introduccion ala geotecnia
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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
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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
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Alfaro Budhu
Generalidades Curso
1. Permeabilidad
Permeabilidad a traves de suelos estratificados.
Filtracion,
Condiciones “Quick” sand,
Diseño de filtros.
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Unidad I
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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
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Unidad I
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Alfaro Budhu
Contenido del Curso: Teoria
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
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Unidad II
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Alfaro Budhu
Contenido del Curso: Teoria
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
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Unidad II
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Alfaro Budhu
Contenido del Curso: Teoria
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.
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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
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Alfaro Budhu
Referencias
.
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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.
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Ing. Roberto Alfaro
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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)
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Ing. Roberto Alfaro
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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
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Resistencia
Cortante Suelos
Ing. Roberto Alfaro
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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
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Ing. Roberto Alfaro
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Alfaro Budhu
Ingenieria Geotecnica:
Una Perspectiva Historica
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)
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Ing. Roberto Alfaro
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Alfaro Budhu
Karl Terzaghi en Harvard, 1940
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Ing. Roberto Alfaro
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Alfaro Budhu
Ingenieria Geotecnica:
Una Perspectiva Historica
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
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Alfaro Budhu
Arthur Casagrande
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Ing. Roberto Alfaro
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Alfaro Budhu
Proyecto Geotecnico Tipico
Laboratorio-Geo
~ para ensayo
Propiedad suelo
Diseño Gabinete
~ para analisis&diseño
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Lugar construccion
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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
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Alfaro Budhu
Cimentaciones Superficiales
~ para transferir cargas de edificios al terreno
subyacente
~ mayormente para suelos firmes o cargas ligeras
Terreno
firme
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Fondo de roca
Alfaro Budhu
Cimentaciones Superficiales
ALFARO Copyright 2020
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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
ALFARO Copyright 2020
Fondo de roca
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Alfaro Budhu
Cimentaciones Profundas
ALFARO Copyright 2020
Pilotes de Madera hincados, Carretera
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Alfaro Budhu
Muros de Contencion
~ para retener suelos puestos lateralmente
Muro de
Contencion
Carro
Tren
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Presas de Tierra
~ para retencion de agua
reservorio
Nucleo
arcilla
shell
suelo
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Alfaro Budhu
Presas de Concreto
reservorio
Presa de
concreto
suelo
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Presas de Concreto
Presa Tres Gargantas, Hong Kong
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Presas de Concreto
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Movimiento de Tierras
~ preparacion del terreno antes de la
construccion
ALFARO Copyright 2020
Carreteras, Canales
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Alfaro Budhu
Geofabricados
~ usado para refuerzo, separacion, filtracion y
drenaje en carreteras, muros de contencion,
terraplenes…
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Geofabricados usados en Carreteras
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Alfaro Budhu
Muros de Tierra Reforzada
~ usando geofabricados para reforzar el suelo
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Anclaje de Suelos
~ barras de acero y lechada colocadas en los
agujeros perforados en las paredes
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Tablestacas
~ láminas de acero entrelazadas o madera
clavadas en el suelo, formando una lámina
continua
almacen
barco
tablestaca
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Tablestacas
~ resiste presiones laterales de tierra
~ usado en excavaciones, estructuras frente al
mar, ..
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Tablestacas
~ usado en trabajos temporales
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Tablestacas
~ secciones de
enclavamiento
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Ataguía
~ muros de tablestacas que encierra un área,
para evitar la filtración de agua
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Deslizamientos
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Shoring - Apuntalamiento
apuntalar y apoyar las paredes expuestas a
resistir las presiones laterales tierra
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Mejora de Terreno
ALFARO Copyright 2020
Rodillo Liso Vibratorio
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Alfaro Budhu
Mejora de Terreno
Grandes pesos caidos
desde 25 m, compactan
el terreno.
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Crateres formados en compactacion
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Alfaro Budhu
Geotecnia Ambiental
Disposicion de Residuos en Rellenos Sanitarios
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Instrumentacion
~ para monitorear el comportamiento del
terreno y las estructuras soportadas
~ para medir cargas, presiones,
deformaciones, desplazamientos,…
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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 Copyright 2020
Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
Por que varia tanto el suelo, en tan
solo unos metros?
La incertidumbre en la prospección e
interpretación geotécnica.
ALFARO Copyright 2020
No hay cálculos verdaderos dignos de confianza, solo
interpretaciones con mayor o menor grado de incertidumbre y
confiabilidad
Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
ALFARO Copyright 2020
Metodos de Analisis de Propiedades de Suelos
Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
Calicata para Construccion
de un Reservorio
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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
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Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
ALFARO Copyright 2020
Ensayo Triaxial en la Muestra de Suelo en Laboratorio
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Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
ALFARO Copyright 2020
Variedad de Dispositivos de Ensayos de Campo
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Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
Estribo Izquierdo Puente
Conduriri, Puno
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Ensayo SPT
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Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
Defensas Ribereñas Rio
Ramis
Ensayo Penetracion Ligera DPL
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Alfaro Budhu
Ensayos de Suelos
Defensas Ribereñas Rio
Ramis
Ensayo Densidad de Campo por el
Metodo de Cono de Arena
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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
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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
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Alfaro Budhu
Monumentos
y….
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Presa de Tierra
y….Concreto
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Bocatoma Canteria - Puno
y….mas
ALFARO Copyright 2020
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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
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Practicas Laboratorio-Campo
~ utilizar mandil, anteojos de seguridad
~ calzado cerrado debe ser usado en el lab
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Examenes
Como?
Porque?
‣ entre 2-3, 2 horas
‣ Libro abierto
‣ Para reforzar principales puntos
‣ provee una señal de alarma
‣ forma de evaluacion
ALFARO Copyright 2020
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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.
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Algunas Sugerencias
Trabajo en Grupo
ALFARO Copyright 2020
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Alfaro Budhu
Algunas Sugerencias
No debe esperar hasta el último minuto.
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