“AÑO De la diversificación productiva y

del fortalecimiento de la educación”

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA:

CAPITBABABABASSBABASULO I

ESTUDIANTES : JUSTO SAUÑE Jordi Yupanqui serrano pedro

CÁTEDRA : mecánica de suelos IICATEDRÁTICO : ing. Carlos Jesús sedano

Ciclo : VI

HUANCAYO- PERU

Informe de mecánica de suelos II

(Equilibrio estatico de un suelos)

DEDICATORIA

Este trabajo está dedicado a nuestros padres y hermanos con mucho cariño por el gran esfuerzo que hacen en apoyarnos principalmente a nuestros padres por que hace que nosotros seamos mejores que ellos y ser un profesional de bien en un futuro no tan lejano.

OBJETIVOS DEL TRABAJO

o OBJETIVO GENERAL :

Conocimiento exacto del equilibrio de un suelo

o OBJETIVO ESPECIFICO:

Equilibrio de un suelo Equilibrio estático de un suelo

Relaciones fundamentales del equilibrio estático de un suelo Esfuerzo y deformación de un suelo

PRESENTACIÓN

Este trabajo concierne en equilibrio estático de un suelo relacionado a la carrera de ingeniería civil, tomarlos en cuenta es muy importante dentro de los conocimientos básicos para determinados tipos de suelos

Anteriormente no se lograba a la solución por completo de un determinado suelo por lo que fue necesario implementar nuevas técnicas en un suelo como en este caso equilibrio de un suelo

Es muy importante tener en cuenta las propiedades de un determinado suelo sabiendo a que ambiente será expuesto.

EQUILIBRIO ESTATICO DE UN SUELOEnergía potencial es la energía asociada a una masa de agua según la posición que ocupa dentro de un campo de fuerzas.

El agua del suelo está sometida a la acción de las fuerzas:

•gravitatoria (movimiento en el sentido de la gravedad).

•absorción (atracción de la superficie de las micelas por las moléculas de agua).

• Capilares (favorece la formación de meniscos en la interfaz

líquido-gas)

• Atracción entre los electrolitos de la disolución del suelo y las moléculas de agua.

Dichas partículas en su estado de máxima división constituyen partículas discretas, las cuales son aproximadamente indivisibles por las fuerzas del agua de riego y las tensiones que se generan durante el secado. Pero dichas partículas se encuentran en su estado natural formando agregados con diversos agentes cementantes y con diverso grado en la fortaleza de la cohesión que las mantiene unidas, formando agregados, también llamados Grumos, Terrones, Boronas.

FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD ESTRUCTURAL

Entre los múltiples factores que afectan la Estabilidad Estructural de los suelos tenemos en primer lugar la Distribución de Partículas por Tamaño, la cual constituye una de las características más importantes por cuanto afecta innumerables propiedades de los suelos, entre ellas: la superficie específica, la consistencia, la estructura, la porosidad, la velocidad de infiltración, la conductividad hidráulica, etc.

La distribución de partículas por tamaño, se refiere a las proporciones relativas de arenas, limos y arcillas y, también, a las partículas o fragmentos superiores a 2 mm, hasta llegar a los tamaños de gravillas y gravas o fragmentos de mayor tamaño.

Esta distribución afecta la estabilidad estructural notablemente, por cuanto condiciona la "agregabilidad" o facilidad o tendencia de las partículas a dejarse unir entre si. Para que las partículas de un suelo puedan unirse entre si, se requiere de un cierto porcentaje de partículas finas, muy finas y de tamaño arcilla. Los suelos excesivamente arenosos, y cuando su fracción

Estabilidad de taludes en suelos cohesivos

Entre las peculiaridades más “molestas” de la geotecnia destacan los suelos cohesivos, las arcillas, cuyas propiedades resistentes varían con el grado de humedad y la rapidez con la que se aplican los esfuerzos.

Son suelos conflictivos, si están muy húmedos fluyen (barro, lodo, fango…) y no son capaces de soportar esfuerzos, por el contrario, si están muy secos aguantan mucho más, pero se desmoronan y no son nada fiables. Eso por no hablar de lo distinta que puede ser su respuesta dependiendo de la rapidez de la carga, si los cargamos poco a poco se deforman mucho pero, más o menos, aguantan; sin embargo, si los cargamos de forma rápida parece que van a aguantar y, de pronto, se rompen.

No es un comportamiento tan extraño, después de todo, los humanos funcionamos igual, aguantamos menos cuando se nos acaba la paciencia y somos más o menos resistentes dependiendo de lo que hemos comido pero, analogías biológicas aparte, es indudable que, a

nivel ingenieril es mucho más fácil, cómodo y fiable trabajar con materiales cuyas propiedades se pueden considerar estables, como el hormigón o el acero.

Vayamos al grano. En su forma más simple, el factor de seguridad frente a rotura de un talud vertical, un caso muy habitual en las excavaciones, se define como:

Esta fórmula es el resultado de imponer tres condiciones o hipótesis:

Criterio de rotura de Mohr-Coulomb. Rotura a lo largo de un plano, es decir, que se “desgaja” y desliza toda una cuña de

material. Y que la rotura se supera en todos los puntos al mismo tiempo.

Ninguna de las tres condiciones se cumple en la realidad pero el modelo es lo bastante aproximado para comentar un par de cosas relativas a los materiales cohesivos, las arcillas: 1) A corto plazo, una arcilla saturada normalmente consolidada tiene un ángulo de rozamiento nulo, por lo que la expresión quedará como:

Si ahora buscamos un factor de seguridad estricto F=1, obtendríamos una altura crítica para el talud de:

Esta sería la máxima altura que podría mantener el talud sin deslizar, con un factor de seguridad estricto F=1.

2) A largo plazo, pasado el tiempo, esa misma arcilla saturada normalmente consolidada presentará una cohesión efectiva nula (c’=0), con lo que, aplicando la misma fórmula, se obtendría un factor de seguridad F=0, es decir, que el talud se caería.

Se trata de dos casos extremos y teóricos, en realidad la superficie de rotura no suele ser recta sino curva (circular o en espiral logarítmica), con lo que la altura crítica a corto plazo Hc oscila entre:

Pero la cuestión más importante sigue ahí, a largo plazo, una arcilla saturada normalmente consolidada es incapaz de mantener un talud vertical , o como también se suele decir “ los taludes en arcilla se caen con el tiempo “ . Nos guste o no, un talud perfectamente estable en el momento de excavar puede no serlo minutos, días, o meses después, cuando ya todos nos hemos olvidado, el típico “pues llevaba ahí toda la vida y nunca había pasado nada”, y eso no es algo imprevisible, se sabe muy bien y desde hace muchos años, y por eso las normativas obligan a entibar las excavaciones y a tomar factores de seguridad elevados, pero claro… eso cuesta dinero y, si nadie mira… pues eso, que así nos va.

Esfuerzos y Deformaciones en los Suelos.

Cuando un material es sujeto a esfuerzos, este responde con deformaciones. Entonces es necesario trazar una historia de los cambios entre los esfuerzos y las deformaciones y así obtener una curva esfuerzo-deformación.

El ingeniero debe comprobar que las deformaciones producidas en el suelo al aplicar las cargas exteriores son menores a la deformación admisible y así asegurar la estabilidad del suelo. Para esto el ingeniero debe obtener la curva esfuerzo deformación del suelo.

El grado de deformación producido por un esfuerzo dependerá de la composición, relación de vacíos, historia del esfuerzo, y forma en que se apliquen los nuevos esfuerzos. Para poder hallar la deformación de un suelo muchas veces es mejor medir directamente las deformaciones producidas en un ensayo de laboratorio bajo los esfuerzos que existirán en el terreno real. En otros casos, suele ser muy útil recurrir a conceptos y formulas de la teoría de elasticidad.

Con este fin se han desarrollado ensayos y descripciones matemáticas que parten de las teorías clásicas de la elasticidad y plasticidad. Sin embargo, los suelos se diferencian mucho de otros materiales, debido a su naturaleza porosa y compuesta de partículas. El comportamiento de un material perfectamente elástico solo depende de sus condiciones inicial y final, independientemente del camino que tomen durante el cargado o descargado, esto debido a que presentan un comportamiento lineal. En cambio los suelos no solo depende de su condición inicial y final sino además del camino durante el cargado o descargado y de la historia previa al cargado o descargado.

Retroceso y degradación del suelo

El retroceso y la degradación del suelo son dos procesos evolutivos regresivos asociados al desequilibrio de un suelo estable. El retroceso es causado fundamentalmente por la erosión y corresponde al

fenómeno por el cual el suelo se revierte al estado original (por ejemplo, suelo desnudo). La degradación es una evolución, diferente a la natural, relacionada con el clima local y la vegetación. Es debida al reemplazo de la vegetación primitiva por vegetación secundaria. Este cambio modifica la cantidad y composición del humus, e impacta en la formación del suelo. Está directamente relacionado a la actividad antrópica.

º

Esfuerzo

El esfuerzo es la fuerza aplicada sobre un área determinada:

Esfuerzo = F/A

Unidades de medida del esfuerzo son [Pa] Pascal; Bar; entre otras. El esfuerzo se divide a su vez

en: Esfuerzo Normal y Esfuerzo Tangencial (o de Cizalle). En casos más complicados de carga

debemos considerar también el Esfuerzo de tensión en vez de la compresión.

La geometría es la rama de las matemáticas que estudia las formas de los objetos individuales,

las relaciones especiales entre varios objetos y las propiedades del espacio circundante. La

geometría no se limita al estudio de las superficies.

Deformación

Cambio en forma, tamaño y localización de una roca a causa de la presión aplicada en ella.

Las rocas pueden deformarse de tres maneras:

Elástico: El cuerpo de roca se deforma cuando se lo somete a un esfuerzo pero vuelve a

su posición original cuando este cesa.

Si supera el límite de elasticidad, la roca puede presentar deformación:

Frágil: El cuerpo de roca se deforma observándose a simple vista fracturas en la roca.

Dúctil: El cuerpo rocoso se deforma sin que se aprecien a simple vista fracturas del

bloque de roca.

No existe un límite neto entre la deformación frágil y dúctil, sino más bien una zona de

transición. Generalmente coincide con la escala de observación, encontrándose

deformaciones frágiles, a escala regional, y dúctiles, a escala local, aunque es una

norma que no se puede generalizar.

Las fuerzas que producen deformación en la corteza son: verticales (producidas tanto

por gravedad como por material ascendente del manto) y tangenciales (producto del

movimiento y acomodación de esfuerzos en los bordes de las placas tectónicas).

Estructuras

Ejemplos de estructuras geológicas son:

Fallas  geológicas, son fracturas que separan bloques con movimiento relativo entre ellos.

Según este movimiento se clasifican genéticamente como:

Fallas de salto en dirección: son en general sub-verticales, y separan bloques que se

desplazan lateralmente. Según sea el sentido relativo de desplazamimiento se dividen en

dextrosas (el bloque se mueve hacia la derecha) o sinestrosas (el bloque se mueve hacia

la izquierda), tomando como criterio el bloque del observador y deslizando el contrario.

También se conocen como fallas transcurrentes, pero este termino se usa cuando la falla

tiene escala regional.

Fallas de salto en buzamiento: separan bloques que se desplazan verticalmente. Dentro

de las fallas de salto en buzamiento podemos encontrar, fallas normales o directas

cuando el bloque superior se mueve hacia abajo.Son fallas generalmente asociadas a

extensión. Y fallas inversas cuando el bloque superior se mueve hacia arriba. al contrario

que las anteriores se asocian a compresión, con el consiguiente acortamiento del

sistema. Dentro de la clasificación de falla normal e inversa podemos encontrar las de

alto y bajo ángulo. A las fallas inversas de bajo ángulo se les llama

también cabalgamiento.

Fallas oblicuas en las que hay una componente de salto en dirección y otra de salto en

buzamiento.

Diaclasas : Son fracturas no visibles a simple vista. La diferencia entre falla y diaclasa

reside en la escala de observación, ya que una falla a escala local puede resultar una

diaclasa a escala regional. Un buen criterio es la búsqueda de los ornamentos típicos de

una diaclasa como son la estructura plumosa, las nervaduras y la orla. Existen tres tipos

de diaclasas:

Modo I: de abertura, por extensión, con un leve espaciamiento.

Modo II: de desplazamiento paralelo.

Modo III: de tijera.

Pliegues : Son estructuras de deformación producto generalmente de esfuerzos

compresivos. Se producen cuando las rocas se pliegan en condiciones de presión y

temperatura altas, lo que les confiere la ductilidad necesaria para que se generen los

pliegues.

Foliaciones : Estructuras planares formadas por la alineación de minerales en planos

preferenciales a través de la roca. Se producen a elevadas presiones y temperaturas.

Conclusiones :o Comprensión exacta de equilibrio de un sueloo Tener ideas claras de equilibrio estático de un sueloo No estando conforme con nuestra investigación seguir investigando más tomar puntos de vistas

de otras personas opiniones acerca de este tema.,

Recomendaciones:o Tomar las consideraciones necesarias para este tema la cual lleva unas de las grandes

importancias en nuestra carrera por tratarse específicamente de suelos o Tener el conocimiento específico de equilibrio estático de un suelo en la influencia de un

tipo de terreno

Bibliografías:

Libro san miguel arribas. Rigoberto Rivera Constantino