Pontificia Universidad Católica del Ecuador

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1 1. DATOS INFORMATIVOS: MATERIA O MÓDULO: Mecánica de Suelos II CÓDIGO: CARRERA: NIVEL: Ingeniería Civil VI No. CRÉDITOS: 6 CRÉDITOS TEORÍA: 4 CRÉDITOS PRÁCTICA: 2 SEMESTRE / AÑO ACADÉMICO: II Semestre PROFESOR: Nombre: Grado académico o título profesional: Breve indicación de la línea de actividad académica: Indicación de horario de atención a estudiantes: Correo electrónico: Teléfono: Juan Carlos Montero Máster en Mecánica del Suelo e Ingeniería de Cimentaciones, Especialista Superior en Dirección de Empresas Especialidad Finanzas Magíster en Dirección de Empresas Ingeniero Civil Estudio de la Mecánica de Suelos aplicada a las obras de Ingeniaría de Cimentaciones. Martes 14 a 16 y Miércoles de 7 a 9 am y Jueves 11 a 12:30 jmontero@puce.edu.ec ; jcmonterop@gmail.com ext: 1191 ; / Cel: / DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA: El Curso comprende el estudio de varios temas de aplicación profesional: Exploración y muestreo de suelos, Compresibilidad y expansibilidad, Distribución de presiones, Análisis de asentamientos, Empuje de tierras, Capacidad de carga, Estabilidad de taludes y elaboración de informes técnicos. 1

2 3. OBJETIVO GENERAL: Conocimiento de los suelos de cimentación y aplicación de las propiedades físico - mecánicas de los suelos a problemas de cimentaciones y obras de tierra. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Al final del curso, los estudiantes estarán en capacidad de: Calcular los asentamiento que tendrá una obra civil, sujeta a diferentes tipos de carga Determinar la distribución de presiones al interior de un suelo de cimentación Calcular las presiones sobre estructuras de retención y pre dimensionar las mismas Determinar la capacidad de carga de cimentaciones superficiales Interpretar y elaborar Informes de Mecánica de Suelos para cimentaciones 5. CONTENIDOS CAPITULO 1.- COMPRESIBILIDAD 1.1 Introducción Deformación Elástica Deformación Plástica Deformación Compresible (Compresibilidad del suelo) Consolidación Compactación Clases de Consolidación Analogía del Resorte y el Agua 1.2 Estudio de la consolidación del suelo en el laboratorio Curva de Compresibilidad Efecto de la Alteración de Muestras de Arcillas Coeficiente de Compresibilidad Índice de Compresibilidad Coeficiente de Compresibilidad Volumétrica m v Presión de Preconsolidación Determinación de la Curva de Compresibilidad IN SITU Fórmulas empíricas para el cálculo de Cc Determinación de la Curva de Compresibilidad IN SITU Grado o porcentaje de consolidación Cálculo del Coeficiente de Consolidación C v Cálculo del Coeficiente de Permeabilidad Estimación del tiempo t necesario para un grado de consolidación dado Consolidación Secundaria Velocidad de la Consolidación Asentamientos por consolidación primaria y secundaria Problemas de aplicación CAPITULO 2.- EXPLORACION Y MUESTREO DE SUELOS 2

3 2.1 Introducción 2.2 Porqué? Seguridad Economía 2.3 Cuándo? En qué etapa? Anteproyecto Proyecto definitivo Aceptable: una etapa Inadecuado 2.4 Cómo? Perforaciones Muestreo Sondeos Ensayos in situ Ensayos de laboratorio 2.5 Dónde? Obligatoriedad del estudio Estructuras de gran peso Estructuras que no deben presentar asentamientos Estructuras críticas Suelos difíciles 2.6 Cuánto? Número, profundidad y espaciamiento de sondeos Caso 1.- edificios Caso 2.- muros, túneles, cortes, rellenos 2.7 Costo 2.8 Métodos directos Excavaciones a cielo abierto, Pozos y Trincheras Barrenos Manuales Sondeos a Percusión o Rotación 2.9 Métodos semidirectos Penetración Dinámica Ensayos de penetración estándar Prueba de veleta de bolsillo e in situ 2.10 Muestreo inalterado Tubo shelby Shelby a pistón Denison 2.11 Perforaciones en aluvial, coluvial 2.12 Perforación en roca 2.13 Métodos geofísicos Método de sísmica de refracción Método de la resistividad eléctrica CAPITULO 3.- EXPANSIBILIDAD 3.1 Introducción 3.2 Zona activa Mecanismos que originan el hinchamiento Magnitud total de la expansión depende Parámetros utilizados para identificar a los suelos expansivos 3.3 Medición de la expansión den el laboratorio Prueba de la presión de expansión o expansión controlada Expansión libre Prueba del índice modificado de expansión libre 3

4 Potencial de expansión Lambe 3.4 Consideraciones de cimentación para suelos expansivos Procedimientos CAPITULO 4.- DISTRIBUCION DE PRESIONES 4.1 Introducción 4.2 Distribución de presiones bajo una carga concentrada 4.3 Distribución de presiones bajo una carga lineal de longitud finita Carga lineal de longitud semi-infinita Carga lineal de longitud infinita 4.4 Distribución de presiones bajo una carga rectangular de longitud infinita 4.5 Distribución de presiones bajo una carga rectangular uniforme Bajo la esquina de una superficie rectangular uniformemente cargada 5Método práctico o método 1:2 4.6 Distribución de presiones bajo el centro de una área circular uniformemente cargada 4.7 Distribución de presiones bajo una superficie irregular uniformemente cargada (carta de Newmark) 4.8 Distribución de presiones para otras condiciones de carga de interés práctico Bajo una carga triangular de longitud infinita (triángulo isósceles) Bajo una carga triangular de longitud infinita (triángulo escaleno) Bajo una carga triangular de longitud finita (triángulo rectángulo) Bajo una carga trapezoidal de longitud infinita CAPITULO 5.- ANALISIS DE ASENTAMIENTOS PARA SUELOS GRANULARES 5.1 Introducción 5.2 Asentamiento inmediato o elástico Asentamiento Inmediato (Coeficientes de Influencia de Terzaghi 1943) Asentamiento Inmediato (Coeficientes de Influencia de Jambu, Bjerrum y Kjaernsli). 5.3 Asentamiento inmediato en suelos granulares Métodos basados en el Cone Penetrometer Test. (Cono Holandés C.P.T.) Métodos basados en el Standard Penetration Test (S.P.T.) Métodos basados en el Plate Bearing Test (Prueba de Placa o de Carga Directa) CAPITULO 6.- EMPUJE DE TIERRAS 6.1 Introducción Tipo de muros 6.2 Estados de equilibrio plástico Presión de tierra en reposo (suelo seco) Presión de tierra para un suelo parcialmente sumergido 6.3 Teoría de Rankine de las presiones de tierra activa y pasiva Estado activo de Rankine Estado pasivo de Rankine Aplicación de la Teoría de Rankine a muros de respaldo vertical, relleno de superficie inclinada constituido pos suelos puramente friccionantes Aplicación de la Teoría de Rankine a muros de respaldo vertical, relleno de superficie horizontal constituido pos suelos puramente cohesivos 4

5 Aplicación de la Teoría de Rankine a muros de respaldo vertical, relleno de superficie horizontal constituido pos suelos cohesivo-friccionantes 6.4 Teoría de Coulomb para suelos friccionantes 6.5 Método gráfico de Culmann (suelos friccionantes) 6.6 Condiciones de estabilidad para muros de contención Factor de seguridad al volcamiento Factor de seguridad al deslizamiento Factor de seguridad a la rotura del suelo de fundación 6.7 Tipos de muros de contención Muros a gravedad Muros a semi-gravedad Muros en ménsula o cantiléver Muros con contrafuertes 6.8 Dimensiones de pre-diseño para muros de contención CAPITULO 7.- CAPACIDAD DE CARGA 7.1 Introducción 7.2 Factores que determinan el tipo de cimentación 7.3 Clasificación de las cimentaciones Cimentaciones superficiales Cimentaciones profundas 7.4 Análisis de capacidad de carga Teorías de capacidad de carga Teoría de capacidad de carga de Terzaghi Teoría de Terzaghi para suelos puramente cohesivos Teoría de Skempton para suelos puramente cohesivos Generalización de la Teoría de Terzaghi para cualquier tipo de cimiento superficial 7.5 Factores de seguridad Falla por corte Falla por asentamiento CAPITULO 8.- ELABORACION DE INFORMES Objetivo Análisis del problema Recopilación de la información Análisis de resultados Elaboración del Informe, conclusiones y recomendaciones 6. METODOLOGÍA, RECURSOS: El Curso se desarrolla a través de clases magistrales donde se presentan los principios fundamentales y se proponen ejercicios de aplicación de casos reales del ejercicio profesional. Las clases se soportan con la utilización de medios audiovisuales (Computadora, Infocus) y material didáctico preparado por el docente. 5

6 Asignatura: Mecánica de Suelos II Organización Docente Semanal SEMANA (1-17) N de horas de clases teóricas ACTIVIDADES DE INTERACCIÓN DOCENTE - ESTUDIANTES (HORAS PRESENCIALES) N de horas de clases prácticas, laboratorios, N de horas de tutorías especializadas TRABAJO AUTÓNOMO DEL ESTUDIANTE (HORAS NO PRESENCIALES) ACTIVIDADES (Descripción) N de horas EVALUACIONES TEMAS A TRATAR (N del tema, unidad, o capítulo descritos en Contenidos) 1 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Compresibilidad 2 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Compresibilidad 3 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Compresibilidad 4 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Prueba 1 Exploración y Muestreo 5 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Examen 1 Exploración y Muestreo 6 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Expansibilidad 7 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Expansibilidad 8 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Distribución de Presiones 9 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Distribución de Presiones 10 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Prueba 2 Distribución de Presiones 11 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Examen 2 Asentamientos suelos gran 12 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Empuje de Tierras 13 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Empuje de Tierras 14 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Capacidad de Carga 15 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Capacidad de Carga 16 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Estabilidad de Taludes 17 semana 4 Lectura de Textos y Resolución de Problemas 4 Prueba 3 Elaboración de Informes 18 semana EXÁMENES 6

7 7. EVALUACIÓN: CRONOGRAMA DE EVALUACIONES: Prueba 1 lunes 06 de Febrero del 2012 Examen 1 lunes 13 de Febrero del 2012 Prueba 2 lunes 19 de Marzo del 2012 Examen 2 lunes 26 de Marzo del 2012 Prueba 3 lunes 07 de Mayo del 2012 Examen 3 lunes 14 de Mayo del 2012 SISTEMA DE CALIFICACIÓN (puntaje asignado a pruebas parciales): Primera y segunda nota: Prueba teórica 2,5 puntos Examen práctico 6,5 puntos Total Teoría 9,0 puntos Total Laboratorio 6,0 puntos Total Materia 15,0 puntos Tercera nota: Prueba teórica 4,0 puntos Examen práctico 8,0 puntos Total Teoría 12,0 puntos Total Laboratorio 8,0 puntos Total Materia 20,0 puntos FECHA DE ENTREGA DE CALIFICACIONES EN SECRETARÍA: NOTA FECHA 1 Lunes 20 de Febrero del Lunes 02 de Abril del Lunes 21 de Mayo del BIBLIOGRAFÍA: Textos de Referencia: Braja M. Das, Principles of Foundation Engineering, Segunda Edición Mecánica de Suelos Tomo I, II, y III Fundamentos de la Mecánica de Suelos, Juárez Badillo- Rico Rodríguez Propiedades Geofísicas de los Suelos Joseph E. Bowles Mecánica de Suelos, T. William Lambe Robert V. Whitman, Instituto Tecnológico de Massachusetts Mecánica de Suelos de Alfonso Rico Rodríguez Mecánica de Suelos Dr. Karl Von Terzaghi 7

8 Soil Mechanics, R. F. CRAIG, and Lecturer in Civil Engineering, University of Dundee Geotécnia y Cimientos, Mecánica del Suelo y de las Rocas, Primera parte y segunda parte, J.A. Jiménez Salas Tesis de grado Investigación de las Propiedades Indices y Mecánicas de los Suelos Lateríticos de la Zona de Santo Domingo de los Colorados, realizado por: Montero P., Juan Carlos, Peñaherrera Julio Técnicas de Campo y Laboratorio utilizadas para la determinación del CBR en suelos Lateríticos del Occidente de la Provincia de Pichincha, y su influencia en el diseño de pavimentos flexibles, realizado por: Galárraga Mario, Marín Mauricio Análisis de Alternativas para cimentación sobre suelos blandos orgánicos, Proyecto Club Casa Blanca, realizado por: Landázuri César, Peñaherrera Alejandro Cimentaciones sobre pilotes, realizado por: Andino Carlos, Jurado Mario Análisis y Evaluación del comportamiento del adoquín, en varias calles de poblaciones adoquinadas en el Ecuador, realizado por: Guachamín Vinicio, Terán Ivan Ensayos de Cono de Penetración Dinámica DCP, McBride Z., Fernando Textos Recomendados: Braja M. Das, Principles of Foundation Engineering, Segunda Edición Geotécnia y Cimientos, Mecánica del Suelo y de las Rocas, Primera parte y segunda parte, J.A. Jiménez Salas Mecánica de Suelos Tomo I, II, y III Fundamentos de la Mecánica de Suelos, Juárez Badillo- Rico Rodríguez Mecánica de Suelos Dr. Karl Von Terzaghi Tesis de Grado recomendadas para consulta: Análisis de Alternativas para cimentación sobre suelos blandos orgánicos, Proyecto Club Casa Blanca Cimentaciones sobre pilotes Técnicas de Campo y Laboratorio utilizadas para la determinación del CBR en suelos Lateríticos del Occidente de la Provincia de Pichincha, y su influencia en el diseño de pavimentos flexibles Aprobado: Por el Consejo de Escuela f) Director de Escuela fecha: Quito, 07 de Diciembre 2011 Por el Consejo de Facultad f) Decano fecha: 8