Notas sobre Mecánica de Suelos y Cimentaciones

Introducción

• La alteración del equilibrio del suelo puede ser hidráulico o mecánico.
• Efectos de la alteración:
  • Deformación del suelo, lo que repercute en edificios cercanos.
  • Alteración del flujo de agua, pudiendo desviarla hacia excavaciones.
  • Riesgo de rotura del suelo debido a la pérdida de resistencia por el movimiento del agua.
• Importancia de anticiparse a patologías para evitar catástrofes.

Alteraciones del equilibrio del suelo

• Acciones exteriores:
  • Fuerzas de superficie (cimentaciones).
  • Fuerzas de volumen (peso específico, flujo de agua).
• Modificación de la geometría:
  • Excavaciones, túneles, contenciones.
• Modificación de las propiedades:
  • Mejora del terreno, cambio de fases.
• Perfil del terreno:
  • Las capas del suelo se identifican a través de ensayos in situ:
  • Peso específico, índice de huecos, humedad, grado de saturación.

El suelo como medio continuo

• Alteraciones por construcción afectan el equilibrio:
  • Ambas alteraciones a nivel mecánico e hidráulico son importantes.
• Excavaciones bajo el nivel freático crean problemas.
• Necesidad de recalcular asientos y verificar estabilidad.
• Ecuaciones de equilibrio:
  • Las tensiones internas actúan en el esqueleto sólido.
  • Relaciones causa-efecto:
  • Ecuaciones constitutivas (tensión-deformación, criterio de rotura, tensión-flujo).

Hipótesis en mecánica de suelos

• Consideraciones del suelo como un medio continuo:
  • Aplicación de conceptos de continuo (tensión, deformación).
  • Propiedades aparentemente continuas aunque el suelo sea discreto.
• Suelo como medio poroso:
  • Interconexión de partículas.
  • Deformaciones generan cambios de volumen y porosidad.

Distribución de tensiones geostáticas en el terreno

• Tensiones totales en el terreno (O):
  • Relación: O_z =
    ho imes z
  • En el plano vertical solo hay tensiones principales debido a la nula tensión en la superficie (z=0).
• Aumento de tensión en terrenos estratificados depende del peso específico de cada estrato:
  • La saturación del suelo implica tener en cuenta el peso específico saturado.

Técnicas de cálculo de tensiones

• Condiciones de carga edométricas:
  • No asientos en suelo saturado a corto plazo.
  • Mayor rapidez en suelos no saturados.
• Teoría de la elasticidad permite calcular el cambio tensional:
  • Incremento de tensiones bajo cargas circulares y rectangulares en función de la geometría de la zapata:
  • Una carga circular afectará un área hasta dos veces su diámetro.
  • Cargas rectangulares se calculan a partir de las tensiones verticales en puntos específicos.

Efectos del agua en el suelo

• Régimen hidrostático y presión intersticial:
  • La presión del agua en un punto es un escalar.
  • La presión intersticial varía con la profundidad y debe permanecer bajo control para mantener el equilibrio del suelo.
• Piezómetros:
  • Permiten medir la presión de agua y el flujo dentro del suelo.

Principio de tensiones efectivas de Terzaghi

• Tensiones efectivas (O’):
  • Definidas como la diferencia entre las tensiones totales (O) y la presión del agua (Uw).
  • Importancia: Cambios en las tensiones efectivas causan deformaciones y asientos.
• Aplicable solo a suelos saturados o secos, no parcialmente saturados.

Conclusiones generales

• Alteraciones del equilibrio hidráulico y mecánico afectan las tensiones efectivas del suelo, produciendo deformaciones o cambios en su estado.
• Para evitar problemas estructurales, es fundamental realizar un análisis preciso de los factores hidráulicos y mecánicos que interactúan con el suelo.
• Mantener un control constante del régimen del agua es esencial para la estabilidad del terreno y evitar colapsos.