Definiciones Clave en Mecánica de Suelos
Definición de Suelo (Juárez Badillo, 2005)
El término suelo abarca una amplia gama de materiales terrosos, desde rellenos de desecho hasta areniscas parcialmente cementadas o lutitas blandas.
Definición de Suelo (Muri Budhu, 2011)
El suelo se considera tanto material de construcción como soporte para estructuras, ya sea sobre o dentro de él.
Historia y Desarrollo de la Mecánica de Suelos
Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806)
En 1773, Coulomb fue pionero en aplicar la mecánica de suelos para resolver problemas prácticos, como la protección de fuentes mediante la colocación de masas de suelo en forma de talud.
Contribuciones de Karl Terzaghi
La necesidad de construir cimentaciones estables y económicas llevó a Terzaghi a investigar el estado de esfuerzos en la masa del suelo, el diseño de cimentaciones sin sobredimensionamiento y la estabilidad de estructuras cimentadas en suelos específicos.
Definición de Mecánica de Suelos (Karl Terzaghi)
La mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería relacionados con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas.
Aplicaciones de la Mecánica de Suelos en Obras Civiles
La mecánica de suelos es fundamental en diversas áreas de la ingeniería civil, incluyendo:
- Cimentaciones
- Construcción de vías
- Excavaciones y contención de suelos
- Presas y obras hidráulicas
- Túneles y minería
- Mitigación de riesgos geotérmicos
- Mejoramiento de suelos
- Estudios sísmicos
Muestreo de Suelos
El muestreo de suelos consiste en obtener una porción representativa del material con el que se construirá una terracería o del material que ya forma parte de ella.
Tipos de Muestras
- Alteradas
- Inalteradas
Pruebas de Laboratorio con Muestras Alteradas
Las muestras alteradas, pero representativas, se utilizan para:
- Análisis granulométricos
- Determinación de los límites líquidos y plásticos
- Densidad del sólido del suelo
- Determinación del contenido orgánico
- Clasificación del suelo
Pruebas de Laboratorio con Muestras Inalteradas
Las muestras inalteradas se emplean generalmente para pruebas de:
- Consolidación
- Permeabilidad
- Resistencia al corte
Muestras Cúbicas Inalteradas
Son aquellas en las que se conserva la estructura y el contenido de agua natural del suelo en el lugar de la toma. Se requiere un procedimiento cuidadoso para su extracción.
Herramientas y Equipos para la Extracción
Para extraer muestras cúbicas inalteradas, se necesitan:
- Pico
- Palas
- Barretas
- Cuchillos
- Espátulas
- Cucharas de albañil
- Machetes
- Aros con seguros o alambre de acero
- Parafina y brea
- Manta de cielo
- Estufa o lámpara de gas
- Recipiente metálico
- Cajones de madera
- Aserrín, viruta o paja.
- Cinta métrica y flexómetro
Clasificación y Composición de los Suelos
División de Suelos
- Suelos finos (arcillas y limos)
- Suelos gruesos (grava y arena)
Minerales de Interés Geotécnico
Los minerales de mayor interés geotécnico son los que contienen oxígeno y silicio.
Composición de las Láminas Alumínicas en Arcillas
Están formadas por una combinación de minerales de óxido de aluminio, con un ion de aluminio rodeado de seis iones de oxígeno en forma de octaedro.
Composición de las Láminas Silíceas en Arcillas
Se forman a partir de la combinación de tetraedros de silicato (SiO4).
Tipos de Arcilla
- Caolinita: Láminas silícicas y alumínicas superpuestas con unión firme que impide la entrada de agua.
- Montmorillonita: Una lámina alumínica entre dos silícicas, con unión débil que permite la entrada de agua.
- Illita: Estructura similar a la montmorillonita, pero con tendencia a formar grumos que reducen el área expuesta al agua.
Equipos de Muestreo
Tubos Shelby
Hechos de acero sin costuras, se utilizan para obtener muestras inalteradas de suelos arcillosos. Los diámetros exteriores comunes son 2”, 3” y 4”.
Muestreadores de Media Caña
Se usan para obtener muestras alteradas pero representativas.
Penetrómetro Estándar
El muestreador se hinca en el suelo mediante golpes de un martillo de 63.5 kg con una altura de caída de 762 mm.
Procedimiento Detallado de Muestreo
Muestras Representativas
Constituidas por material disgregado o fragmentado, conservando el contenido de agua mediante envases impermeables.
Muestras Integrales
Constituidas por material disgregado o fragmentado de diversos estratos, representando cada material en su proporción.
Muestras Cúbicas Inalteradas: Procedimiento
- Preparación: Limpiar la superficie y preparar una mezcla de parafina (4 partes) y brea (1 parte).
- Extracción: Marcar un cuadrado de 40 cm por lado y excavar alrededor para labrar un cubo.
- Protección: Cubrir las caras expuestas con manta de cielo embebida en la mezcla de parafina y brea.
- Corte y Separación: Cortar la base del cubo y cubrir la cara inferior con la misma mezcla.
- Sellado Final: Aplicar otra capa de parafina y brea en todas las caras y fijar una tarjeta de identificación.