introduccion ala geotecnia

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

Introduccion a la Ingenieria

Geotecnica

Curso: Mecanica

de Suelos I

reservorio

Nucleo

arcilla

shell

suelo

ALFARO SIVA

Ing. Roberto Alfaro Alejo

1

Alfaro Budhu

Logros de Aprendizaje del Curso

UNIDAD I

LOGROS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD: Explica el origen y formación de

suelos, aplica en diversos proyectos y analiza las relaciones de fase.

Interpreta en base a las características de distribución de tamaño de

granos, plasticidad y otras, clasifica los suelos utilizando métodos

como el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos y AASHTO.

UNIDAD II

LOGROS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD: Utiliza los metodos de

mejoramiento de densificacion del suelo como la compactacion,

encuentra la densidad maxima de laboratorio y la densidad de

campo. Evalua la permeabilidad de un suelo, conoce el gradiente

hidraulico critico de un suelo.

ALFARO Copyright 2020

Ing. Roberto Alfaro

2

Alfaro Budhu

Cómo revisaremos los temas a DISTANCIA,

a causa del COVID-19?

Paso1: Leer la introducción sobre generalidades de la mecánica de suelos,

relaciones de fase, clasificación de suelos (libro Das, otros)

Paso 2: Revisar la presentación con detalle y si es necesario repasarla varias

veces

Paso 3: Ver los videos que le iré subiendo en youtube sobre el tema de

introducción, formación de suelo, relaciones de fase, clasificación de suelos y

verlos en el orden que iré indicando

Paso 4: Durante el seguimiento de todo este tema, les sugiero que se apoyen

el libro “Fundamentos de Ingeniería Geotécnica” por Braja Das: Excelente

libro disponible en el aula virtual

Evaluación de cada Tema (1) Un Cuestionario (2) Un examen Parcial (3)

análisis de artículos y/o tareas escalonadas

En esta ocasión la entrega de estos documentos será individual a través del

Aula Virtual Moodle de la UNAP


4

Alfaro Budhu

Generalidades Curso

1. Permeabilidad

Permeabilidad a traves de suelos estratificados.

Filtracion,

Condiciones “Quick” sand,

Diseño de filtros.


Unidad I

5

Alfaro Budhu

Contenido del Curso: Teoria

1. Introducción, Formación de Suelos

Definicion, Historia, Aplicaciones

Origen del Suelo

Minerales de Arcilla

2. Relaciones de Fase

Relaciones de Gravimetricas y Volumetricas

Relacion de Vacios, Porosidad, Contenido de

Humedad

Densidad Relativa

Relaciones entre peso unitario, relación de

vacios, contenido de humedad y gravedad

especifica


Unidad I

6

Alfaro Budhu


3. Distribución de Tamaño de Partículas

Analisis Mecanico por tamizado

Curva de distribución de tamaño de partículas

Analisis Mecanico por hidrómetro

Forma de partículas

4. Estado Físico de los Suelos

Consistencia del Suelo

Limite de Atterberg

Carta de Plasticidad

Estructura de Suelo


Unidad II

7

Alfaro Budhu


5. Clasificacion de Suelos

Sistema de Clasificacion de Suelos

Sistema de Clasificacion Unificado de

Suelos, SUCS

Sistema de Clasificacion AASHTO

6. Compactacion

Metodo Proctor

Ensayo de densidad de campo

Tecnicas de Mejoramiento de Suelo


Unidad II

8

Alfaro Budhu


7. Permeabilidad e Infiltración

Esfuerzo efectivo, esfuerzo total y

presión de poro

Ecuacion de Bernoulli

Ley de Darcy

Conductividad Hidraulica (Suelos Finos y

Granulares)

Ensayos de permeabilidad de

Laboratorio.


Alfaro Budhu

Contenido del Curso: Laboratorio

Introducción

Recolección de Muestras en Campo

Contenido de Humedad

Gravedad Específica de Solidos de Suelo

Límites de Consistencia

Distribución de Tamaño de Granos por Tamizado.

Distribución de Tamaño de Granos por

Hidrómetro

Clasificación de Suelos: SUCS y AASHTO

Compactación de Suelos: Proctor y Densidad de

Campo


Alfaro Budhu

Referencias

.


Alfaro Budhu

Definiciones:

SUELO

Para propositos de Ingenieria, el suelo es definido como

el agregado no cementado de granos minerales y

materia organica en descomposicion (particulas solidas)

con liquido y gas en los espacios vacios entre las

particulas solidas. El suelo es usado como material de

construccion en diversos proyectos de ingenieria

Agricola, y como apoyo estructural de cimentaciones.

Por lo tanto, los ingenieros Agricolas deben estudiar las

propiedades del suelo, tales como su origen, distribución

de tamaño de grano, la capacidad de drenar el agua,

compresibilidad, resistencia al corte, y la capacidad

portante.


Ing. Roberto Alfaro

11

Alfaro Budhu

Definiciones :

MECANICA DE SUELOS:

Es la rama de la ciencia que se ocupa del estudio de las

propiedades físicas del suelo y el comportamiento de las

masas de suelo sometidos a diversos tipos de fuerzas.

INGENIERÍA GEOTÉCNICA

La ingeniería geotécnica es la subdisciplina de la

ingeniería que involucra materiales naturales

encontrados cerca de la superficie de la Tierra. En

sentido general, incluye la aplicación de los principios

fundamentales de la mecánica de suelos y de la

mecánica de rocas al diseño de cimentaciones,

estructuras de retención, y estructuras de tierra. (Das

2010)


Ing. Roberto Alfaro

12

Alfaro Budhu

Geologia; Rocas

Formacion Suelos,

Depositos de Suelo

Mineralogia y

Estructura de Suelo

Caracterizacion

Ingenieril de Suelos

Clasificacion de

Suelos

Sitio de Exploración

Relaciones de Fase

Permeabilidad de

Suelos, Filtracion

Esfuerzos en

Masas de Suelo

Comportamiento

Esfuerzo Deformacion

Consolidacion Suelos


Resistencia

Cortante Suelos

Ing. Roberto Alfaro

13

Alfaro Budhu

Ingenieria Geotecnica:

Una Perspectiva Historica

Antes de 1700’s

No hay enfoque teorico para la practica de la

ingenieria geotecnica (construccion de presas,

diques, carreteras, monumentos)

1700’s

Coulomb 1776 Teoria de presion lateral de tierras,

Mohr 1790 -Coulomb resistencia cortante

1800’s

Henry D’Arcy 1856 : Ley de Darcy para flujo a

traves de suelos

Rankine 1857 teoria de presion lateral de tierras


Ing. Roberto Alfaro

14

Alfaro Budhu



1900’s

Atterberg (Suecia): Limites de

Consistencia 1914-1922

Karl Terzaghi (Austria): 1883-1963

• Erdbaumechanik 1925

• Concepto de Esfuerzo Efectivo

• Teoria de Capacidad Portante

• Teoria de Consolidacion

• Enseñanza en MIT (1925-1929)

• Enseñanza en Harvard (1938 y posterior)


Ing. Roberto Alfaro

15

Alfaro Budhu

Karl Terzaghi en Harvard, 1940


Ing. Roberto Alfaro

16

Alfaro Budhu



1900’s

Arthur Casagrande (Austria)

• Viene a US en 1926 on an RA offer from

Terzaghi

• Proyectos de Investigación auspiciados por

Bureau of Public Roads

• Estudio bajo Terzaghi en MIT

• Luego de terminar Ph.D en MIT Casagrande

inicio el Programa de Ingenieria Geotecnica en

Harvard

• Plasticidad y Clasificacion de Suelos 1932 Ing. Roberto Alfaro


17

Alfaro Budhu

Arthur Casagrande


Ing. Roberto Alfaro

18

19

Alfaro Budhu

Proyecto Geotecnico Tipico

Laboratorio-Geo

~ para ensayo

Propiedad suelo

Diseño Gabinete

~ para analisis&diseño


Lugar construccion

21

Alfaro Budhu

Aplicaciones Geotecnicas

~ Aplicaciones en Ingenieria Geotecnica incluyen

cimentaciones, muros de contencion, presas,

tablestacas, excavaciones apuntaladas, suelos

reforzados, estabilidad de taludes, y mejoramiento

del terreno.

.

terreno


22

Alfaro Budhu

Cimentaciones Superficiales

~ para transferir cargas de edificios al terreno

subyacente

~ mayormente para suelos firmes o cargas ligeras

Terreno

firme


Fondo de roca

Alfaro Budhu

Cimentaciones Superficiales


24

Cimentaciones Profundas

Alfaro Budhu

para transferir cargas de edificios al terreno

subyacente

~ mayormente para suelos debileso cargas pesadas

Suelo debil

P

I

L

O

T

E


Fondo de roca

25

Alfaro Budhu

Cimentaciones Profundas


Pilotes de Madera hincados, Carretera

26

Alfaro Budhu

Muros de Contencion

~ para retener suelos puestos lateralmente

Muro de

Contencion

Carro

Tren


27

Alfaro Budhu

Presas de Tierra

~ para retencion de agua

reservorio

Nucleo

arcilla

shell

suelo


28

Alfaro Budhu

Presas de Concreto

reservorio

Presa de

concreto

suelo


29

Alfaro Budhu

Presas de Concreto

Presa Tres Gargantas, Hong Kong


30

Alfaro Budhu

Presas de Concreto


31

Alfaro Budhu

Movimiento de Tierras

~ preparacion del terreno antes de la

construccion


Carreteras, Canales

32

Alfaro Budhu

Geofabricados

~ usado para refuerzo, separacion, filtracion y

drenaje en carreteras, muros de contencion,

terraplenes…


Geofabricados usados en Carreteras

33

Alfaro Budhu

Muros de Tierra Reforzada

~ usando geofabricados para reforzar el suelo


34

Alfaro Budhu

Anclaje de Suelos

~ barras de acero y lechada colocadas en los

agujeros perforados en las paredes


35

Alfaro Budhu

Tablestacas

~ láminas de acero entrelazadas o madera

clavadas en el suelo, formando una lámina

continua

almacen

barco

tablestaca


36

Alfaro Budhu

Tablestacas

~ resiste presiones laterales de tierra

~ usado en excavaciones, estructuras frente al

mar, ..


37

Alfaro Budhu

Tablestacas

~ usado en trabajos temporales


38

Alfaro Budhu

Tablestacas

~ secciones de

enclavamiento


39

Alfaro Budhu

Ataguía

~ muros de tablestacas que encierra un área,

para evitar la filtración de agua


40

Alfaro Budhu

Deslizamientos


41

Alfaro Budhu

Shoring - Apuntalamiento

apuntalar y apoyar las paredes expuestas a

resistir las presiones laterales tierra


42

Alfaro Budhu

Mejora de Terreno


Rodillo Liso Vibratorio

43

Alfaro Budhu

Mejora de Terreno

Grandes pesos caidos

desde 25 m, compactan

el terreno.


Crateres formados en compactacion

44

Alfaro Budhu

Geotecnia Ambiental

Disposicion de Residuos en Rellenos Sanitarios


45

Alfaro Budhu

Instrumentacion

~ para monitorear el comportamiento del

terreno y las estructuras soportadas

~ para medir cargas, presiones,

deformaciones, desplazamientos,…


Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos

~ Antes de cualquier diseño o construccion, es necesario entender las

condiciones del suelo en el sitio. Figura de la diapositiva siguiente muestra

varios tipos de ensayos, siendo el mas simple una calicata usando una pala,

pico o retroexcavadora, esto nos da una clara idea de lo que sobreyace

debajo del terreno. Pero sólo hasta una profundidad de 5 m o menos.

Pudiendo mostrarse los diferentes estratos. Y las muestras pueden ser

tomadas desde estas calicatas para ser estudiadas en el laboratorio.

Las siguientes figuras tambien muestran ensayos de carga de placa,

ensayos presurimetros,

Ensayos de penetracion tales como el ensayo de penetracion estandar SPT,

ensayo de penetracion de cono CPT, ensayo de penetracion ligera.

Punzando dentro del terreno, la resistencia a la penetracion es medida. La

resistencia a la penetracion puede ser usada para identificar el tipo de suelo

y estimar la resistencia y rigidez del suelo

Ensayos de Perforacion profunda.

Ensayos geofisicos (refraccion sismica), usado con ondas sismicas


Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos

Por que varia tanto el suelo, en tan

solo unos metros?

La incertidumbre en la prospección e

interpretación geotécnica.


No hay cálculos verdaderos dignos de confianza, solo

interpretaciones con mayor o menor grado de incertidumbre y

confiabilidad

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos


Metodos de Analisis de Propiedades de Suelos

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos

Calicata para Construccion

de un Reservorio


Metodos de Analisis de Propiedades de Suelos

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos

Ensayo de Veleta de Corte Ensayo de Penetracion Standard SPT

Mas Ensayos de Campo


51

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos


Ensayo Triaxial en la Muestra de Suelo en Laboratorio

52

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos


Variedad de Dispositivos de Ensayos de Campo

53

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos

Estribo Izquierdo Puente

Conduriri, Puno


Ensayo SPT

54

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos

Defensas Ribereñas Rio

Ramis

Ensayo Penetracion Ligera DPL


55

Alfaro Budhu

Ensayos de Suelos

Defensas Ribereñas Rio

Ramis

Ensayo Densidad de Campo por el

Metodo de Cono de Arena


56

Alfaro Budhu

Tipicos Factores de Seguridad

Tipo de Diseño

Factor de

Seguridad

Probabilidad de

Falla

Mov. Tierras 1.3-1.5 1/500

Estructuras de

Contencion

1.5-2.0 1/1500

Fundaciones 2.0-3.0 1/5000


Grandes Contribuidores al desarrollo de

la Ingenieria Geotecnica

Karl Terzaghi

1883-1963

C.A.Coulomb

1736-1806

WJM Rankine

1820-1872 A.Casagrande

1902-1981

Profesor en la UNI –

L. Bjerrum

1918-1973

A.W.Skempton

1914-

G.F.Sowers

1921-1996

Dr. Jorge Alva

1948-

Hitos en la Ingenieria Geotecnica

Alfaro Budhu

La verdad oculta

El trabajo que hacen los

ingenieros geotécnicos

es a menudo invisible

una vez que se

completa la

construcción.

Estas maravillosas

estructuras no nos

honrarían con su

ingeniería y belleza

arquitectónica si sus

cimientos (invisibles) no

estuvieran diseñados

satisfactoriamente

C

A

A. Willis towers B: Empire State building C: Taj Mahal

D: Hoover dam E: Burj Khalifa, Dubai

B

D

E


61

Alfaro Budhu

Monumentos

y….


62

Alfaro Budhu

Presa de Tierra

y….Concreto


63

Alfaro Budhu

Bocatoma Canteria - Puno

y….mas


65

Alfaro Budhu

Geotecnia en la FIA UNAP

IA2005

Mecanica de Suelos I

IA3002

Mecanica de Suelos II

IA4001

Diseño de Estructuras

Hidraulicas, Presas

Postgrado

MEngSc/PhD


66

Alfaro Budhu

Practicas Laboratorio-Campo

~ utilizar mandil, anteojos de seguridad

~ calzado cerrado debe ser usado en el lab


67

Alfaro Budhu

Examenes

Como?

Porque?

‣ entre 2-3, 2 horas

‣ Libro abierto

‣ Para reforzar principales puntos

‣ provee una señal de alarma

‣ forma de evaluacion


68

Alfaro Budhu

Algunas Sugerencias

Atender las lecturas.

Se necesita más tiempo para

entender de los apuntes de clase

Desarrollar una buena sensación

para el tema.

Es práctico, interesante y tiene

mucho sentido.


69

Alfaro Budhu

Algunas Sugerencias

Trabajo en Grupo


70

Alfaro Budhu

Algunas Sugerencias

No debe esperar hasta el último minuto.


introduccion ala geotecnia

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