101 Intro Ing Geotecnica

Introducción a la
ingeniería geotécnica
(84.07) Mecánica de Suelos y Geología

Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar
Índice
Introducción a la ingeniería geotécnica
• Contenido y organización de la
asignatura Mecánica de Suelos y Geología
• Mecánica de suelos y rocas
• Ingeniería geotécnica
• Repaso de conceptos previos
• El suelo es un medio poroso
2
Cuerpo docente
Profesor: Cuerpo docente

Dr. Alejo O. Sfriso • Ing. Mauro Codevilla
asfriso@fi.uba.ar • Ing. Jorge G. Laiún
• Ing. Osvaldo Ledesma
Proyectos investigación, • Ing. Ernesto Strina
Tesis de grado:
Dr. Diego Manzanal • Ing. Ezequiel Zielonka
Colaboradores externos
• Ing. Mauro Sottile
• Dr. Nicolás Labanda
• Ing. William Gibson
3
Programa y calendario
Busquen en www.fi.uba.ar/materias/6408
– El programa de la asignatura
– El calendario de clases
– El calendario de evaluaciones
– Material de clases y de consulta
Horarios de clase
– Las clases son teórico-prácticas, Ma y Vi 1500/1900
– Se toma lista: el alumno queda libre en la 8va falta
Lista obligatoria:
http://listas.fi.uba.ar/mailman/listinfo/mecanica_de_suelos
mecanica_de_suelos@listas.fi.uba.ar
4
Evaluaciones
Cuatro módulos (M1 a M4) mas coloquio integrador

• Semana 4: Evaluación M1
• Semana 8: Evaluación M2 y Recuperación M1
• Semana 17 y 18: Recuperación M1 a M4
(hasta dos módulos por día)
Coloquio integrador
5
Modalidad de evaluación
Módulos
• Evaluaciones escritas, a libro cerrado y duran dos horas
• Cada examen puede repetirse hasta dos veces
• Los exámenes son públicos y quedan en la cátedra
Coloquio integrador
• Evaluación oral o escrita, a libro cerrado,
dura 30 minutos
• El coloquio puede repetirse hasta dos veces
6
Calificación final
Deben aprobarse todas las instancias de evaluación
La calificación final es
Nota = (M1 + M2 + M3 + M4) / 4 +/- 2
El alumno interesado en mejorar su nota puede solicitar que

se le tome un examen extendido
7
Desconocimientos descalificatorios
En cualquier instancia de evaluación, el desconocimiento de

cualquiera de estos temas significa el fin del examen
• Clasificación de suelos: límites de Atterberg;
granulometría; clasificación SUCS.
• Propiedades índice: humedad; relación de vacíos;
densidad relativa, pesos unitarios.
• Caracterización de rocas: roca intacta; macizo rocoso;
diaclasas y fallas; RQD.
• Hidráulica: presiones totales, efectivas y de poros;
hipótesis y fórmula de ley de Darcy; concepto de red de
escurrimiento; gradiente hidráulico crítico; leyes de filtro.
8
• Compactación de suelos: densidad Proctor y humedad

óptima.
• Compresión unidimensional: presión de fluencia
(preconsolidación); diferencia entre suelos normalmente
consolidados y preconsolidados; cálculo de
asentamientos por compresión unidimensional.
• Consolidación unidimensional: fundamentos u uso de la
teoría de consolidación 1D; parámetros que se obtienen
en el ensayo de consolidación unidimensional.
• Resistencia al corte: criterio de Mohr-Coulomb; definición
de ángulo de fricción interna máximo y crítico; de
cohesión efectiva; de resistencia al corte no drenada.
9
• Ensayos de campo: ensayos SPT, CPT y cross-hole,

propósito, procedimiento y resultados que se obtienen.
• Elasticidad: fórmula de Boussinesq para carga
concentrada; concepto de base rígida y flexible;
coeficiente de reacción de la subrasante.
• Equilibrio límite: teorema de límite inferior y superior;
ejemplos geotécnicos.
• Empuje de suelos: tensiones de suelos en reposo; empuje
activo y pasivo; métodos de Rankine y Coulomb;
diferencia entre estructuras de contención rígidas y
flexibles; definición de seguridad al deslizamiento y
volcamiento.
10
• Capacidad de carga: fórmulas de Terzaghi y Brinch

Hansen; resistencia de punta y fuste de pilotes;
procedimiento de diseño por capacidad y por
asentamientos; crítica al concepto de presión admisible;
pilotes hincados y perforados; concepto de grupo de
pilotes; fricción negativa.
• Estabilidad de taludes: concepto de métodos de dovelas;
coeficientes de seguridad; falla plana y falla en cuña;
análisis drenado y no drenado.
11
Índice
• Contenido y organización de la
asignatura Mecánica de Suelos
12
Suelos y rocas
Los suelos son – para los ingenieros – conjuntos de

partículas, aire y agua con escasa resistencia mecánica
Un terrón (de suelo) ensucia
Las rocas son – para los ingenieros – materiales geológicos

consolidados con importante resistencia mecánica
Una piedra (de roca) lastima
13
Mecánica de suelos y rocas
La Mecánica de Suelos/Rocas es una ciencia aplicada que

estudia el comportamiento mecánico e hidraúlico de suelos y
rocas
El comportamiento del terreno

es el resultado de la interacción
– a veces muy compleja –
entre sus diferentes elementos
constituyentes
La ciencia nació en 1934 (K. Terzaghi)

14
Suelos de grano grueso
15
(FHWA 2006 Soils and Foundations)
Suelos de grano fino (Pampeano)
16
(Ledesma et al 2014 tesis doct)
Macizos rocosos
17
(Aliviadero Caracoles 2007)
La Mecánica de Suelos y Rocas es parte
de la Mecánica del Sólido
Partículas sólidas en contacto

+
Deformaciones reversibles (elásticas)
+
Deformaciones permanentes (plásticas)
+
Deformaciones diferidas (viscosas)
=
Los suelos y rocas son sólidos
friccionales-elasto-visco-plásticos
18
(Torre de Pisa 2005)
Se estudian los fundamentos y las
aplicaciones
Parte I: Propiedades físicas, mecánicas, hidráulicas

Parte II: Diseño ingenieril
Ejemplo: Este es un ensayo de laboratorio de un suelo
expansivo
19
(Sfriso - Ensayos en bentonita - Curso Mecánica de Fractura Alvaredo 1998)
Se estudian los fundamentos y las
aplicaciones
Ejemplo: Esta es la consecuencia práctica
(US Army – TM 5-808-7 C1 http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/nc/soils

20
Foundations on expansive soils) /?cid=nrcs142p2_054256
Karl Terzaghi (1883-1963)
Libros fundamentales
(y fundadores)
• Erdbaumechanik
(1925)
• Mecánica Teórica
de los Suelos (1934)
• Mecánica de Suelos
en la Ingeniería
Práctica
(1948, 1963, 1996)
(http://www.igb.tuwien.ac.at/uploads/p
21
ics/terzaghi_marke_01.jpg)
Índice
• Contenido y organización de
Mecánica de Suelos
• Repaso de conceptos
previos
22
Estabilidad de taludes naturales
(http://www.reviewcivilpe.com/pressfolder/
23
wp-content/uploads/Taiwan-Landslide.jpg)
Asentamiento de construcciones
(http://www.treklens.com/gallery/Nort
24
h_America/photo136834.htm) (Torre de Pisa 2005)
Suelos colapsables
25
(Presentación Redolfi 2009)
Fundaciones
en suelos
blandos
(http://archiseek.com/gifs/
26 winnipeg_grainsilos.jpg)
Túneles
27
(Sfriso – Primer túnel Subte con NATM – 1998)
Presas
(http://www.technoproject.com.mx/images/thumb_01%20Foto%20Portada.JPG)
28
(Sfriso – Los Caracoles – 2008)
Efecto del agua sobre el terreno
(Sfriso – Los Caracoles –

29 2008)
Rajos mineros
30
(Sfriso – Bajo La Alumbrera – 2014)
Excavaciones a cielo abierto
31
(Sfriso y Terratest – Edificio Territoria - 2009)
Índice
• Contenido y organización…
– Tensión vs resistencia
– El criterio de Mohr-Coulomb
– Principio de Arquímedes
32
Tensión vs resistencia
Tensión vs resistencia (pizarrón)

Un bloque de 10 kg está apoyado en un plano horizontal.
La interfaz tiene un coef. de fricción 0.3.
¿Cuanto es la tensión de corte? ¿Y la resistencia?
Estabilidad de un bloque rígido sobre un plano inclinado

(pizarrón)
El plano se inclina 15º
¿Cuanto es la tensión de corte? ¿Y la resistencia?
¿Cual es el coeficiente de seguridad?
33
Círculo de Mohr
t
t xy
2a y
3  x 1 
t xy
2
x + y æx - y ö 2
 1 = centro+radio= + ç ÷ + t xy
2 è 2 ø
2
x + y æx - y ö 2
 3 = centro-radio= - ç ÷ + t xy
2 è 2 ø
34
El criterio de Mohr-Coulomb para
superficies en contacto
= Coeficiente de fricción
35
El criterio de Mohr-Coulomb para
superficies en contacto
= tan Ángulo de fricción
= /
= /
36
El criterio de Mohr-Coulomb y el ángulo
de fricción interna
= tan Ángulo de fricción interna
= /
= /
37
El criterio de Mohr-Coulomb en
tensiones principales
= tan
38
= tan
sin
“1”
39
= 1 + sin
= tan
“1”
40
= 1 + sin
= tan
= 1 − sin
“1”
41
1 + sin
= tan = =
1 − sin
42
= + tan = +2
43
Principio de Arquímedes
Un cuerpo total o parcialmente

sumergido en un fluido en reposo
recibe un empuje de abajo hacia
arriba igual al peso del volumen
del fluido que desaloja
La aplicación de este principio

a los suelos dio origen a la
Mecánica de Suelos
44 (Michael Malak, Wikipedia)

Índice
• Contenido y organización…
45
Definición de medio poroso
Un medio poroso es un sólido con poros

Los poros pueden estar interconectados o aislados
Ejemplos de medios porosos

• Suelos, rocas y hormigones
• Maderas, plantas, huesos
• Polvos industriales, papel, esponjas
• Granos, alimentos
• Nosotros
46
Fases de un medio poroso
En un medio poroso siempre hay dos fases

• Sólida: partículas de suelo y hielo
• Fluida: agua, aire, CO2, hidrocarburos
A escala macroscópica, en un medio

poroso hay dos o mas materiales que
comparten un mismo espacio
47
Bibliografía básica del curso
Ingeniería Geológica
• Waltham. Foundations on Engineering geology. Spon

Mecánica de Suelos
• Jimenez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos. Rueda
• Powrie. Soil Mechanics. 3 Ed. Spon Press
• Olivella, S. Problemas resueltos. Geotecnia. Mecánica de
Suelos. UPC, 2003.
Mecánica de Rocas
• Goodman. Rock Mechanics. Wiley
Ingeniería Geotécnica
• USACE y FHWA. Serie de manuales de diseño
48
Bibliografía complementaria
Ingeniería Geológica
• Bell. Engineering Geology. Elsevier

• Blyth. A Geology for Engineers. Elsevier
• Goodman. Engineering Geology. Wiley
• Price. Engineering Geology. Springer
Mecánica de Suelos
• Fredlund. Soil Mechanics for Unsaturated Soils. Wiley
• Mitchell. Fundamentals of Soil Behavior. 3ª Ed. Wiley
• Terzaghi, Peck y Mesri. Soil Mechanics in Engineering
Practice. 2ª Ed. El Ateneo (español); 3ª Ed. Wiley (inglés)
• Wood. Soil Behavior and Critical State Soil Mechanics.
Cambridge Univ Press
49
Bibliografía complementaria
Mecánica de Rocas
• Brady. Rock Mech for Undeground Mining. Springer

• Hudson. Engineering Rock Mechanics. Pergamon
• Mogi. Experimental rock mechanics. Balkema
• Pariesau. Design Analysis in Rock Mech. Balkema
Ingeniería Geotécnica
• Dunnicliff. Geotechnical Instrumentation for Monitoring
Field Performance. Wiley
• Kramer. Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice-
Hall
• Poulos. Pile Foundations Analysis and Design. Rainbow
Bridge Press
50

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Introducción a la

(84.07) Mecánica de Suelos y Geología

Profesor: Cuerpo docente

Cuatro módulos (M1 a M4) mas coloquio integrador

Deben aprobarse todas las instancias de evaluación

Nota = (M1 + M2 + M3 + M4) / 4 +/- 2

El alumno interesado en mejorar su nota puede solicitar que

En cualquier instancia de evaluación, el desconocimiento de

• Compactación de suelos: densidad Proctor y humedad

• Ensayos de campo: ensayos SPT, CPT y cross-hole,

• Capacidad de carga: fórmulas de Terzaghi y Brinch

Los suelos son – para los ingenieros – conjuntos de

Un terrón (de suelo) ensucia

Las rocas son – para los ingenieros – materiales geológicos

Una piedra (de roca) lastima

La Mecánica de Suelos/Rocas es una ciencia aplicada que

El comportamiento del terreno

La ciencia nació en 1934 (K. Terzaghi)

Partículas sólidas en contacto

Parte I: Propiedades físicas, mecánicas, hidráulicas

Ejemplo: Esta es la consecuencia práctica

(US Army – TM 5-808-7 C1 http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/nc/soils

(Sfriso – Los Caracoles –

Tensión vs resistencia (pizarrón)

Estabilidad de un bloque rígido sobre un plano inclinado

Un cuerpo total o parcialmente

La aplicación de este principio

44 (Michael Malak, Wikipedia)

Un medio poroso es un sólido con poros

Ejemplos de medios porosos

En un medio poroso siempre hay dos fases

A escala macroscópica, en un medio

• Waltham. Foundations on Engineering geology. Spon

• Bell. Engineering Geology. Elsevier

• Brady. Rock Mech for Undeground Mining. Springer

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