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Historia de la mecánica de suelos moderna

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Historia de la mecánica de suelos moderna

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En este periodo, los resultados de la investigación llevada a cabo en arcillas se publicaron y se establecieron las propiedades y los parámetros fundamentales de la arcilla. Alrededor de 1908, Albert Mauritz Atterberg (1846-1916), un químico y científico sueco del suelo, define las fracciones de arcilla de tamaño natural como el porcentaje en peso de partículas menores de 2 micras de tamaño. Se dio cuenta de la importancia del papel de las partículas de arcilla en un suelo y la plasticidad de los mismos.
En octubre de 1909 la presa de tierra de 17 m de altura en Charmes, Francia, falló. Había sido construida entre 1902 y 1906. Un ingeniero francés, Jean Fontard (1884-1962), llevó a cabo investigaciones para determinar la causa del fallo. En ese contexto se realizaron pruebas de doble corte en muestras de arcilla sin ser drenadas (0.77 m2 de superfi cie y 200 mm de espesor) bajo tensión vertical constante para determinar sus parámetros de resistencia al corte. Los tiempos para la falla de estos especímenes fueron de entre 10 y 20 minutos.
Arthur Langley Bell (1874-1956), un ingeniero civil inglés, trabajó en el diseño y la construcción del dique exterior en el Rosyth Dockyard. Basándose en su trabajo desarrolló relaciones de presión lateral y resistencia en la arcilla, así como de capacidad de carga en cimentaciones superficiales en arcilla.
Wolmar Fellenius (1876-1957), un ingeniero sueco, desarrolló el análisis de la estabilidad de las pistas de arcilla saturadas (es decir, condición f = 0) con el supuesto de que la superficie de deslizamiento crítico es el arco de una circunferencia. Karl Terzaghi (1883-1963), de Austria, desarrolló la teoría de la consolidación de las arcillas como la conocemos hoy en día. La teoría fue desarrollada cuando Terzaghi fue profesor en el American Robert College de Estambul, Turquía.

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Conceptos básicos de la mecánica de suelos

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El Suelo

El suelo es un término del que hacen uso diferentes profesionistas. La interpretación varía de acuerdo con sus respectivos intereses.  Para el geólogo es todo material intemperado en el lugar en que ahora se encuentra y con contenido de materia orgánica cerca de la superficie; esta definición es de gran importancia en la ingeniería, al no tomar en cuenta los materiales transportados no intemperados posteriormente a su transporte. Representa todo tipo de material terroso, desde un relleno de desperdicio, hasta areniscas parcialmente cementadas o lutita suaves.

Mecánica de suelos

La mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la Mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas, producidas por la desintegración mecánica o descomposición química de las rocas, independientemente de que tengan o no contenido de materia orgánica.

Ingeniería de los suelos

La Ingeniería de Suelos, es una corriente de  la Ingeniería Geotécnica, que trata exclusivamente de la comprensión de las características y la mecánica de suelos. La Ingeniería de Suelos ayuda a analizar la estructura y composición del suelo de la obra propuesta, contribuyendo así a la hora de decidir si vale la pena explotar el suelo de la obra en proyecto. Aparte de esto, la Ingeniería de Suelos, también se ocupa de proporcionar conceptos optimizados de diseño y técnicas de construcción de acuerdo con la composición y las propiedades físicas del suelo.

Geotecnia

La Geotecnia es la rama de la Ingeniería que se ocupa del estudio de la interacción entre las construcciones y el terreno. Se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra (suelo y rocas por debajo de la superficie), con el objetivo de diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, estabilizar taludes, construir túneles y carreteras, etc. Por tanto, es una disciplina de la Ingeniería Civil en conjunto con la Ingeniería Geológica guardando una relación directa con el terreno.

Suelo grueso y fino y sus diferencias

Suelos gruesos. Se dividen en gravas y arena, y se separan con el tamiz N° 4, de manera que un suelo pertenece al grupo de grava si más del 50% retiene el tamiz No 4 y pertenecerá al grupo arena en caso contrario.

Suelos finos. El sistema unificado considera los suelos finos divididos entre grupos: limos inorgánicos (M), arcillas inorgánicas (C) y limos y arcillas orgánicas (0). Cada uno de estos suelos se subdivide a su vez según su límite líquido, en dos grupos cuya frontera es Ll = 50%. Si el límite líquido del suelo es menor de 50 se añade al símbolo general la letra L (low compresibility). Si es mayor de 50 se añade la letra H (hight compresibility).

Los suelos de granos gruesos y finos se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz N°. 200. Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que lo pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50% de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz N°. 200 y fino si más del 50% de sus partículas son menores que dicho tamiz.

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Importancia de la mecánica de suelos en la ingeniería civil

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Importancia de la mecánica de suelos en la ingeniería civil

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El estudio de mecánica de suelos si no es ejecutado correctamente, podría hacer colapsar a un edificio o vivienda. En toda obra de arquitectura o ingeniera moderna, ya sea viviendas o edificios, es necesaria e imprescindible la realización de un estudio de suelos.
El estudio de suelos permite conocer las propiedades físicas y mecánicas del suelo, y su composición estratigráfica, es decir las capas o estratos de diferentes características que lo componen en profundidad, y por cierta ubicación de napas de agua (freáticas), si las hubiera.
La importancia del estudio de suelos depende del tipo de proyecto que vas a realizar y de la magnitud de este; con los resultados que te arroje el estudio de suelos puedes tomar decisiones del tipo de cimentación a utilizar y hasta que profundidad debes de cimentar, dependiendo del tipo de suelo es la capacidad de soporte de suelo (resistencia del suelo) y eso se puede determinar únicamente con el estudio de suelos. Depende del estudio de suelos, determinarás cuánto vas a gastar o cuánto vas a ahorrar en cimentación; ya que muchos proyectos en los que no se hace, resulta que cuando están ya construidos se dan cuenta que tienen hundimientos y eso carrea más costos, ya que se debe degastar mucho en reparar o tratar de estabilizar el terreno y todo por “ahorrarse unos centavos” y no hacer el estudio de suelo.

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Mecánica de Suelos TecNM Tema 1.2 Importancia de la mecánica de suelos en la ingeniería civil.

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Arcilla  de ladrillos

Contiene muchas impurezas. Cocida presenta tonos amarillentos o rojizos, según la cantidad de óxido de hierro que intervenga en su composición. Se emplea en cerámica utilitaria (vasijas, botijos, etc.) Temperatura de cocción: 850-1.000º.

Arcilla de alfarero

Llamada también barro rojo y utilizada en alfarería y para modelar. Cocida presentará un color claro, rojizo o marrón. Por la gran finura que se puede conseguir con un buen acabado, se utiliza sin esmaltar para decoración. También es ideal para el torno. Temperatura de cocción: 900-1.050º. Por encima de esos grados se deforma.

Arcillas de gres

Es una arcilla con gran contenido de feldespato. Cocida posee gran plasticidad y mínima absorción, presentando tonos claros, grises o crema. Se utiliza en el torno para esmaltes de alta temperatura. Temperatura de cocción: a más de 1.000º.

Arcillas "Ball clay" o de bola

Debido a la gran cantidad de materia orgánica que posee, en crudo presenta un color oscuro o gris, que se convierte en claro al cocerla. Pertenece al grupo de las arcillas grasas, y dada su gran capacidad de contracción, no se utiliza sola. Es ideal para modelar a mano.

Caolín

Es la arcilla más pura (primaria) y lavada produce pastas de gran blancura. Poco plástica y muy refractaria, no se utiliza nunca sola sino mezclada con otras arcillas. Por su blancura es la base de la porcelana. Temperatura de cocción: entre 1.250º y 1.450º, según se trate de porcelana blanda o dura.

Arcilla refractaria

Muy resistente a la temperatura, funde por encima de los 1.500º, por lo que se utiliza para la fabricación de ladrillos para hornos refractarios y para modelar murales. Esta arcilla tiene muchas impurezas, por lo que al aplicarla a murales mezclada con chamota (la misma arcilla molida y cocida) produce diferentes e interesantes texturas.

Bentonita

Arcilla derivada de cenizas volcánicas, es muy plástica a causa de que sus moléculas son muy pequeñas. Se utiliza mezclando en las pastas de loza o de porcelana y su proporción no debe de ser mayor al 3%, pues por la gran cantidad de hierro que posee y su alta concentración provocaría grietas en las piezas.

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Mecánica de Suelos TecNM Unidad 1 Generalidades, Tema 1.4 Tipos de arcilla.

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Juárez, B., Rico, R. (2005). Mecánica de suelos. Limusa

Braja, M, D. (2015). Fundamentos de ingeniería geotecnia. GENGAGE Learning.

Matilde Cerámica Artística. (s.f.). Diferentes tipos de arcillas. https://www.matildeceramica.com/diferentes-tipos-de-arcilla/

GEOSEISMIC. (5 de septiembre de 2017). La importancia del estudio de mecánica de suelos. https://www.geoseismic.cl/la-importancia-mecanica-suelos/

Geología-publicaciones. (6 de octubre de 2014). Mecánica de suelos. https://post.geoxnet.com/mecanica-de-suelos/

Unknown. (11 de marzo de 2012). Apuntes de Geotecnia con énfasis en laderas. http://geotecnia-sor.blogspot.com/2012/03/la-ingenieria-de-suelos.html

Servicio Geológico Mexicano. (2 de septiembre de 2020). Geotecnia. https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Aplicaciones_geologicas/Geotecnia.html

Geología-publicaciones. (4 de agosto de 2019). Clasificación de suelos. https://post.geoxnet.com/clasificacion-de-suelos/#:~:text=Los%20suelos%20de%20granos%20grueso,por%20el%20tamiz%20N°.&text=Los%20suelos%20gruesos%20corresponden%20a,en%20el%20tamiz%20N°.