Fundamentos de Ingeniería Geotécnica

La investigación en el desarrollo de los principios fundamentales de la ingeniería geotécnica, la mecánica de suelos y la mecánica de rocas, y sus aplicaciones en el análisis y diseño de cimentaciones, ha sido muy amplia en las última cinco décadas.

Los autores quisieran incluir todos los recientes desarrollos en un texto; sin embargo, como éste pretende ser un libro introductorio, en él se enfatizan los principios fundamentales, sin presentar demasiados detalles y alternativas.

Este libro consta de 13 capítulos e incluye los conceptos fundamentales de la mecánica de suelos y de la ingeniería de cimentaciones, incluyendo la capacidad de carga y el asentamiento de cimentaciones superficiales (zapatas y losas), muros de retención, cortes apuntalados, pilotes y pilas perforadas.

La mecánica de suelos es la rama de la ingeniería que estudia las propiedades de los suelos y su comportamiento bajo esfuerzos y deformaciones unitarias en condiciones ideales.

La ingeniería de cimentaciones es la aplicación de los principios de la mecánica de suelos y de la geología en la planificación, diseño y construcción de cimentaciones para edificios, carreteras, presas, etc. Las aproximaciones y desviaciones de las condiciones ideales de la mecánica de suelos son necesarias para un diseño apropiado de cimientos, porque los depósitos de suelos naturales no son homogéneos, en la mayoría de los casos. Sin embargo, para que una estructura funcione adecuadamente, esas aproximaciones deben ser hechas sólo por un ingeniero que tenga un conocimiento sólido de la mecánica de suelos.

CONTENIDO

CAPITULO 1 DEPÓSITOS DE SUELO Y ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
1.1 Introducción
1.2 Depósitos de suelo natural
1.3 Tamaño de las partículas de suelos
1.4 Minerales arcillosos
1.5 Densidad de sólidos (G,)
1.6 Análisis mecánico del suelo
1.7 Tamaño efectivo, coeficiente de uniformidad y coeficiente de curvatura

CAPÍTULO 2 RELACIONES VOLUMÉTRICAS Y GRAVIMÉTRICAS, PLASTICIDAD Y CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS
2.1 Relaciones volumétricas y gravimétricas
2.2 Relaciones entre peso específico, relación de vacíos, contenido de agua y densidad de sólidos
2.3 Compacidad relativa
2.4 Consistencia del suelo
2.5 Actividad
2.6 Índice de liquidez
2.7 Carta de plasticidad
2.8 Clasificación del suelo

CAPITULO 3 COMPACTACIÓN DE SUELOS
3.1 Compactación; principios generales
3.2 Prueba Proctor estándar
3.3 Factores que afectan la compactación
3.4 Prueba Proctor modificada
3.5 Estructura de un suelo cohesivo compactado
3.6 Compactación en campo
3.7 Especificaciones para compactación en campo
3.8 Determinación del peso específico de campo después de la compactación

CAPÍTULO 4 MOVIMIENTO DEL AGUA A TRAVÉS DE SUELOS. PERMEABILIDAD E INFILTRACIÓN
4.1 Ecuación de Bernoulli
4.2 Ley de Darcy
4.3 Permeabilidad
4.4 Determinación en laboratorio de la permeabilidad
4.5 Relaciones empíricas para la permeabilidad
4.6 Prueba de permeabilidad en campo por bombeo de pozos
4.7 Ecuación de continuidad de Laplace
4.8 Redes de flujo
4.9 Ascención capilar en suelos

CAPÍTULO 5 ESFUERZOS EN UNA MASA DE SUELO
5.1 Esfuerzos en suelo saturado sin infiltración
5.2 Esfuerzos en suelo saturado con infiltración
5.3 Esfuerzo efectivo en un suelo parcialmente saturado. Incremento del esfuerzo vertical debido a varios tipos de carga
5.4 Esfuerzo causado por una carga puntual
5.5 Esfuerzo vertical causado por una carga de línea
5.6 Esfuerzo vertical causado por una carga de franja (ancho finito y longitud infinita)
5.7 Esfuerzo vertical debajo del centro de un área circular uniformemente cargada
5.8 Esfuerzo vertical causado por un área rectangularmente cargada
5.9 Carta de influencia para presión vertical

CAPITULO 6 CONSOLIDACIÓN
6.1 Fundamentos de la consolidación
6.2 Prueba de consolidación unidimensional en laboratorio
6.3 Gráficas relación de vacíos-presión
6.4 Arcillas normalmente consolidadas y preconsolidadas
6.5 Efecto de la perturbación entre la relación de vacíos-presión
6.6 Cálculo de asentamientos por consolidación primaria unidimensional
6.7 Índice de compresión (Cu )
6.8 Índice de expansión (C,)
6.9 Asentamiento por consolidación secundaria
6.10 Tasa de consolidación
6.11 Coeficiente de consolidación
6.12 Cálculo de asentamientos por consolidación primaria bajo una cimentación
6.13 Precompresión. Consideraciones generales 1
6.14 Drenes de arena

CAPÍTULO 7 RESISTENCIA CORTANTE DEL SUELO
7.1 Criterios de falla de Mohr-Coulomb
7.2 Inclinación del plano de falla causada por cortante
7.3 Ley de la falla por cortante en suelo saturado
7.4 Prueba de corte directo
7.5 Prueba de corte directo drenada sobre arena y arcillas saturadas
7.6 Prueba de corte triaxial
7.7 Prueba consolidada drenada
7.8 Prueba consolidada no drenada
7.9 Prueba no consoliaada-no drenada
7.10 Prueba de compresión simple en arcilla saturada
7.11 Sensitívidad y trixotropía de las arcillas
7.12 Prueba de corte con veleta
7.13 Relaciones empíricas entre cohesión no drenada (cu) y presión efectiva de sobrecarga

CAPITULO 8 EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO
8.1 Programa de exploración del subsuelo
8.2 Perforaciones exploratorias en el campo
8.3 Procedimientos para muestreo del suelo
8.4 Observación de los niveles del agua
8.5 Prueba de corte con veleta
8.6 Prueba de penetración de cono
8.7 Prueba del presurímetro (PMT)
8.8 Prueba del dilatómetro
8.9 Extracción de núcleos de roca
8.10 Preparación de registros de perforación
8.11 Informe de la exploración del suelo

CAPÍTULO 9 PRESIÓN LATERAL DE TIERRA
9.1 Presión de tierra en reposo
9.2 Teoría de Rankine de las presiones de tierra, activa y pasiva
9.3 Diagramas para la distribución de la presión lateral de tierra contra muros
de retención
9.4 Muros de retención con fricción
9.5 Teoría de la presión de tierra de Coulomb
9.6 Análisis aproximado de la fuerza activa sobre muros de retención

CAPITULO 10 ESTABILIDAD DE TALUDES
10.1 Factor de seguridad
10.2 Establidad de taludes infinitos sin infiltración
10.3 Estabilidad de taludes infinitos con infiltración
10.4 Taludes finitos
10.5 Análisis de taludes finitos con superficie de falla circularmente cilíndrica. Generalidades
10.6 Procedimiento de masa del análisis de estabilidad (superficie de falla circularmente cilíndrica)
10.7 Método de las dovelas
10.8 Análisis de estabilidad por el método de las dovelas para infiltración con flujo establecido
10.9 Solución de Bishop y Morgenstern para la estabilidad de taludes simples con infiltración

CAPITULO 11 CIMENTACIONES SUPERFICIALES. CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTO
11.1 Capacidad de carga última de cimentaciones superficiales- Conceptos generales
11.2 Teoría de la capacidad de carga última
11.3 Modificación de las ecuaciones para la capacidad de carga por la posición del nivel del agua
11.4 El factor de seguridad
11.5 Cimentaciones cargadas excéntricamente
11.6 Asentamiento de cimentaciones superficiales
11.7. Tipos de asentamiento en cimentaciones
11.8 Asentamiento inmediato
11.9 Asentamiento inmediato de cimentaciones sobre arcilla saturada
11.10 Rango de los parámetros del material para calcular el asentamiento inmediato
11.11 Presión admisible de carga en arena basada en consideraciones de asentamiento
11.12 Prueba de placa en campo
11.13 Capacidad de carga admisible
11.14 Asentamientos tolerables en edificios
11.15 Cimentaciones con losas
11.16 Zapata combinada y cimentación con losas
11.17 Tipos comunes de cimentaciones con losa
11.18 Capacidad de carga de cimentaciones con losa
11.19 Cimentaciones compensadas

CAPÍTULO 12 MUROS DE RETENCIÓN Y CORTES APUNTALADOS
12.1 Muros de retención 4
12.2 Muros de retención. Generalidades
12.3 Dimensionamiento de muros de retención
12.4 Aplicación de las teorías de la presión lateral de tierra. Teorías de diseño
12.5 Revisión del volcamiento
12.6 Revisión por deslizamiento a lo largo de la base
12.7 Revisión de falla por capacidad de carga
12.8 Comentarios relati.vos a estabilidad
12.9 Drenaje del relleno del muro de retención
12.10 Juntas en la construcción de muros de retención
12.11 Cortes apuntalados
12.12 Cortes apuntalados. Generalidades
12.13 Presión lateral de tierra en cortes apuntalados
12.14 Parámetros del suelo para cortes en suelo estratificado
12.15 Diseño de varias componentes de un corte apuntalado
12.16 Levantamiento del fondo de un corte en arcilla
12.17 Cedencia lateral de tabla estacas y asentamiento del terreno

CAPITULO 13 CIMENTACIONES PROFUNDAS. PILOTES Y PILAS PERFORADAS
13.1 Necesidad de las cimentaciones con pilotes
13.2 Tipos de pilotes y sus características estructurales
13.3 Estimación de la longitud del pilote
13.4 Instalación de pilotes
13.5 Mecanismo de la transferencia de carga
13.6 Ecuaciones para estimar la capacidad de pilotes
13.7 Capacidad de carga de pilotes de punta descansando en roca
13.8 Asentamiento de pilotes
13.9 Fórmulas para el hincado de pilotes
13.10 Esfuerzos en pilotes durante el hincado
13.11 Pruebas de carga de pilotes
13.12 Fricción negativa en pilotes
13.13 Grupos de pilotes. Eficiencia
13.14 Asentamiento elástico de grupo de pilotes
13.15 Asentamiento por consolidación de grupo de pilotes – Pilas perforadas
13.16 Tipos de pilas perforadas
13.17 Procedimientos de construcción
13.18 Estimación de la capacidad de carga
13.19 Asentamiento de pilas perforadas bajo carga de trabajo
13.20 Método de Reese y O’Neill para calcular la capacidad de carga