Pontificia Universidad Católica Argentina

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1 Carrera: Ingeniería civil PROGRAMA DE MECANICA DE SUELOS 360 PLAN Ubicación en el Plan de Estudios: Tercer año. Segundo cuatrimestre. Carga Horaria: 7 horas semanales PROPUESTA PEDAGÓGICA Objetivos. El curso de Mecánica de Suelos y Fundaciones, constituye un nivel de conocimientos que se considera absolutamente ligado con la ciencia más antigua del ser humano, es decir, la ciencia de las construcciones. El propio profesor Kart Terzaghi, a quien se debe el nacimiento de la Mecánica de Suelos, expresó que en la Mecánica de Suelos caben quienes gustan de soñar con soluciones perfectas en materiales ideales y quienes se interesan mucho más en investigar las incertidumbres y complejidades de los materiales reales. En consecuencia este curso, sin descuidar los desarrollos teóricos, intenta movilizar la capacidad de decisión de los alumnos frente a los problemas que genera el complejo sistema sueloestructura. Para ello se ha diagramado el desarrollo de las clases de tal modo que se emplee todo el tiempo disponible en las tres actividades insustituibles para el alumno: Desarrollo teórico de los problemas. Formulación y resolución de problemas de gabinete que, dentro del marco básico, apuntan a situaciones de obras ejecutadas y en la medida de lo posible de obras en ejecución. Trabajos de laboratorio. Se considera que una actividad importante en el transcurso de esta asignatura es el manejo de bibliografía seleccionada, para lo cual, al pie de esta propuesta se recomiendan algunos textos. En todas las clases dictadas por la Cátedra se ponen de relieve dos puntos de capital importancia dirigidos a los jóvenes que de alguna manera entran en contacto con la profesión de ingeniero civil: La ingeniería civil es una ciencia que cumple la función social de construir para beneficio de la comunidad. Los profesionales deben practicar intensamente las conductas éticas y sobretodo, cultivar una honestidad total en sus trayectorias. OBJETIVOS GENERALES 1

2 Pontificia Universidad Católica Argentina Capacitar a los alumnos en el desarrollo de métodos y técnicas de análisis de problemas que le permitan a partir de un enunciado coloquial, poder plasmarlo en forma simbólico e interpretarlo gráficamente. Lograr que los alumnos interpreten y analicen los valores numéricos obtenidos a partir de los diversos ensayos de laboratorio a que se encuentran sometidos los distintos tipos de suelos e incorporarlos correctamente a las distintas etapas del cálculo. PROGRAMA DE ESTUDIOS DE LA ASIGNATURA UNIDAD N 1: Geología Geotécnica Personal que se encuentra ubicado en forma permanente en los campamentos habilitados y que ante un evento inminente procederá a informar la novedad de inmediato al Jefe de Zona de acuerdo al diagrama de comunicaciones del presente instructivo (anexo 1) y quienes además recibirán, por los sistemas de comunicaciones habilitados a tal fin, las instrucciones sobre las acciones y maniobras a realizar. La información que transmita deberá ser lo mas exacta posible, en forma horaria o según se le solicite para mantener actualizada la información sobre la evolución del potencial evento. Introducción a la materia, conceptos generales. Origen y formación de la tierra. UNIDAD N 2: Definición de Mecánica de suelos Concepto de suelo. Aportes de hombres precursores. Origen de los suelos. Tipos de rocas. Conjunto de partículas. Suelos de designación particular. UNIDAD N 3: Propiedades físicas Importancia práctica de las propiedades índice. Características elementales de los suelos y propiedades físicas. Forma y tamaño. Relación de peso y volumen. Relaciones volumétricas y gravimétricas. Humedad. Peso específico de los elementos constitutivos del suelo. Porosidad. Relación de vacíos. Grado de saturación. UNIDAD N 4: Clasificación Unificada de Suelos Análisis mecánico. Curva granulométrica. Coeficientes. Interpretación de resultados. Agregados de suelo. Estados de consistencia. Límites de Atterberg. Índices de plasticidad, fluidez y consistencia. Carta de Plasticidad de Casagrande. Actividad coloidal. Consistencia y sensibilidad de las arcillas. Minerales arcillosos. Estructura y consistencia. Sistemas de clasificación de suelos. Clasificación Unificada de Suelos. Sistema H.R.B. Requerimientos mínimos para una descripción adecuada de los suelos. Sedimentometría. UNIDAD N 5: Propiedades hidráulicas 2

3 Escurrimiento del agua en medios porosos. Propiedades hidráulicas de los suelos: permeabilidad. Ley de Darcy. Ensayos de laboratorio y en el terreno para determinar la permeabilidad de los suelos. Permeámetros de carga constante y de carga variable. Capilaridad. Efecto del agua sobre las tensiones internas de una masa de suelo. Presión efectiva, presión neutra y presión total. Gradiente hidráulico crítico. UNIDAD N 6: Consolidación de suelos Compresibilidad de estratos confinados. Consolidación de capas de arcilla. Método de ensayo de laboratorio utilizado para la determinación de la compresibilidad de estratos confinados. Ensayo de consolidación. Grado de exactitud de los valores obtenidos de estos ensayos. Teoría de la consolidación unidimensional. Compresión isotrópica y edométrica de arcillas. Comportamiento viscoso. Examen de tiempos y valores de asientos. UNIDAD N 7: Propiedades mecánicas Medio continuo y discontinuo. Círculo de Mohr. Tensiones y deformaciones de los suelos. Condiciones de rotura de los suelos. Resistencia al corte de suelos no cohesivos. Resistencia al corte de suelos cohesivos. Trayectorias de presiones. Teorías de rotura. Distintos métodos de ensayo de laboratorio utilizados en su determinación: Corte simple, Corte directo, Triaxiales. Relación de vacíos crítica de Casagrande en arenas. Investigaciones de Rendulic y Hvroslev en arcillas. Dilatancia. Ruptura de granos. Efecto de las vibraciones sobre los suelos. Comportamiento bajo cargas dinámicas. Parámetros de resistencia y deformación, estáticos y dinámicos, para el cálculo mediante métodos analíticos y numéricos. UNIDAD N 8: Equilibrio Plástico de los suelos Hipótesis fundamentales. Estados de equilibrio plástico. Empuje activo. Empuje pasivo. Teoría de Coulomb. Teoría de Rankine. UNIDAD N 9: Estructuras de contención Muros rígidos de sostenimiento. Influencia de la rugosidad del muro en la forma de la superficie de deslizamiento. Punto de aplicación del empuje. Empuje pasivo en el caso de superficies de contacto rugosas. Estructuras flexibles de retención. Tablestacados. Pantallas ancladas. Empuje de tierra contra entibaciones de excavaciones a cielo abierto. Efecto de arco en los suelos. UNIDAD N 10: Estado elástico Distribución de las tensiones transmitidas a una masa semi-infinita de suelo. Presiones verticales en el suelo situado debajo de las zonas cargadas. Ecuación de Boussinesq. Soluciones para distintos diagramas de carga. Métodos para determinar la distribución de tensiones. Bulbo de tensiones. Deformaciones elásticas. Asentamientos. Teoría de reacción de la subrasante. 3

4 UNIDAD N 11: Teoría de Capacidad de carga de los suelos Capacidad de carga a rotura de los suelos. Capacidad de carga de fundaciones. Ecuación de Terzaghi. Ecuación de Brinch Hansen. Presiones de contacto. UNIDAD N 12: Compactación de suelos Compactación de suelos. Métodos de ensayo. UNIDAD N 13: Exploración del suelo Propósito y alcance de la exploración del subsuelo. Estudio de los distintos métodos utilizados para explorar el suelo y de su aplicabilidad. Obtención de muestras inalteradas; significado de los ensayos realizados sobre las mismas. Programa para la exploración del suelo. Métodos para determinar las propiedades de los suelos in situ. Empleo del Ensayo Normal de Penetración (SPT). Ensayos de carga; valor relativo de los resultados obtenidos. In Situ: SPT - CPT - VST - PMT - Lefranc - Lugeon - PLT - Sísmica - SASW - Perforaciones - GeoRadar. Instrumentación. Interpretación de un Estudio de Suelos. UNIDAD N 14: Fundaciones directas Fundaciones directas. Estudio de los criterios para determinar la carga admisible sobre el suelo. Asentamientos, estudio de sus causas y forma de predecirlos. Distintos tipos de zapatas de fundación. Zapatas continuas, aisladas, combinadas, excéntricas, etc. Platea de fundación. Capacidad de carga. Corto y largo plazo. Fundaciones rígidas y flexibles. Carga excéntrica e inclinada. Carga dinámica. Presión de contacto. UNIDAD N 15: Fundaciones indirectas Fundaciones sobre pilotes. Distintos tipos de fundaciones. Criterios para determinar la capacidad de carga. Capacidad de carga por punta y fricción. Corto y largo plazo. Arrancamiento. Grupos de pilotes. Ensayos de carga de pilotes. Fórmulas de hinca, su importancia y utilidad relativa. Asentamiento de pilotes. Fricción negativa. Carga horizontal. Pilares de fundación. UNIDAD N 16: Drenaje de suelos Napa freática, humedad de suelo y fenómenos capilares. Formas y tipos de drenaje. Cálculo de caudales de escurrimiento. Redes de filtración. Flujo confinado y no confinado. Sifonaje. Tubificación. Drenaje de excavaciones; distintos métodos, aplicabilidad y eficacia de los distintos sistemas. Subpresión. Gradiente de escape. Filtros. Drenes. Pozos. Presas de tierra. Supervisión de los embalses durante la construcción. 4

5 UNIDAD N 17: Estabilidad de taludes Estabilidad de taludes. Métodos de equilibrio límite. Teoremas estático y cinemática: Ejemplos. Métodos de las fajas. Método de Bishop. Estabilidad de diques de tierra: tipos, procedimientos constructivos, efectos de la filtración, filtros. UNIDAD N 18: Suelos especiales Normalmente consolidados y preconsolidados. Colapsables. Expansivos. Cementados. Residuales. Compactados. Sensitivos. Licuables. UNIDAD N 19: Mecánica de rocas Consideraciones geológicas. Clasificación de rocas y macizos rocosos. Anisotropía. Propiedades mecánicas e hidráulicas de los macizos de roca. Clasificación según Deere. Determinación de propiedades hidráulicas. Ensayos Lugeón. Muestreo en rocas. Túneles. Minería. Cavernas. Mejora de las propiedades de los macizos. Inyecciones. Anclajes. REGLAMENTO DE APROBACIÓN DEL CURSO Trabajos Prácticos: Los trabajos prácticos son individuales por alumno y se dividen en tres tipos: Cuestionarios. Ejercicios prácticos. Ensayos de laboratorio. Se deberán presentar los trabajos prácticos en el transcurso de los 7 días posteriores de haberse impartido el tema. El alumno que no cumpla dicho requisito tendrá ausente. En caso de existir observaciones, se establece un plazo adicional de 7 días para su reentrega. Todos los trabajos prácticos se presentarán de la siguiente manera: Carátula completa. Enunciado. Desarrollo de los ejercicios manuscritos (no se aceptarán los trabajos impresos en computadora). En original y fotocopia. Exámenes parciales: Se tomarán 2 (dos) exámenes parciales, promediando el cuatrimestre y al final del mismo, con la posibilidad de recuperar uno de ellos al final del curso. 5

6 Pontificia Universidad Católica Argentina Los exámenes se tomarán del siguiente modo: Parte teórica. Parte práctica. Se considerará aprobado aquel parcial cuya nota global supere los 4 (cuatro) puntos. El temario de cada parcial corresponderá al desarrollo de los temas teóricos, prácticos y ensayos de laboratorio vistos durante el transcurso del correspondiente cuatrimestre. Los exámenes parciales constarán en la resolución de casos, tipos de problemas, metodologías de análisis hipotéticos y reales. Condiciones de regularización: Es condición necesaria para firmar la libreta de alumno regular: Haber aprobado los dos exámenes parciales. Tener la carpeta con todos los trabajos prácticos firmados. Asistir a más del 75 % de la clases teóricas, prácticas y de laboratorio. BIBLIOGRAFÍA SELECCIONADA Soil Mechanics in Engineering Practice: Terzaghi Peck - Mesri. Ed: John Wiley & Sons ejemplar. Mecánica de Suelos (3 tomos): Juárez Badillo Rico Rodriguez. Ed. Limusa ejemplares. Mecánica de Suelos: Lambe Whitman. Geotecnia y Cimentaciones (4 tomos): Jiménez Salas Alpañes. Ed. Rueda. 1975/80. 1 ejemplar disponible de cada tomo.. La ingeniería de suelos en las vías terrestres (2 tomos): Rico Rodríguez Del Castillo. Ingeniería de Cimentaciones: Peck Hanson - Thornburn. Mecánica de Suelos: Berry Reidn. Ed. Mc. Graw Hill ejemplar. Propiedades geofísicas de los suelos: Bowles. Mecánica de Suelos en la ingeniería práctica Terzaghi, Karl. Ed. El Ateneo ejemplar. 6