Fundamentos de ingeniería geotécnica

Fundamentos de Ingeniería Geotécnica
Contenido
Prefacio
CAPÍTULO 1 Ingeniería geotécnica: desde el principio
	1.1 Introducción
	1.2 La ingeniería geotécnica antes del siglo XVIII
	1.3 Periodo Preclásico de la mecánica de suelos (1700-1776)
	1.4 Mecánica de suelos Clásica-Fase I (1776-1856)
	1.5 Mecánica de suelos Clásica-Fase II (1856-1910)
	1.7 La ingeniería geotécnica después de 1927
	1.8 Fin de una era
	Referencias
CAPÍTULO 2 Origen de los depósitos del suelo, tamaño de grano y forma
	2.1 Introducción
	2.2 Ciclo de las rocas y origen del suelo
		Rocas ígneas
		Meteorización
		Transporte de productos de la meteorización
		Rocas sedimentarias
		Rocas metamórficas
	2.3 Depósitos de suelo en general
	2.4 Suelos residuales
	2.5 Depósitos transportados por gravedad
	2.6 Depósitos aluviales
		Depósitos por corrientes fluviales
		Depósitos de canal
	2.7 Depósitos lacustres
	2.8 Depósitos glaciares
	2.9 Depósitos de suelo eólicos
	2.10 Suelo orgánico
	2.11 Tamaño de partícula de suelo
	2.12 Minerales de arcilla
	2.13 Gravedad específi ca (Ge)
	2.14 Análisis mecánico de suelo
		Análisis de tamiz
		Análisis de hidrómetro
	2.15 Tamaño efectivo, coefi ciente de uniformidad y coeficiente de gradación
	2.16 Forma de la partícula
	2.17 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 3 Relaciones peso-volumen y plasticidad
	3.1 Introducción
	3.2 Relaciones peso-volumen
		Relaciones de volumen
		Relaciones de peso
	3.3 Relaciones entre peso unitario, relación de vacíos, contenido de humedad y gravedad específica
	3.4 Relaciones entre peso unitario, porosidad y contenido de humedad
	3.5 Densidad relativa
	3.6 Consistencia del suelo
		Límite líquido (LL)
		Límite plástico (PL)
		Límite de contracción (SL)
	3.7 Actividad
	3.8 Índice de liquidez
	3.9 Carta de plasticidad
	3.10 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 4 Clasificación de suelos
	4.1 Introducción
	4.2 Sistema de clasificación AASHTO
	4.3 Sistema unificado de clasificación de suelo
	4.4 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 5 Compactación de suelos
	5.1 Introducción
	5.2 Principios generales de compactación
	5.3 Prueba Proctor estándar
	5.4 Factores que afectan la compactación
		Efecto del tipo de suelo
		Efectos del esfuerzo de compactación
	5.5 Prueba Proctor modificada
	5.6 Relaciones empíricas
	5.7 Compactación en campo
	5.8 Especificaciones para la compactación en campo
	5.9 Determinación del peso unitario de campo después de la compactación
		Método del cono de arena (Norma ASTM D-1556)
		Método del globo de goma (Norma ASTM D-2167)
		Método nuclear
	5.10 Efecto de la compactación en las propiedades cohesivas del suelo
	5.11 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 6 Conductividad hidráulica
	6.1 Introducción
	6.2 Ecuación de Bernoulli
	6.3 Ley de Darcy
	6.4 Conductividad hidráulica
	6.5 Determinación de la conductividad hidráulica en laboratorio
		Prueba de carga constante
		Prueba de caída de carga
	6.6 Relaciones empíricas para la conductividad hidráulica
		Suelo granular
		Suelo cohesivo
	6.7 Conductividad hidráulica equivalente en suelos estratificados
	6.8 Pruebas de permeabilidad en campo por bombeo de pozos
	6.9 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 7 Filtración
	7.1 Introducción
	7.2 Ecuación de continuidad de Laplace
	7.3 Redes de flujo
	7.4 Cálculo de la filtración a partir de una red de flujo
	7.5 Redes de flujo en un suelo anisotrópico
	7.6 Resumen
	Problemas
CAPÍTULO 8 Esfuerzos en una masa de suelo
	8.1 Introducción
	CONCEPTO DE ESFUERZO EFECTIVO
	8.2 Esfuerzos en suelos saturados sin filtración
	8.3 Esfuerzos en suelos saturados con filtración
		Filtración ascendente
		Filtración descendente
	8.4 Fuerza de filtración
	8.5 Oscilaciones en suelos debidas al flujo en torno a pilotes
	AUMENTO VERTICAL DEL ESFUERZO DEBIDO A DISTINTOS TIPOS DE CARGA
	8.6 Esfuerzo causado por una carga puntual
	8.7 Esfuerzo vertical causado por una carga lineal
	8.8 Esfuerzo vertical bajo un área circular uniformemente cargada
	8.9 Esfuerzo vertical causado por un área rectangular cargada
	8.10 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 9 Consolidación
	9.1 Introducción
	9.2 Principios de consolidación
	9.3 Prueba de consolidación de laboratorio unidimensional
	9.4 Índice de vacíos-puntos de presión
	9.5 Arcillas normalmente consolidadas y sobreconsolidadas
	9.6 Efecto de las perturbaciones en la relación índice de vacíos-presión
	9.7 Cálculo de asentamiento a partir de una consolidación primaria en una dimensión
	9.8 Índice de compresión (Cc) e índice de abultamiento (Cs)
	9.9 Asentamiento a partir de la consolidación secundaria
	9.10 Tasa de consolidación
	9.11 Coeficiente de consolidación
		Método del logaritmo de tiempo
		Método de la raíz cuadrada del tiempo
	9.12 Cálculo de la consolidación primaria de un asentamiento bajo una cimentación
	9.13 Modificación Skempton-Bjerrum para asentamientos de consolidación
	9.14 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 10 Resistencia cortante del suelo
	10.1 Introducción
	10.2 Criterio de falla de Mohr-Coulomb
	10.3 Inclinación del plano de falla causado por cortante
	DETERMINACIÓN EN LABORATORIO DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA CORTANTE
	10.4 Prueba de corte directo
		Prueba drenada de corte directo sobre arena y arcilla saturadas
		Comentarios generales sobre las pruebas de corte directo
	10.5 Prueba triaxial de corte
	10.6 Prueba consolidada-drenada
		Ángulo de fricción de esfuerzo efectivo para suelos cohesivos
	10.7 Prueba consolidada-no drenada
	10.8 Prueba no consolidada-no drenada
	10.9 Prueba de compresión no confinada en arcilla saturada
	10.10 Sensitividad y tixotropía de las arcillas
	10.11 Anisotropía en el esfuerzo cortante no drenado
	10.12 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 11 Mejoramiento del suelo
	11.1 Introducción
	ESTABILIZACIÓN QUÍMICA
	11.2 Estabilización con cal
		Propiedades de curado de suelos estabilizados con cal
		Estabilización con cal en campo
	11.3 Estabilización con cemento
	11.4 Estabilización con ceniza volante
	ESTABILIZACIÓN MECÁNICA
	11.5 Vibrofl otación
	11.6 Compactación dinámica
	11.7 Blasting
	11.8 Pre-compresión
		Deducción de las ecuaciones para obtener s(f ) y t2
	11.9 Drenes de arena
		Grado promedio de consolidación debido sólo al drenaje radial
		Grado promedio de consolidación debido sólo al drenaje vertical
		Grado promedio de consolidación debido a drenaje vertical y radial
	11.10 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 12 Exploración del subsuelo
	12.1 Introducción
	12.2 Programa de exploración del subsuelo
		Recopilación de la información preliminar
		Reconocimiento
		Investigación del sitio
	12.3 Perforaciones exploratorias en campo
	12.4 Procedimientos para muestrear el suelo
	12.5 Muestreo con tubo muestreador de media caña
		Correlaciones con N60 en suelo cohesivo
		Corrección para el número de penetración estándar en suelo granular
		Correlación entre la resistencia de penetración estándar y la densidad relativa del suelo granular
	Correlación entre N60 y (N1)60 con el ángulo pico de fricción en el suelo granular
	Comentarios generales
	12.6 Muestreo con tubo de pared delgada
	12.7 Observación de los niveles de agua
	12.8 Prueba de corte con veleta
	12.9 Prueba de penetración de cono
		Correlación entre densidad relativa (Dr) y qc para arena
		Correlación entre qc y ángulo de fricción drenada (F¿) para arena
		Correlación entre qc y N60 en arena
		Correlaciones de tipos de suelo
		Correlaciones de resistencia cortante no drenada (cu), presión de preconsolidación (F¿c) y relación de sobreconsolidación (OCR) para arcillas
	12.10 Prueba del presurímetro (PMT)
	12.11 Prueba del dilatómetro
	12.12 Extracción de núcleos de roca
	12.13 Preparación de los registros de perforación
	12.14 Exploración geofísica
		Estudio de refracción sísmica
		Estudio sísmico por perforaciones cruzadas
		Estudio de resistividad
	12.15 Informe de la exploración del suelo
	12.16 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 13 Estabilidad de taludes
	13.1 Introducción
	13.2 Factor de seguridad
	13.3 Estabilidad de taludes infi nitos
	13.4 Taludes finitos
	Análisis de talud finito con plano de falla superficial (método de Culmann)
	13.5 Análisis de un talud finito con una superficie cilíndrica de falla general
	13.6 Procedimiento de masa del análisis de estabilidad (superficie circular de falla cilíndrica)
		A. Taludes en suelo arcilloso homogéneo F  0 (condición sin drenaje)
		B. Taludes en suelo homogéneo con F  0
	13.7 Método de las dovelas o rebanadas
	13.8 Método de dovelas simplifi cado de Bishop
	13.9 Análisis de taludes simples con filtración estacionaria
		Solución de Spencer
		Solución de Michalowski
	13.10 Procedimiento de masa de estabilidad de taludes arcillosos con fuerzas sísmicas (suelo c¿-F¿)
	13.11 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 14 Presión lateral de tierra
	14.1 Introducción
	14.2 Presión de tierra en reposo
		Presión de tierra en reposo para suelo sumergido parcialmente
	14.3 Teoría de Rankine de las presiones activa y pasiva de la tierra
		Estado activo de Rankine
		Estado pasivo de Rankine
		Efecto de pared flexible
	14.4 Diagramas para la distribución de la presión lateral de tierra en función de los muros de contención
		Suelo de relleno no cohesivo con superfi cie horizontal de terreno
		Suelo de relleno parcialmente sumergido no cohesivo soportando una sobrecarga
		Suelo de relleno cohesivo con relleno horizontal
	14.5 Presión activa Rankine con relleno granular inclinado
	14.6 Teoría de Coulomb de la presión de tierra sobre muros de contención con fricción
		Caso activo
		Caso pasivo
	14.7 Presión pasiva suponiendo una superficie curva de falla en suelos
	14.8 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 15 Muros de contención y cortes apuntalados
	15.1 Introducción
	MUROS DE CONTENCIÓN
	15.2 Muros de contención en general
	15.3 Dosifi cación de los muros de contención
	15.4 Aplicación de las teorías de presión lateral de tierra al diseño
	15.5 Comprobación de vuelco
	15.6 Comprobación de deslizamiento a lo largo de la base
	15.7 Comprobación de la falla de capacidad de carga
	MUROS DE CONTENCIÓN DE TIERRA MECÁNICAMENTE ESTABILIZADOS
	15.8 Tierra mecánicamente estabilizada
	15.9 Consideraciones generales de diseño
	15.10 Muros de contención reforzados con varilla
	Cálculo de la presión horizontal activa
		La fuerza
		Factor de seguridad contra la falla del tirante
		Longitud del tirante
	15.11 Procedimiento de diseño paso a paso utilizando tiras metálicas de refuerzo
		General
		Estabilidad interna
		Estabilidad externa
	15.12 Muros de contención con refuerzo geotextil
		Estabilidad interna
		Estabilidad externa
	15.13 Muros de contención reforzados con geomalla
		Verificación de la estabilidad interna
		Estabilidad externa
	CORTES APUNTALADOS
	15.14 Cortes apuntalados en general
	15.15 Presión lateral de tierra sobre cortes apuntalados
		Limitaciones para las envolturas de presión
	15.16 Parámetros del suelo para cortes en suelos estratificados
	15.17 Diseño de varios componentes de un corte apuntalado
		Puntales
		Pilotes
		Encofrados
	15.18 Levantamiento del fondo de un corte en arcilla
	15.19 Flexibilidad lateral de los pilotes y asentamiento del terreno
	15.20 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 16 Cimentaciones poco profundas: capacidad de carga
	16.1 Introducción
	16.2 Capacidad última de carga de cimentaciones poco profundas: conceptos generales
	16.3 Teoría de Terzaghi de la capacidad última de carga
	16.4 Modificación de la ecuación de capacidad de carga de Terzaghi
		Capacidad neta última de carga
	16.5 Modificación de las ecuaciones de capacidad  de carga para el nivel freático
	16.6 El factor de seguridad
	16.7 Cimentaciones cargadas excéntricamente
	16.8 Método del factor de reducción de la excentricidad de carga sobre cimentaciones continuas en un suelo granular
	16.9 Cimentaciones con excentricidad bidireccional
	16.10 Losas de cimentación: tipos comunes
	16.11 Capacidad de carga de una malla de cimentación
	16.12 Cimentaciones compensadas
	16.13 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 17 Asentamiento de cimentaciones poco profundas
	17.1 Introducción
	17.2 Asentamiento elástico de cimentaciones en suelo de arcilla saturada (Ms  0.5)
	17.3 Asentamiento elástico basado en la teoría de la elasticidad
	17.4 Rango de parámetros de los materiales para el cálculo del asentamiento elástico
	17.5 Asentamiento de suelo arenoso: uso del factor de influencia de la deformación unitaria
	17.6 Carga admisible para zapatas continuas en arena considerando el asentamiento
	17.7 Presión de carga admisible de una losa de cimentación en arena
	17.8 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 18 Pilotes de cimentación
	18.1 Introducción
	18.2 Necesidad de los pilotes de cimentación
	18.3 Tipos de pilotes y sus características estructurales
		Pilotes de acero
		Pilotes de concreto
		Pilotes de madera
	Pilotes compuestos
	18.4 Estimación de la longitud de un pilote
		Pilotes de punta
		Pilotes de fricción
	18.5 Instalación de pilotes
	18.6 Mecanismo de transferencia de carga
	18.7 Ecuaciones para la estimación de la capacidad del pilote
		Capacidad de soporte de carga de la punta del pilote, Qp
	18.8 Método de Meyerhof para el cálculo de qp
	18.9 Resistencia a la fricción, Qs
		Resistencia a la fricción en arena
		Resistencia a la fricción (o superfi cial) en arcilla
		Correlación con los resultados de pruebas de penetración de cono
	18.10 Capacidad admisible del pilote
	18.11 Capacidad de carga de la punta de un pilote apoyado sobre roca
	18.12 Asentamiento elástico de pilotes
		Determinación de Se(1)
		Determinación de Se(2)
		Determinación de Se(3)
	18.13 Pruebas de carga de pilote
	18.14 Fórmulas para la colocación de pilotes
	18.15 Fricción superfi cial negativa
		Relleno de arcilla sobre suelo granular (figura 18.24a)
		Relleno de suelo granular sobre arcilla (figura 18.24b)
	18.16 Pilotes agrupados: efi ciencia
		Pilotes en arena
		Pilotes en arcilla
		Pilotes en roca
		Comentarios generales
	18.17 Asentamiento elástico de un grupo de pilotes
	18.18 Asentamiento de consolidación de un grupo de pilotes
	18.19 Resumen
	Problemas
	Referencias
CAPÍTULO 19 Pozos perforados
	19.1 Introducción
	19.2 Tipos de pozos perforados
	19.3 Procedimientos de construcción
		Método de construcción en seco
		Método de construcción con carcasa
		Método de construcción húmedo
	19.4 Estimación de la capacidad de soporte de carga
	19.5 Pozos perforados en arena: carga última neta
		Estimación de Qs
		Carga neta admisible Qadm(neta)
	19.6 Pozos perforados en arcilla: carga última neta
	19.7 Asentamiento de pozos perforados
	19.8 Capacidad de soporte de carga basada en el asentamiento
		Suelo cohesivo
		Suelos no cohesivos
	19.9 Resumen
	Problemas
	Referencias
APÉNDICE A Geosintéticos
Respuestas a problemas seleccionados
ÍNDICE