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SUELOS

1. MECANICA DE
SUELOS I

2. 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
sólidas, producidas por la
desintegración mecánica o la
descomposición química de las
rocas, independientemente de
que tengan o no materia
orgánica.
Terzaghi dijo:
Karl Terzaghi 1883-1963

5. I. EL SUELO COMO MATERIAL DE
CONSTRUCCIÓN.
La Mecánica de Suelos es una ciencia que trata de responder, entre
otras, a las siguientes cuestiones:
1)Comportamiento del suelo cuando es sometido a una carga externa
(resistencia del suelo, deformaciones que experimenta, distribución
interna de las tensiones, etc.)
2)Comportamiento y calidad del suelo para su uso como material de
construcción (terraplenes de carreteras, presas de materiales sueltos,
etc.)
3)Calculo de las acciones que un suelo ejerce sobre una estructura
(acciones sobre estructuras como muros de contención de tierras,
pantallas, túneles, etc.)
4)Análisis de la estabilidad de taludes naturales o artificiales como los
de presas de materiales sueltos.
I.1. INTRODUCCIÓN .

6. La consecución de estos objetivos requiere datos sobre las
propiedades físicas, químicas y mecánicas de los suelos y para ello, la
Mecánica de Suelos emplea las siguientes herramientas:
a)Realización de ensayos “in situ”
b)Sondeos y/o calicatas para la toma de muestras para su posterior
ensayo en laboratorio.
El objetivo de estas técnicas es determinar parámetros
característicos del suelo (cohesión, ángulo de rozamiento interno,
módulo de elasticidad, etc.) que empleándolos en modelos
matemáticos den respuesta a los objetivos anteriores. A este
conjunto de técnicas es a lo que se denomina “Reconocimiento y/o
estudio geotécnico del terreno”.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.1. INTRODUCCIÓN.

7. La dificultad con la que nos encontraremos se debe a que el suelo
tiene dos características:
a)Variabilidad espacial de sus propiedades. Las propiedades de un
suelo pueden ser muy diferentes de un punto a otro relativamente
próximos (suelos poco homogéneos).
b)Variabilidad temporal. Como ejemplo, las arcillas en período
húmedo tienen poca resistencia pero cuando se secan tienen una
resistencia media-alta.
Estas dos características originan incertidumbre ante el
comportamiento del suelo. Para estar del lado de la seguridad se
deberán usar factores de seguridad que oscilarán entre dos y tres.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.1. INTRODUCCIÓN.

8. El suelo es la capa más superficial de la corteza terrestre, constituida
por fragmentos de roca de diferente tamaño. Esta capa puede tener
hasta varios cientos de metros y se distinguen dos capas:
La más superficial presenta una intensa actividad biológica (contiene
micro-organismos, raíces, materia orgánica, etc). Este es el suelo
edáfico y no es apto como material de construcción ni para soportar
cargas significativas. La retirada de esta capa es necesaria para
construir y se
realiza mediante la operación de desbroce.
La capa más profunda está constituida por materiales totalmente
inertes y es el objeto de la Mecánica de Suelos.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE UN SUELO .

9. El suelo procede de la fragmentación de grandes masas de rocas. Los
distintos tipos de roca son:
Ígneas: formadas por el enfriamiento de magma. Se dan en las
proximidades de rocas volcánicas.
• De grano grueso: granito, diorita, gabro.
• De grano fino: ryolita, basalto.
• Lavas: Escorias, obsidiana.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE UN SUELO .

10. Sedimentarias: los fragmentos de roca meteorizados son
transportados por el viento, agua o gravedad y se depositan en
estratos o capas que posteriormente son compactados y cementados.
Destacan las areniscas, conglomerados, calizas y dolomías.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE UN SUELO .

11. Metamórficas: se originan por la acción de altas presiones y
temperaturas sobre rocas sedimentarias o ígneas. Cabe destacar la
antracita, la cuarcita, y el gneis.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE UN SUELO .

12. A su vez, los suelos se clasifican en:
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE UN SUELO .
a)Suelos residuales: no
han experimentado
ningún fenómeno de
transporte, es decir, se
han formado “in situ”.
Son típicos de zonas
llanas y con intensas
lluvias (trópicos).

13. b) Suelos transportados:
Coluviales: trozos de roca que por gravedad caen por la ladera y se
depositan de una forma anárquica.
Aluviales: se producen en las zonas medias y bajas de las cuencas
de grandes ríos donde los materiales son arrastrados por el río y
son depositados de una manera estratificada en función de su
peso.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE UN SUELO .

14. Existen tres factores que influyen en el comportamiento de un suelo:
1)Naturaleza y composición mineralógica.
Los silicatos son los minerales más abundantes y forman los minerales de
las arcillas. Éstas tienen una estructura laminar en capas y presentan un
déficit de carga negativa en su superficie que es compensado por
cationes positivos adsorbidos que compensan el déficit creando una
doble capa difusa.
Algunos minerales de arcilla, por su estructura laminar, pueden absorber
mucha cantidad de agua y tienen un gran poder de retención de la
misma. Este agua produce un incremento de volumen en el mineral que
disminuye drásticamente cuando se seca (retracción). Se trata, por tanto,
de suelos expansivos muy perjudiciales para la construcción porque los
incrementos de
volumen no se producen de manera uniforme, es decir, se originan
empujes relativos de una zona a otra y los procesos de retracción
producen importantes asientos.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL SUELO

15. Existen tres factores que influyen en el comportamiento de un suelo:
1)Naturaleza y composición mineralógica.
Por otro lado cabe mencionar los sulfatos, que son muy solubles,
pudiendo ser disueltos y arrastrados por los flujos de agua subterránea,
perdiéndose material y aumentando, consecuentemente, la porosidad. A
veces se llegan a formar oquedades pudiendo producir el colapso de una
estructura.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL SUELO

16. Existen tres factores que influyen en el comportamiento de un suelo:
2) Textura.
Se trata de la distribución por tamaños de las partículas de un suelo.
Siguiendo la clasificación propuesta por la American Association of State
Highway and Transportation Officials (AASHTO), éste se clasificará
dependiendo de su textura en arcilla, limo, arena, grava y cantos rodados.
La textura afecta al comportamiento del suelo porque al aumentar el
tamaño de las partículas también aumenta la resistencia de éste. La
textura también influye en la conductividad hidráulica; los materiales
finos tienen baja conductividad hidráulica.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL SUELO

17. A la fracción de arenas, gravas y cantos rodados se le suele denominar
fracción gruesa y a la fracción de limo y arcilla se le denomina fracción
fina.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL SUELO

18. Existen tres factores que influyen en
el comportamiento de un suelo:
3) Estructura.
Es la disposición relativa de unas
partículas respecto a otras. En los
suelos granulares la estructura viene
determinada por la forma de las
partículas, mientras que en los
suelos de textura fina depende del
tipo de fuerzas que predominan.
Las partículas de los suelos de
textura gruesa pueden ser desde
angulosas hasta redondeadas,
existiendo también tipos
intermedios.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL SUELO
A: Angulosas; B: Subangulosas;
C: Subredondeadas; D:
Redondeadas; E: Muy redondeadas.

19. Las partículas angulosas pueden provenir de una roca o material que no
ha sido erosionado por el agua de manera importante. Las partículas
redondeadas son cantos rodados y están en las laderas y proximidades
de los ríos. Las partículas angulares encajan mejor y tienen mayor
resistencia y mejor comportamiento que los cantos rodados.
En los suelos de textura fina, como las arcillas, la estructura viene
determinada por la fuerza predominante, pudiéndose distinguir:
Estructura dispersa: se debe a las fuerzas de repulsión y se puede
explicar diciendo que son paquetes dispuestos paralelamente. Existe
anisotropía siendo los valores de la conductividad hídrica
considerablemente mayores en la dirección de los paquetes.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL SUELO

20. Estructura floculada: se asemeja a un castillo de naipes y se debe a las
fuerzas de atracción. Tiene una conductividad hidráulica y una porosidad
mayor que la estructura dispersa ya que el diámetro efectivo de los
poros es mayor. Además presenta un mayor grado de isotropía y menor
densidad, sin embargo la resistencia es menor.
I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.I. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.
I.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL SUELO

21. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
a)Relaciones peso-volumen
Como se mencionó en el apartado
anterior, el suelo constituye un
sistema de varias fases. La figura
siguiente muestra un elemento
típico de suelo que contiene 3
fases diferenciables: sólida
(partículas minerales), líquida
(agua generalmente) y gaseosa
(aire o gas). La parte de la
izquierda representa las tres
fases como podrían presentarse
en un elemento de suelo natural.
En la parte de la derecha se han
separado las tres fases con el fin
de facilitar la deducción de las
relaciones entre ellas.

22. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
Para desarrollar
las relaciones
Volumétricas y
gravimétricas,
separamos las
tres fases:
V: Volumen total del elemento de suelo
Vs: Volumen ocupado por las partículas de suelo
Vw: Volumen ocupado por la fase líquida (agua)
Va: Volumen ocupado por la fase gaseosa (aire)
Vv: Volumen ocupado por los huecos (fase líquida+fase
gaseosa)
W: Peso total del elemento de suelo
Ws: Peso de las partículas de suelo
Ww: Peso de la fase líquida (agua)
Wa: Peso de la fase gaseosa (aire) 0
≈

23. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
Relaciones en volumen
Índice de vacios:
Porosidad:
Grado de saturación:

24. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
Las relaciones entre el índice de vacíos y la
porosidad son las siguientes:

25. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
Relaciones en peso:
Humedad:
Peso específico
de las partículas
sólidas:
Peso específico
del agua:
Peso específico
seco:

26. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
Relaciones en peso:
Peso específico aparente:
Peso específico saturado (Vv = Vw =e)

27. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
Peso específico saturado (Vv = Vw =e)
b) Densidad o compacidad relativa
Una magnitud muy empleada para caracterizar la compacidad de un
suelo
granular es la densidad relativa, definida como:

28. RELACION VOLUMETRICA Y GRAVIMETRICA
EL peso especifico se expresa en kN/m3. Como el N es una
unidad derivada, a veces es conveniente trabajas con
densidades del suelo. La unidad SI de densidad es Kg/m3.
• Densidad
• Densidad seca

29. La mecánica de suelos incluye:
•Teorías sobre el
comportamiento de los
suelos sujetos a cargas,
basadas en
simplificaciones
necesarias dado el estado
actual de la teoría.
•Investigación de las
propiedades físicas de los
suelos.
•Aplicación del
conocimiento teórico y
empírico de los
problemas prácticos.

30. Tanques
Todas las estructuras son fundadas sobre el suelo

31. Puentes
Todas las estructuras deben fundarse sobre el suelo

32. Carreteras
Todas las estructuras deben fundarse sobre el suelo

33. Tuneles
Todas las estructuras deben fundarse sobre el suelo

34. FUNDACION ADECUADA

35. FUNDACIONES
SUPERFICIALES (ZAPATAS)

36. FUNDACIONES PROFUNDAS

37. TIPOS DE FUNDACIONES

38. EL SUELO COMO MATERIAL
DE CONSTRUCCION

39. DESLIZAMIENTOS