se vayan desintegrando de manera tal que llegue a ser totalmente suelo. La mecnica de los suelos incluye temas importantes como la investigacin de las propiedades fsicas y qumicas del suelo, la teora del comportamiento de los suelos sujetos a cargas y la aplicacin de dichos conocimientos empricos a la prctica. El comportamiento esttico de la estructura tambin estar determinado por la funcionalidad del material aplicado, quien en todo momento interacta con el medio del soporte. Equipo arquitectura y construccin de ARQHYS.com.

Mecnica de Suelos. La mecnica de suelos es una parte del rea de la ingeniera que esta dedicada a estudiar las fuerzas o cargas que son establecidas en la superficie terrestre. La mecnica de suelos es la aplicacin de las leyes de la mecnica y la hidrulica a los problemas de ingeniera que tratan problemas relacionados a la consolidacin de partculas subatmicas y de los sedimentos. La ingeniera civil se desarrolla en este mbito, donde las construcciones y el comportamiento de las mismas estarn determinadas por el material aplicado y sobre todo por el suelo que es utilizado en el relleno. Esta parte de la ingeniera fue inventada en el ao 1925 por Karl von Terzaghi. Antes de realizar cualquier tipo de construccin uno de los pasos fundamentales es realizar un estudio caracterstico del suelo, con el objetivo de conocer las propiedades del mismo y como se puede aprovechar para el uso que deseamos realizar. Si la capacidad del suelo se ve minimizada en relacin a la aplicacin a la aplicacin de fuerzas, es probable que el mismo se deforme y que tenga como consecuencia que se generen algunos acontecimientos secundarios no determinados durante la fase del diseo del proyecto. Estas deformaciones secundarias pueden traer como consecuencia la proliferacin de grietas, fisuras, y en los casos verdaderamente extremos, hasta el colapso de toda la obra. Siempre hay que observar detenidamente mediante un estudio pertinente tanto las condiciones del suelo como la del cimiento que trabaja como un medio de contacto entre el suelo y la estructura. Una diferencia muy palpable entre dos materiales distintos es la que existe entre la roca y el suelo, a pesar de su definicin en la parte natural de la corteza terrestre. La diferencia mas significativa entre la roca y el suelo es la resistencia, en ingeniera se conoce como roca un material altamente resistente, el mismo esta formado por partculas minerales unidas mediante fuerzas cohesivas sorprendentes, sin embargo dentro de las principales caractersticas del suelo es la forma en la cual se encuentran sus partculas, estas estn separadas ligeramente con medios mecnicos de poca fuerza. El comportamiento esttico de la estructura tambin estar determinado por la funcionalidad del material aplicado, quien en todo momento interacta con el medio del soporte.

PROPIEDADES FSICAS DEL SUELOEstructura del SueloLa partculas texturales del suelo como arena, limo y arcilla se asocian para formar agregados y a unidades de mayor tamao nombrados por peds. La estructura del suelo afecta directamente la aireacin, el movimiento del agua en el suelo, la conduccin trmica, el crecimiento radicular y la resistencia a la erosin. El agua es el componente elemental que afecta la estructura del suelo con mayor importancia debido a su solucin y precipitacin de minerales y sus efectos en el crecimiento de las plantas.La Profundidad del suelo La definicin original del solum se denominaba como la capa superficial del suelo (horizonte A) junto con el subsuelo (E y B). El horizonte C se defina como estratos con poca formacin edafognetica. De este modo la profundidad efectiva del suelo fue considerada como la espesura del suelo. Sin embargo, la presencia de races y la actividad biolgica que frecuenta a menudo en horizonte C realza la importancia de incluir este horizonte en la definicin de profundidad del suelo. En la prctica los estudios con levantamiento de suelos utilizan lmites de profundidad arbitrarios (200 cm).Caractersticas del Agua en el SueloEl agua almacenada o fluyente en el suelo afecta la formacin del suelo, su estructura, estabilidad y erosin. El agua almacenada es el factor principal para satisfacer la demanda hdrica de las plantas. La Disponibilidad del Agua en el SueloCuando un campo se encuentra encharcado, el espacio de aire en el suelo se desplaza por el agua. Se denomina Capacidad de Campo (CC) a la cantidad de agua el suelo es capaz de retener luego de ser saturado y dejado drenar libremente evitando evapotranspiracin y hasta que el potencial hdrico se estabilice (tras 24 a 48 horas de la lluvia o riego). El agua ocupando el espacio de los poros ms grandes (macroporos) drena hacia capas inferiores bajo la fuerza de gravedad. Los poros ms pequeos (microporos) se llenan de agua y los ms grandes de aire y agua. El punto Capacidad de Campo corresponde a una succin de 1/3 bar. Las plantas deben producir una succin hasta 15 bares como mximo. A los 15 bares de succin la cantidad de agua en el suelo se denomina por el Punto de Marchitez Permanente (PMP). A ese punto las plantas pierden la capacidad de succin y siguen perdiendo agua mediante la transpiracin. Se pierde la turgencia de la planta resultando en su marchitez. Grficamente la diferencia entre el Punto de Capacidad de Campo y el Punto de Marchitez Permanente resulta en el agua disponible para cultivo en mm o expresado porcentualmente. La textura del suelo influencia en la cantidad de agua en un suelo drenado hasta el punto de capacidad de campo y la cantidad que est disponible para las plantas.La humedad del suelo que se encuentra disponible se puede determinar en el laboratoriocomo se ilustra en lascurvas de retencin de humedad del suelo.La Textura del Suelo La textura del suelo se refiere a la proporcin de componentes inorgnicos de diferentes formas y tamaos como arena, limo y arcilla.La textura es una propiedad importante ya que influye como factor de fertilidad y en la habilidad de retener agua, aireacin, drenaje, contenido de materia orgnica y otras propiedades. El tringulo de textura de suelos segn la FAO se usa como una herramienta para clasificar la textura. Partculas del suelo que superan tamao de 2.0mm se definen como piedra y grava y tambin se incluyen en la clase de textura.Por ejemplo, un suelo arenoso con 20% de grava se clasifica como franco arenoso con presencia de gravas. Cuando predominan componentes orgnicos se forman suelos orgnicos en vez de mineralesColor del SueloEl color del suelo depende de sus componentes y vara con el contenido de humedad, materia orgnica presente y grado de oxidacin de minerales presentes. Se puede evaluar como una medida indirecta ciertas propiedades del suelo. Se usa para distinguir las secuencias en un perfil del suelo, determinar el origen de materia parental, presencia de materia orgnica, estado de drenaje y la presencia de sales y carbonato. Consistencia del SueloLa consistencia es la propiedad que define la resistencia del suelo a la deformacin o ruptura que pueden aplicar sobre l. Segn su contenido de humedad la consistencia del suelo puede ser dura, muy dura y suave .Se mide mediante tres niveles de humedad; aire-seco, hmedo y mojado. Para la construccin sobre l se requiere medidas ms precisas de resistencia del suelo antes de la obra.Porosidad del Suelo El espacio poroso del suelo se refiere al porcentaje del volumen del suelo no ocupado por slidos. En general el volumen del suelo est constituido por 50% materiales slidos (45% minerales y 5% materia orgnica) y 50% de espacio poroso. Dentro del espacio poroso se pueden distinguir macro poros y micro poros donde agua, nutrientes, aire y gases pueden circular o retenerse. Los macro poros no retienen agua contra la fuerza de la gravedad, son responsables del drenaje, aireacin del suelo y constituyen el espacio donde se forman las races. Los micro poros retienen agua y parte de la cual es disponible para las plantas. Densidad del SueloMediante la determinacin de la densidad se puede obtener la porosidad total del suelo. Se refiere al peso por volumen del suelo. Existen dos tipos de densidad, real y aparente. La densidad real, de las partculas densas del suelo, vara con la proporcin de elementos constituyendo el suelo y en general est alrededor de 2,65. Una densidad aparente alta indica un suelo compacto o tenor elevado de partculas granulares como la arena. Una densidad aparente baja no indica necesariamente un ambiente favorecido para el crecimiento de las plantas.Movimiento del agua en el sueloEl agua fluye en el suelo debido a varios tipos de fuerzas como de gravedad, ascenso capilar y osmosis. Entre fuerzas de succin 0 y 1/3 bar el agua fluye en el suelo por las fuerzas de gravedad, este fenmeno se nombra por flujo saturado. Fuerzas de succin ms elevadas se nombran flujos no saturados. Los flujos de agua se pueden medir en campo mediante la Conductividad Hidrulica. Se puede obtener informacin fundamental en la circulacin del agua en el suelo mediante la descripcin de suelos de las clases de drenaje y sus caractersticas asociadas (propiedades glyicas y stgnicas).TEXTURALa textura de un suelo es la proporcin de los tamaos de los grupos de partculas que lo constituyen y est relacionada con el tamao de las partculas de los minerales que lo forman y se refiere a la proporcin relativa de los tamaos de varios grupos de partculas de un suelo. Esta propiedad ayuda a determinar la facilidad de abastecimiento de los nutrientes, agua y aire que son fundamentales para la vida de las plantas. Para el estudio de la textura del suelo, ste se considera formado por tres fases: slida, lquida y gaseosa. La fase slida constituye cerca del 50 % del volumen de la mayor parte de los suelos superficiales y consta de una mezcla de partculas inorgnicas y orgnicas cuyo tamao y forma varan considerablemente. La distribucin proporcional de los diferentes tamaos de partculas minerales determina la textura de un determinado suelo. La textura del suelo se considera una propiedad bsica porque los tamaos de las partculas minerales y la proporcin relativa de los grupos por tamaos varan considerablemente entre los suelos, pero no se alteran fcilmente en un determinado suelo. El procedimiento analtico mediante el que se separan las partculas de una muestra de suelo se le llama anlisis mecnico o granulomtrico y consiste en determinar la distribucin de los tamaos de las partculas. Este anlisis proporciona datos de la clasificacin, morfologa y gnesis del suelo, as como, de las propiedades fsicas del suelo como la permeabilidad, retencin del agua, plasticidad, aireacin, capacidad de cambio de bases, etc. Todos los suelos constan de una mezcla de partculas o agrupaciones de partculas de tamaos similares por lo que se usa su clasificacin con base en los lmites de dimetro en milmetros. Clasificacin de las partculas del suelo segn el United States Departament of AgricultureNombre de la partcula lmite del dimetro en milmetrosTAMAO

Arena0.05 a 2.0

Muy gruesa1.0 a 2.0

Gruesa0.5 a 1.0

Mediana0.25 a 0.5

Fina0.10 a 0.25

Muy fina0.05 a 0.10

Limo0.002 a 0.05

Arcillamenor de 0.002

Figura 2: Tringulo textural segn clasificacin del USDAClases de texturas Los nombres de las clases de textura se utilizan para identificar grupos de suelos con mezclas parecidas de partculas minerales. Los suelos minerales pueden agruparse de manera general en tres clases texturales que son: las arenas, las margas y las arcillas, y se utiliza una combinacin de estos nombres para indicar los grados intermedios. Por ejemplo, los suelos arenosos contienen un 70 % o ms de partculas de arena, los areno-margosos contiene de 15 a 30 % de limo y arcilla. Los suelos arcillosos contienen ms del 40 % de partculas de arcilla y pueden contener hasta 45 % de arena y hasta 40 % de limo, y se clasifican como arcillo-arenosos o arcillo-limosos. Los suelos que contienen suficiente material coloidal para clasificarse como arcillosos, son por lo general compactos cuando estn secos y pegajosos y plsticos cuando estn hmedos. Las texturas margas constan de diversos grupos de partculas de arena, limo y arcilla y varan desde margo-arenoso hasta los margo-arcillosos. Sin embargo, aparentan tener proporciones aproximadamente iguales de cada fraccin. ESTRUCTURALa estructura es la forma en que las partculas del suelo se renen para formar agregados. De acuerdo a esta caracterstica se distinguen suelos de estructura esferoidal (agregados redondeados), laminar (agregados en lminas), prismtica (en forma de prisma), blocosa (en bloques), y granular (en granos).La estructura del suelo se define por la forma en que se agrupan las partculas individuales de arena, limo y arcilla. Cuando las partculas individuales se agrupan, toman el aspecto de partculas mayores y se denominan agregados. Grados de estructura del sueloEl grado de estructura es la intensidad de agregacin y expresa la diferencia entre la cohesin dentro de los agregados y la adhesividad entre ellos. Debido a que estas propiedades varan segn el contenido de humedad del suelo, el grado de estructura debe determinarse cuando el suelo no est exageradamente hmedo o seco. Existen cuatro grados fundamentales de estructura que se califican entre O y 3, de la manera siguiente: Sin estructura: condicin en la que no existen agregados visibles o bien no hay un ordenamiento natural de lneas de debilidad, tales como: Estructura de aglomerado (coherente) donde todo el horizonte del suelo aparece cementado en una gran masa; Estructura de grano simple (sin coherencia) donde las partculas individuales del suelo no muestran tendencia a agruparse, como la arena pura; Estructura dbil: est deficientemente formada por agregados indistintos apenas visibles. Cuando se extrae del perfil, los materiales se rompen dando lugar a una mezcla de escasos agregados intactos, muchos quebrados y mucho material no agregado; Estructura moderada: se caracteriza por agregados bien formados y diferenciados de duracin moderada, y evidentes aunque indistintos en suelos no alterados. Cuando se extrae del perfil, el material edfico se rompe en una mezcla de varios agregados enteros distintos, algunos rotos y poco material no agregado; Estructura fuerte: se caracteriza por agregados bien formados y diferenciados que son duraderos y evidentes en suelos no alterados. Cuando se extrae del perfil, el material edfico est integrado principalmente por agregados enteros e incluye algunos quebrados y poco o ningn material no agregado.

Clases y tipos de estructura del sueloLa clase de estructura describe el tamao medio de los agregados individuales. En relacin con el tipo de estructura de suelo de donde proceden los agregados, se pueden reconocer, en general, cinco clases distintas que son las siguientes: Muy fina o muy delgada Fina o delgada Mediana Gruesa o espesa Muy gruesa o muy espesa

El tipo de estructura describe la forma o configuracin de los agregados individuales. Aunque generalmente los tcnicos en suelos reconocen siete tipos de estructuras del suelo, slo usaremos cuatro tipos. Estos se clasifican del 1 al 4, de la forma siguiente:

1 Estructuras granulares y migajosas: son partculas individuales de arena, limo y arcilla agrupadas en granos pequeos casi esfricos. El agua circula muy fcilmente a travs de esos suelos. Por lo general, se encuentran en el horizonte A de los perfiles de suelos

2 Estructuras en bloques o bloques subangulares: son partculas de suelo que se agrupan en bloques casi cuadrados o angulares con los bordes ms o menos pronunciados. Los bloques relativamente grandes indican que el suelo resiste la penetracin y el movimiento del agua. Suelen encontrarse en el horizonte B cuando hay acumulacin de arcilla;

3 Estructuras prismticas y columnares: son partculas de suelo que han formado columnas o pilares verticales separados por fisuras verticales diminutas, pero definidas. El agua circula con mayor dificultad y el drenaje es deficiente. Normalmente se encuentran en el horizonte B cuando hay acumulacin de arcilla;

4 Estructura laminar: se compone de partculas de suelo agregadas en lminas o capas finas que se acumulan horizontalmente una sobre otra. A menudo las lminas se traslapan, lo que dificulta notablemente la circulacin del agua. Esta estructura se encuentra casi siempre en los suelos boscosos, en parte del horizonte A y en los suelos formados por capas de arcilla

COLOREl color del suelo depende de sus componentes y puede usarse como una medida indirecta de ciertas propiedades. El color vara con el contenido de humedad. El color rojo indica contenido de xidos de hierro y manganeso; el amarillo indica xidos de hierro hidratado; el blanco y el gris indican presencia de cuarzo, yeso y caoln; y el negro y marrn indican materia orgnica. Cuanto ms negro es un suelo, ms productivo ser, por los beneficios de la materia orgnica.El color del suelo puede proporcionar informacin clave sobre otras propiedades del medio edfico. Por ejemplo, suelos de colores grisceos y con presencia de moteados o manchas son sntomas de malas condiciones de aireacin. Horizontes superficiales de colores oscuros tendern a absorber mayor radiacin y por consiguiente a tener mayores temperaturas que suelos de colores claros. La medicin del color del suelo se realiza con un sistema estandarizado basado en la Tabla de Colores Munsell. En esta tabla se miden los tres componentes del color: Tono (hue) (En suelos es generalmente rojizo o amarillento) Intensidad o brillantez (chroma) Valor de luminosidad (value)

Hoja de colores 10YR de la Tabla de Colores Munsell. Este tono (hue) es uno de los ms utilizados en suelos.

PERMEABILIDADPermeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y es una de las cualidades ms importantes que han de considerarse para la piscicultura. Un estanque construido en suelo impermeable perder poca agua por filtracin.Mientras ms permeable sea el suelo, mayor ser la filtracin. Algunos suelos son tan permeables y la filtracin tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo de estanque es preciso aplicar tcnicas de construccin especiales. En un volumen de esta coleccin que aparecer prximamente se ofrecer informacin sobre dichas tcnicas.Qu factores afectan a la permeabilidad del suelo?Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y crcavas, y es difcil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobacin de dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposicin por capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la roca madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir si es probable que las mediciones de la permeabilidad sean representativas.El suelo est constituido por varios horizontes, y que, generalmente, cada uno de ellos tiene propiedades fsicas y qumicas diferentes. Para determinar la permeabilidad del suelo en su totalidad, se debe estudiar cada horizonte por separado.La permeabilidad del suelo se relaciona con su textura y estructuraEl tamao de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtracin (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolacin (movimiento del agua a travs del suelo). El tamao y el nmero de los poros guardan estrecha relacin con la textura y la estructura del suelo y tambin influyen en su permeabilidad.Variacin de la permeabilidad segn la textura del sueloPor regla general, como se muestra a continuacin, mientras ms fina sea la textura del suelo, ms lenta ser la permeabilidad: Arenosos5.0 cm/HR

Franco arenosos2.5 cm/HR

Franco1.3 cm/HR

Franco arcillosos0.8 cm/HR

Arcilloso limosos0.25 cm/HR

Arcilloso0.05 cm/HR

Variacin de la permeabilidad segn la estructura del sueloTipo de estructuraPermeabilidad

Laminar- Gran traslapoDemuy lentaamuy rpida

- Ligero traslapo

En bloque

Prismtica

Granular

POROSIDADComo consecuencia de la textura y estructura del suelo tenemos su porosidad, es decir su sistema de espacios vacos o poros.Los poros en el suelo se distinguen en: macroscpicos y microscpicos.Los primeros son de notables dimensiones, y estn generalmente llenos de aire, en efecto, el agua los atraviesa rpidamente, impulsada por la fuerza de la gravedad. Los segundos en cambio estn ocupados en gran parte por agua retenida por las fuerzas capilares.Los terrenos arenosos son ricos en macro poros, permitiendo un rpido pasaje del agua, pero tienen una muy baja capacidad de retener el agua, mientras que los suelos arcillosos son ricos en micro poros, y pueden manifestar una escasa aeracin, pero tienen una elevada capacidad de retencin del agua.La porosidad puede ser expresada con la relacin

Donde:Ve = volumen de espacios vacos, comprendiendo los que estn ocupados por gases o lquidos; V = volumen total de la muestra, comprendiendo slidos, lquidos y gases. La porosidad puede ser determinada por la frmula:

Donde:P = porosidad en porcentaje del volumen total de la muestra; S = densidad real del suelo; Sa = densidad aparente del suelo. En lneas generales la porosidad vara dentro de los siguientes lmites:Suelos ligeros: 30 45% Suelos medios: 45 55% Suelos pesados: 50 65% Suelos turbosos: 75 90% CONSISTENCIALa consistencia: es la caracterstica fsica que gobierna las fuerzas de cohesin-adhesin, responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto.Dichas fuerzas dependen del contenido de humedades por esta razn que la consistencia se debe expresar en trminos de seco, hmedo y mojado.Se refiere a las fuerzas que permiten que las partculas se mantengan unidas; se puede definir como la resistencia que ofrece la masa de suelo a ser deformada o amasada.- Las fuerzas que causan la consistencia son: cohesin y adhesin.Cohesin: Esta fuerza es debida a atraccin molecular en razn, a que las partculas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atraccin de masas por las fuerzas de Van der Walls, opr otra (gavande, 1976) Adems de estas fuerzas, otros factores tales como compuestos orgnicos, carbonatos de calcio y xidos de hierro y aluminio, son agentes que integran el mantenimiento conjunto de las partculas.La cohesin, entonces es la atraccin entre partculas de la misma naturaleza.Adhesin: Se debe a la tensin superficial que se presenta entre las partculas de suelo y las molculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua aumenta, excesivamente, la adhesin tiende a disminuir. El efecto de la adhesin es mantener unidas las partculas por lo cual depende de la proporcin Agua/Aire.De acuerdo a lo anteriormente expuesto se puede afirmar que la consistencia del suelo posee dos puntos mximos; uno cuando est en estado seco debido a cohesin y otro cuando hmedo que depende de la adhesin.Limite Plstico: Se puede llamar una tira cilndrica cuya finalidad es hacer una pasta de suelo con agua luego es amasada hasta crear o formar un cilindro de 10cm x 0.5cm el grosor.13