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Mecanica de Suelos en Colombia

Definición: Mecanica de Suelos

MECANICA DE SUELOS Colombia

Mecánica de suelos Colombia, la mecánica de suelos es el estudio de las propiedades físicas y aprovechamiento de suelos, en especial empleado en la planificación de cimentaciones de estructuras y subrasantes de carreteras.

El primer estudio científico de mecánica de suelos fue efectuado por un físico francés, llamado A. de Coulomb, quien publicó una teoría de la presión de la tierra en mil setecientos setenta y tres. El trabajo de Coulomb y una teoría de las masas terrestres publicada por el ingeniero escocés WilliamRankine en mil ochocientos cincuenta y siete siguen siendo las principales herramientas utilizadas para cuantificar tensiones de la tierra. Estas teorías de Mecanica de Suelos se han modificado en el siglo veinte para tener en consideración la influencia de cohesión, una propiedad de los suelos descubierta más recientemente que hace que se comporten de manera algo diferente bajo presion de lo que predijeron Rankine y Coulomb.

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Definicion de Suelos

El suelo consiste en una agregación multifásica de partículas sólidas, agua y aire. Esta composición esencial da lugar a propiedades de ingeniería únicas, y la descripción de su comportamiento mecánico requiere algunos de los principios tradicionales de la mecánica de ingeniería.

Los ingenieros se preocupan por las propiedades mecánicas del suelo: permeabilidad, rigidez y resistencia, estos dependen primordialmente de la naturaleza de los granos del suelo, la tensión actual, entre otros.

Estudios de Mecanica de Suelos en Colombia

Los estudios de mecánica de suelos en Colombia se efectúan minuciosamente de en un lugar determinado en dependencia del tamaño del proyecto a efectuar. El examen visual de la superficie puede ser suficiente en ciertos casos. Las propiedades del suelo normalmente varían más de manera rápida verticalmente (con la profundidad) que horizontalmente. Las técnicas de examen del subsuelo incluyen la excavación de zanjas, la perforación (para probar la resistencia y para obtener muestras) y el bombeo de materia subsuperficial a la superficie con agua. Ensayos sísmicos (midiendo la velocidad con la que las ondas de choque generadas por explosivos se transmiten a través del suelo) y medida de la resistencia eléctrica del suelo asimismo dan información de utilidad en la evaluación del suelo. El tamaño de grano y las propiedades plásticas de las muestras tomadas del sitio se miden en un laboratorio. Esporádicamente, los datos conseguidos de estudios previos de suelos cercanos al sitio son útiles.

los cimientos están diseñados para transportar el peso de una estructura al suelo debajo y alrededor de ella. La distribución de la tensión que no se corresponde adecuadamente con las peculiaridades del suelo puede resultar en una falla estructural debido al cizallamiento del suelo o bien un asentamiento dispar. Los cimientos extendidos pueden ser cualquiera de las zapatas extendidas (hechas con bases anchas colocadas de forma directa bajo las vigas o muros de carga), tapete (formado por losas, por norma general de hormigón , que subyacen a toda el área de un edificio), o bien tipos flotantes. ALos cimientos flotantes consisten en estructuras rígidas en forma de caja puestas a tal profundidad bajo tierra que el peso del suelo removido para colocarlo es igual al peso del edificio; por tanto, en el momento en que la construcción esté terminado, el suelo debajo de él aguantará el mismo peso que aguantaba antes de que comenzara la excavación. Los cimientos profundos pueden ser pilotes de apoyo en los extremos (que transportan todo el peso puesto sobre ellos de un extremo a otro, desde el edificio de arriba hasta el lecho de roca sobre el que se colocan), pilotes de fricción (que transfieren parte de la presión ejercida sobre ellos al suelo que los rodea, a través de fricción o bien adhesión durante la superficie donde los lados del pilote interaccionan con el suelo), o cajones (pilotes extragrandes colocados en una excavación, en lugar de prefabricados y hundidos).

Las pendientes permanecen en su sitio porque el tirón hacia abajo de la gravedad es contrarrestado por las fuerzas de cohesión y fricción entre las partículas. Múltiples cambios pueden alterar el equilibrio entre estas fuerzas, precipitando un deslizamiento; en particular, un aumento en la cantidad de agua contenida en el suelo de una pendiente puede reducir drásticamente la cohesión y la fricción. La estabilidad de las pendientes se clasifica de tal manera que uno señala fuerzas exactamente equilibradas, dos quiere decir que las fuerzas de estabilidad son un par de veces mayores que las que tienden al movimiento, etc.. Una pendiente con una lectura de menos de uno está colapsando. Los márgenes de las presas, cortes de carreteras y cortes de ferrocarril están diseñados para determinados estándares de estabilidad medidos por esta escala. La estabilidad se puede acrecentar drenando, nivelando el gradiente, compactando o bien fortaleciendo el talud con inyecciones de cemento. En la construcción de la presa se usa un núcleo impermeable para eludir que el exceso de filtración de agua reduzca la estabilidad, mientras que las pendientes consisten en un material permeable que amortigua el peso del agua a lo largo de la presa.

La mecánica del suelo, a través de el examen de la subrasante de caminos y carreteras, ayuda a determinar qué género de pavimento (rígido o bien flexible) durará más. El estudio de las peculiaridades del suelo también se emplea para decidir el procedimiento más conveniente para excavar túneles subterráneos.

Etapas para realizar un  Estudio de Mecanica de Suelos

1 Exploración y Ensayos de Terreno

La exploración puede realizarse mediante calicatas o bien pozos, zanjas y sondajes para conseguir muestras, que se puedan ensayar en laboratorio, de acuerdo con el número mínimo de puntos de exploración detallados en el Anexo A de la NCh 1508.

2 Ensayos de Laboratorio

Los ensayos primordiales a efectuar para el estudio del suelo, son los siguientes:

  • Granulometría.
  • Límites Atterberg.
  • Clasificación USCS y AASHTO para caminos.
  • Peso específico, densidad máxima y densidad mínima.
  • Contenido orgánico cuando corresponda.
  • Contenido de humedad natural.
  • Compacidad y/o resistencia al corte.
  • Compresión edométrica (consolidación).
  • Resistencia al corte.
  • Presión de hinchamiento.
  • Ensayos CBR y Proctor.
  • Contenido de cloruros y sulfatos solubles en agua.
  • Contenido de sales totales solubles en agua.

 3 Trabajos de Gabinete

Con la información lograda en el Estudio de Mecanica de Suelos y conociendo los requisitos del proyecto, el profesional geotécnico eficiente debe valorar la información disponible para determinar las propiedades mecánicas del suelo.

Los resultados de los trabajos de gabinete se resumen en un informe de mecánica de suelos, con el contenido siguiente:

  1. a) Alcance del informe
  2. b) Descripción general
  3. c) Objetivo del informe
  4. d) Antecedentes utilizados
  5. e) Trabajo de campo realizado
  6. f) Trabajos de laboratorio realizados
  7. g) Descripción geológica
  8. h) Descripción geotécnica del subsuelo
  9. i) Parámetros de diseño
  10. j) Clasificación sísmica del suelo
  11. k) Recomendaciones de diseño
  12. l) Condiciones para la ejecución de obras
  13. m) Recepción de sellos

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Mecanica de Suelos, Mecánica de Solidos y Mecanica de Fluidos

La mecánica del suelo se distingue de la mecánica de fluidos clásica o bien de la mecánica de sólidos en que el suelo es una mezcla heterogénea de partículas sólidas (grava, roca, arena, limo y arcilla), líquido y gas (sistema de tres fases) y es un material particulado. Comprender y predecir el comportamiento del suelo es complejo, ya que depende del agobio y no es lineal.

Para derivar las propiedades mecánicas del suelo, se efectúan pruebas in situ y de laboratorio y se emplean soluciones analíticas o modelos constitutivos para simular su comportamiento.

Normalmente, el propósito de usar la mecánica del suelo cambia según el proyecto, mas en términos generales su objetivo es garantizar la estabilidad del suelo y limitar la deformación mientras que se controla el flujo de agua subterránea.

Los Estudios de Mecánica de Suelos en Colombia exploran las propiedades de los suelos y las rocas blandas en relación con la ingeniería civil, la teoría de la geomecánica y la ingeniería geotécnica práctica. Todos nuestros servicios mecánica de suelos y geotecnia están orientados a satisfacer las necesidades de nuestros clientes del servicio, nuestros ingenieros y especialistas están calificados en la materia. Somos una compañía de mecánica de suelos reconocida por efectuar avances clave en la mecánica del suelo, como instrumentación de campo, mediciones de resistencia residual, medición de deformación local de muestras de suelo, mediciones directas de succión del suelo, procedimientos avanzados de modelado numérico, modelos constitutivos y técnicas de análisis de suelos con cilindros huecos. También nos esforzamos por brindar a nuestros clientes del servicio nacionales e internacionales un servicio especializado de alto nivel técnico en el campo de la Ingeniería Geotecnica, geofísica y ensayos de laboratorio y mecánica suelos.

Somos la Empresa de Mecanica de Suelos en Colombia que buscas, nuestros profesionales cuentan con estudios de Posgrado en U.S.A.. De forma adicional si pides un Estudio Geotecnico o bien de Mecanica de Suelos tanto para viviendas como edificaciones puedes ahorrar el 1.0 por cien del costo en los ensayos de laboratorio, obteniendo finalmente un menor  precio por los servicios de terreno, gabinete y laboratorio. Nos puedes situar en Colombia.

Laboratorio de Mecanica de Suelos en Colombia

Teniendo en cuenta un alcance más amplio de estos factores, va a ser más eficaz la planificación y selección de los estudios requeridos. Existen diferentes tipos de estudios de mecánica de suelos, que les brindarán la información necesaria para proyectar y sostener una obra de ingeniería civil:

Ensayos In situ en Colombia

Como su nombre lo señala, son los estudios que se efectúan directamente sobre el terreno, donde se busca trabajar con muestras extraídas de manera directa del suelo, evitando la dificultad de hacer llegar una muestra inalterada a un laboratorio. Entre sus principales ventajas y virtudes hallamos con que son estudios veloces, económicos y dan gran cantidad de datos, esto no desea decir que sustituyan por completo ensayos de laboratorio, mas los ensayos in situ Colombia representan un buen complemento para su proyecto de mecánica de suelos.

Ensayos in situ Colombia:

  • Ensayo de penetración estándar – SPT (Standard Penetration Test)
  • Ensayo de penetración estática –  CPT (Cone Penetration Test)
  • Ensayo de Molinete – VST (conocido como Vane Teste)
  • Ensayo presiométrico
  • Dilatómetro plano Marchetti – DMT
  • Esclerómetro Schmidt
  • Ensayo de carga puntual – PLT
  • Ensayos de bombeo

La elección de cualquiera de estos métodos, o la combinación de ellos depende del terreno a estudiar, de la información requerida, y del tipo de solución que se quiera brindar a una futura obra.

Ensayos de laboratorio en Colombia

Los ensayos de laboratorio son todos aquellos ensayos que permiten estudiar las propiedades del suelo mediante muestras, lo más inalteradas posibles, provenientes del terreno objeto de análisis; los ensayos de laboratorio en Colombia se efectúan en entornos controlados. Son mucho más precisos y brindan información que los estudios in-situ no son capaces de obtener, mas también son más costoso en tiempo y dinero.

Entre los ensayos más relevantes en laboratorios de mecánica de suelos Colombia están:

  • De identificación y estado (tamizado, sedimentación, humedad, densidad, permeabilidad, etc.)
  • De resistencia (compresión, corte y ensayo triaxial)
  • De deformabilidad (edométrico)
  • De compactación y reutilización (ensayo Próctor y CBR)
  • En rocas (durabilidad, resistencia, densidad, absorción, etcétera)

Sondajes SPT en Colombia

spt Colombia

Este Ensayo SPT consiste en contabilizar el número de golpes necesarios para penetrar el suelo con una masa a una determinada altura. El ensayo SPT o bien Standard Penetration Test es uno de los más efectuados en los procedimientos de sondeos o sondajes.

SPT o bien Standard Penetration Test, es un sondaje in situ que se encuentra en la categoría de pruebas de penetrómetro, que en Mecánica de Suelos Colombia se llevan a cabo en pozo y se emplean para medir la resistencia de los estratos del suelo a la penetración sufrida; con estos ensayos se determina la localidad empírica entre las propiedades del suelo y la resistencia a la penetración.

El Sondeo SPT en Colombia es exageradamente útil para determinar la densidad relativa, resistencia a la compresión no recluída y el ángulo de resistencia al corte de suelos no aglutinantes.

Obras y Construcciones de Mecanica de Suelos en Colombia

Diseño de Pavimentos en Colombia

El pavimento es una estructura formada por diferentes capas de materiales que permiten soportar las cargas vehiculares y de otros tipos. Aparte de resistir el tráfico también cumple otras funciones como la de proveer una superficie de rodadura uniforme, impermeable, antideslizante y resistente a los agentes del medioambiente.

El diseño de pavimentos consiste en la determinación de espesores en todos y cada capa de la sección estructural del pavimento, esta sección deja soportar las cargas a lo largo de un periodo de tiempo determinado; hay diferentes métodos de diseño para pavimentos, estos métodos toman en cuenta principalmente los siguientes factores: tránsito o bien condiciones de carga, peculiaridades del suelo de cimentación y de los materiales que conforman las capas del pavimento, entre otros muchos.

El diseño de pavimentos puede consistir en diseño de pavimentos recios o bien flexibles. Los pavimentos flexibles dependen más del suelo de la subrasante para trasmitir las cargas del tráfico. Los inconvenientes propios del diseño de pavimentos son el efecto de la carga repetitiva, el hinchamiento y la contracción del subsuelo y la acción de las heladas, por esta razón es de gran utilidad estimar las propiedades mecánicas del suelo para lograr un diseño eficiente de un pavimento.

Fundaciones o bien Cimentaciones  en Colombia

Las cargas de cualquier estructura deben trasmitirse al suelo a través de la base de la estructura. Cuanto más grande sea la edificación o bien la estructura, mayor será su base y, en consecuencia, más esencial es para un ingeniero civil tener en consideración la mecánica del suelo del sitio. La base es donde se trasfiere la carga que soporta la estructura, con lo que comprender el suelo es crucial para construir una estructura fuerte. El suelo duro con suficiente resistencia deja que un ingeniero use cimientos poco profundos, al tiempo que el suelo enclenque necesitará cimientos profundos para otorgar un soporte sólido para la estructura que se levanta.

La Torre Inclinada de Pisa, ubicada en Italia, es buen ejemplo de lo que puede ocurrir cuando se edifican los cimientos de una estructura sin tener la plena consideración de las fuerzas mecánicas del suelo. Por consiguiente, decidir qué género de cimentación emplear para una estructura determinada va a depender de cómo un ingeniero civil aplique sus conocimientos de mecánica de suelos al proyecto en cuestión para llegar a la mejor solución.

Represas de tierra

Las presas son una parte necesaria de la infraestructura actual. Asisten a proporcionar agua para uso doméstico a lo largo de todo el año, proporcionan zonas de pesca, actúan como parques escénicos, apoyan el riego y se emplean para producir energía limpia cuando se utilizan para la generación de energía hidroeléctrica. Las presas se hallan entre las más grandes y, en consecuencia, ciertos proyectos de ingeniería civil más costosos del planeta moderno. Edificarlos en general requiere bastante tiempo y otros recursos, como mano de obra. Su construcción requiere que se presente un diseño conveniente para garantizar que puedan soportar la presión del agua y otros elementos para cumplir su propósito durante bastante tiempo sin incidentes.

La situación es aún más grave si se cree que las presas actúan como una barrera al flujo de agua que puede alterar las propiedades del suelo. Las fallas de presas pueden ser desastrosas, como se vio cuando la presa de Banqiao en China fracasó después de lluvias realmente fuertes que provocaron un número trágico de muertes y una gran destrucción de propiedades. Entender la mecánica del suelo garantizará que cualquier ingeniero civil que haga un proyecto de este género tenga en cuenta las propiedades del suelo, como su densidad, permeabilidad y resistencia, para obtener una estructura sólida.

Terraplenes en Colombia

Los terraplenes por norma general se construyen para elevar el nivel de una carretera, ferrocarril o tierra por encima del nivel del suelo. Generalmente, hay múltiples razones por las que Mecánica de Suelos Colombia edifica terraplenes. Uno de ellos es elevar la estructura por encima del nivel de inundación. Todo cuanto se construya en la tierra plana es propenso a inundaciones que pueden destruir la estructura. Construir la estructura sobre un desnivel es, por lo tanto, una forma de paliarlo. Los terraplenes también se construyen para minimizar o bien reducir el cambio de nivel debido al perfil de un terreno. El desnivel ayuda a asegurar que la carretera, el ferrocarril o las estructuras estén en el mismo nivel en todo momento.

En Mecánica de Suelos Colombia, edificamos los terraplenes por norma general usando suelo como componente principal. Da la resistencia estructural necesaria para dejar que la estructura cumpla su propósito y también es económica. Ser consciente y ser capaz de factorizar aspectos como la estabilidad de la pendiente, la consolidación y compactación del suelo y el asentamiento resultante, así como aspectos como los efectos de la filtración del suelo, contribuyen a diseñar y construir exitosamente un terraplén.

Canales u otras estructuras de contención y subterráneas

Los canales son vías fluviales artificiales que se usan para la distribución y el transporte de agua. Los canales están diseñados para retener agua y redirigirla conforme lo previsto. Por tanto, cualquier ingeniero civil en Colombia debe estimar esmeradamente las propiedades del suelo sobre el que se edificará el canal. Se deben tomar en consideración factores como la resistencia al cizallamiento del suelo para garantizar que el canal que se pone pueda resistir la fuerza del agua que fluye a través de él y disminuir al mínimo la filtración tanto como resulte posible. Los muros de contención, ya sean de suelo compactado o bien de hormigón, también deben diseñarse en consecuencia teniendo presente la mecánica del suelo que estará en juego dependiendo del tipo de suelo del entorno dado.

En nuestros días, la mayor parte de los centros urbanos acostumbran a construir su infraestructura, como líneas de gas, líneas eléctricas, estructuras de drenaje, subterráneos y cables de distribución de Internet. Para las grandes áreas urbanas y urbes, esto puede significar la excavación y la excavación de túneles a través de kilómetros y kilómetros de suelo heterogéneo para poder llegar a los millones de casas que componen la ciudad. La necesidad de entender la mecánica del suelo en semejantes obras de ingeniería civil es más pronunciada para estos proyectos subterráneos. Ser capaz de pronosticar de qué manera se comportará el suelo y afectará una tubería subterránea o bien un metro es importante para que el proyecto terminado pueda soportar las condiciones subterráneas y cumplir su propósito.

Excavaciones

La mecánica del suelo es un tema muy importante, singularmente para fines de ingeniería civil. Hoy en día, se están haciendo más investigaciones en el campo con la ayuda de una mejor tecnología y se está descubriendo nueva información que mejorará nuestro conocimiento en esta disciplina. Para aprender sobre los fundamentos de la mecánica del suelo y la investigación continua en el campo, considere la posibilidad de conseguir una maestría en ingeniería civil.

Libros de Mecanica de Suelos Juarez Badillo

En esta oportunidad les presentamos un resumen de los libros  de mecánica de suelos de Juárez Badillo que les van a ofrecer detalladamente la historia y aparición de los estudios de mecánica de Suelos desde sus comienzos seguido de un desarrollo de los métodos y prácticas de diseño.

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El primer tomo del libro de mecánica de suelos Juárez Badillo trata sobre el origen y capacitación de los suelos y los minerales que los constituyen; granulometría, clasificación e identificación de suelos; propiedades hidráulicas del suelo. El segundo abarca aspectos esenciales del contenido de la asignatura en el nivel de maestría. Mecanica de Suelos Juarez Badillo Tomo dos PDF trata de la acción de la helada en los suelos, estabilidad de taludes; teorías de capacidad de cargas, principios básicos para el diseño de presas de tierra. El tercer tomo está dedicado al flujo de las aguas ya su repercusión en los problemas de resistencia y comportamiento general de los suelos. Juárez Badillo en su tercer libro de Mecanica de suelo escrito sobre la teoría de las redes de flujo; flujo de agua mediante presas de tierra; drenaje y subdrenaje en las carreteras y aeropistas; pozos de bombeo, en este libro se habla de fundamentos, teoría y aplicaciones de la mecánica de suelos. En el último tomo se aborda el tema de flujo de agua en suelos, desarrollado primordialmente por A. Rico Rodríguez.

Fuentes:

  • Instituto de Tecnología de California, Introducción a la mecánica del suelo: qué, por qué y cómo.

 

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