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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Plantel Aragón INGENIERIA INDUSTRIAL CLASE “ mecánica de materiales” trabajo GRUPO:2804 NOMBRE DE LA PROFESORA: MARTHA BERENICE FUENTES FLORES NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO FECHA DE ENTREGA: 13 DE FEBRERO DEL 2023 1.1 SUELOS El estudio de los suelos, sus propiedades, y comportamiento, desde el punto de vista de la ingeniería civil, es el campo de la Mecánica de Suelos. Propiedades Físicas de los suelos o terrenos Los geólogos definen los suelos o terrenos como rocas alteradas, mientras que los ingenieros prefieren definirlos como el material que sostiene o carga el edificio por su base. La mayor parte de los materiales que forman la fuente original del suelo son las rocas. Suelos Residuales: Resultante de la intemperización de la roca, son generalmente confiables, firmes y estables. Suelos Transportados: Producto de descomposición de las rocas con contenido de materia orgánica vegetal descompuesta. Son suelos blandos y sueltos. Suelo Glaciar: Masa heladas arrastraban, toda partícula suelta de las colinas y montañas, se mezclaban con otras y se extendían sobre el terreno dando lugar así a este tipo de suelo. TIPO DE SUELO SEGÚN LOS VIENTOS IOESS Y MÉDANOS. Ioess: Depósitos acumulados por el viento, no tienen piedras son principalmente limos y arenas finas. Médano: Acumulaciones de arena sueltas cuarzosas arrastradas por el viento. Los materiales que están presentes en los suelos naturales se clasifican en cuatro tipos: - Arenas y grava: son materiales granulares no plásticos - Limos: son materiales intermedios en el tamaño de sus partículas y se comportan, de modo típico, como materiales granulares, aunque pueden ser algo plásticos - Arcillas: se componen de partículas mucho más pequeñas, exhiben propiedades de plasticidad y son muy cohesivas. - Materia orgánica: Consta principalmente de desechos vegetales. Los suelos son de dos orígenes: residual y sedimentario. 1.2 NATURALEZA Y RECONOCIMIENTO DEL SUELO Al realizar un estudio geológico resulta adecuado reconocer el espesor de las capas geológicas que lo forman, su resistencia y cantidad de agua. Para edificar sobre ellos, los terrenos pueden clasificarse en dos grupos: terrenos compresibles e incompresibles. Terrenos compresibles: Presiones máximas que pueden resistir 0 hasta 3500 kg/m2 a. Fango Húmedo (se forma en las aguas estancadas) b. Turba (Estiércol mezclado con carbón vegetal) c. Tierra vegetal (capa superficial que constituye el suelo natural) d. Tierra arcillosa (tierra con cierto contenido de arcilla) e. Arenas revueltas no compactadas y depositadas en lechos no naturales. Incompresibles o duros (deleznables y no deleznables: Presiones máximas son de 50000 hasta 300000 kg/m2. a. Calizas en lechos compactados b. Esquistos o roca blanda c. Piedra arenisca en lechos compactos d. Grava secas y encerradas e. Roca Granítica a b c d 1.3 EXPLORACIÓN DEL SUELO No existe un método ideal para la exploración de suelos por su gran variedad, probablemente un procedimiento para investigarlo muy diferente del que necesitará otro subsuelo. Se requiere de un análisis previo y observación preliminar de la zona para tener una información que evitara investigaciones costosas e innecesarias. En la observación se detallará: nivel freático, cohesión del suelo, humedad, agrietamientos y asentamientos, tipo de cimentación y su profundidad, así como los tipos de estructura más usados en la zona. 1.4 SONDEOS PARA LA EXPLRACIÓN DEL SUBSUELO Para sondeos sencillos la herramienta más usada es la barrena dependiendo de las características del suelo y del procedimiento de perforación elegido. Va de profundidades entre 2 hasta 10 metros. SONDEO CON BARRENA GIRATORIA: Cortar estratos del subsuelo e inyectar agua, la cual es bombeada al exterior junto con fragmentos del suelo. Se utiliza una bentonita húmeda que para y recubre los poros permeables del suelo. a b SONDEO CON BARRENA DE LAVADO CON AGUA: Inyecta agua por medio de un tubo de lavado. La cantidad que requiere este sistema es mucha y sale por orificio que se encuentra en la parte inferior del tubo de lavado. Este es estudio es poco confiable. Y no se recomienda para perforaciones muy profundas. SONDEO POR PERCUSIÓN: Consiste en golpear el suelo con una barrena pesada que se deja caer desde una altura de 5.00, con la finalidad de romper y machacar el suelo y las rocas. El procedimiento tiene limitaciones, sobre todo cuando se quiere analizar muestras, pues los golpes convierten el material en lechada lodosa. SONDEO POR PENETRACIÓN ESTÁNDAR Penetración Estándar Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que le permite tomar una muestra en su interior, naturalmente alterada. El peso de la maza y la altura de la caída libre, están normalizados, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente. Procedimientos Cuando en la perforación del sondeo se alcanza la profundidad donde se efectuará la prueba, sin avanzar la entubación y viendo limpio el fondo del sondeo, se desciende el tomamuestras unido al varillaje hasta apoyar en el fondo con suavidad. Luego se eleva repetidamente la maza con una frecuencia constante, dejándola caer libremente sobre una sufridera colocada en la zona superior del varillaje. Se contabiliza y se anota el número de golpes necesarios para hincar la cuchara primeros 15 centímetros (N0 − 15). Ventajas del ensayo Al ser la cuchara un tomamuestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural. EQUIPO DE PENETRACIÓN BARRENAS DE PERFORACIÓN Es la herramienta de corte localizada en el extremo inferior de la sarta de perforación, utilizada para cortar o triturar la información durante el proceso de la perforación rotaría. Función de la Barrena Perfora los estratos de la roca mediante el vencimiento de su esfuerzo de compresión y de la rotación de la barrena. Actualmente son usadas en las primeras etapas de la perforación. Ventajas - Alta velocidad de perforación - Potencial de larga vida Consideraciones - Daño por impacto - Abrasividad - Estabilidad PROCESO DE ESTUDIOS SEGÚN LA NEC. 2.4. Etapas generales del estudio y diseño geotécnico De manera general, el proceso de estudio y diseño geotécnico consiste en: • Un estudio de literatura de la información ya disponible del sitio, geología y suelos. • La planificación de un estudio geotécnico, cuyo fin es la determinación específica de los parámetros del suelo (a base del estudio de literatura previo). • Ensayos del estudio geotécnico definitivo y ensayos del laboratorio, que permiten obtener los parámetros necesarios para el diseño de cimentaciones, excavaciones, etc. • Ese procede con el diseño de cimentaciones, excavaciones, y cualquier obra subterránea o geotécnica. 1.5 EXCAVACIONES En zonas urbanas es cada vez más frecuente realizar excavaciones para la construcción de sótanos de edificios y otras obras de carácter municipal, muchas de estas excavaciones suelen ser profundas (mayores a 4.0m), y para su estabilización se requieren de sistemas de contención ajenos al propio talud. Una excavación puede definirse en ingeniería civil, como el retiro planificado, en forma manual o mecanizada, de cierto volumen de suelo, asociado con las primeras etapas de construcción de una obra. Las Cimentaciones Superficiales reparten la fuerza que le transmite la estructura a través de sus elementos de apoyo sobre una superficie de terreno bastante grande que admite esas cargas. Se considera cimentación superficial cuando tienen entre 0,50 m. y 4 m. de profundidad, y cuando las tensiones admisibles de las diferentes capas del terreno que se hallan hasta esa cota permiten apoyar el edificio en forma https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_civil https://www.construmatica.com/construpedia/Estructura https://www.construmatica.com/construpedia/Terreno https://www.construmatica.com/construpedia/Carga directa sin provocar asientos excesivos de la estructura que puedan afectar la funcionalidad de la estructura; de no ser así, se harán Cimentaciones Profundas. Debe considerarse como posible que en un mismo solar se encuentren distintos tipos de terreno para una misma edificación; esto puede provocar asientos diferenciales peligrosos aunque los valores de los asientos totales den como admisibles. Existen varios tipos de Cimentaciones Superficiales, los cuales se detallan a continuación: - Zapatas aisladas - Zapatas corridas - Zapatas combinadas - Losas de cimentación Excavación Profunda. Son aquellas que superan los cinco metros de profundidad, se realizan con maquinaria que supere una potencia de 80 Hp; para su ejecución debe tomarse en cuenta elementos tales como: sistemas Complejos de protección de taludes y rampa de salida de camiones. Desarrollo. Reconocimiento del área de trabajo En esta parte del proceso se realizará una inspección visual del terreno, el cual es de suma importancia por ser el primer acercamiento para poder apreciar de mejor manera cómo se ejecutarán los trabajos de excavación. Determinación de cantidad de cortes La cantidad de cortes a realizar serán determinados directamente por el método de protección de taludes que se haya planificado. Ya que existen métodos de protección de taludes, cuyas ventajas benefician al proceso de excavación, en este caso, muros anclados o muros pantalla. Trabajos preliminares Se define como toda aquella actividad necesaria antes de dar inicio al proceso de excavación, tales como: Actividades de protección. Actividades de cerramiento perimetral y delimitación. https://www.construmatica.com/construpedia/Asiento https://www.construmatica.com/construpedia/Cimentaciones_Profundas https://www.construmatica.com/construpedia/Cimentaciones_Profundas https://www.construmatica.com/construpedia/Estudio_Geot%C3%A9cnico https://www.construmatica.com/construpedia/Estudio_Geot%C3%A9cnico Actividades de cubicación de camiones de transporte. 1.8 ATAGUÍAS Y TABLESTACAS Ataguías. (También conocidas con el nombre de diques). Las ataguías son elementos que se hincan en el terreno como muros de contención para sostener las terrenos colindantes al hacer una excavación, o bien para disminuir la transmisión de presiones a los terrenos colindantes. Generalmente las ataguías se colocan hincándolas por medio de martinetes de caída libre o de vapor antes de proceder a la excavación del terreno circunscrito. De acuerdo con el material de que estén hechas, pueden ser de madera, para lo cual se usan tablones o pilotes; de fierro, ya sea que se usen perfiles laminados como viguetas, canales, o bien lámina de acero; de concreto, o bien pueden ser mixtos usando dos o más materiales. a) Ataguías de madera. Cuando se usan ataguías de madera, pueden hacerse por medio de tablones; cualquier solución que se adopte debe reunir el requisito de que todas las piezas deberán estar ligadas o cuatrapeadas entre sí, para que ayuden al trabajo de conjunto por una parte, y por otra, para que impidan el paso de material o agua a través de ranuras o intersticios. Para lograrlo, los tablones pueden ser machihembrados, o en forma de cuña para longitudes y empujes no muy fuertes, y para mayores lo general es usar tres tablones unidos con pernos y colocados en forma de obtener un machimbre entre uno y otro como se indica en la figura. Un sistema muy usado en la Ciudad de México ha sido el de construirlas por medio de una serie de pilotes comunes de madera, hincados a profundidades cortas (no mayores de 12 mts.), de una sola pieza y clavados uno a continuación de otro por medio de una piloteadora común. b) Ataguías de fierro Pueden ser construidas en dos formas: ya sea hincando perfiles laminados tales como viguetas y canales, las que se van atroquelando una contra otra, o bien usando piezas laminadas, como se indica en la figura correspondiente. Este tipo de ataguía tiene el' inconveniente de ser muy caro, aunque por otra parte reporta ventajas tales como las de poder recuperar el material íntegramente y sin deterioro, adaptarse a las más diversas formas y no presentar mayor dificultad para su extracción. c) Ataguías de concreto Cuando el suelo en que va a cimentarse es muy permeable, pueden hacerse ataguías que se llaman de fondo, y que consisten en tapar estas filtraciones con una solera de concreto sumergido en el fondo de la excavación, previamente dragada Pueden hacerse en dos formas, ya sea a base de pilotes prefabricados que se hincan en el lugar en la forma normal, o bien colados en el lugar constituyendo de hecho un muro de contención. Su uso cada día se extiende más dado el enorme desarrollo y adaptabilidad que ha tenido este material dentro de nuestro medio. d) Ataguías mixtas La más usada en México es la que está constituida mediante una combinación de viguetas "H" de 6" y losas de concreto intermedias apoyadas sobre ellas. El procedimiento que se sigue normalmente es el de clavar las viguetas antes de iniciar la excavación, y después conforme se va avanzando, se va colando la losa en tramos generalmente de un metro, con lo que se evita gran cantidad de obra falsa, siendo mínimo el riesgo de cualquier desprendimiento de terreno en áreas tan pequeñas. e) Ataguías de tierra Para obras pequeñas y alturas de agua que no excedan de 1,50 rn., pueden ejecutarse ataguías con tierras, que son entonces malecon es con doble talud, pudiéndose proteger con escollera el talud exterior. TABLESTACAS Los tablestacados son paredes formadas por tablones unidos por travesaños y terminados en punta que se hincan en el terreno. Para evitar el desplazamiento que los empujes pueden ocasionar sobre el tablestacado se unen mediante costillas de perfiles laminados o con las puntas ensambladas como anteriormente indicábamos al referirnos alas ataguías. El fin primordial de las tablestacas es asegurar las paredes contra los desprendimientos antes de iniciarse la excavación, cuando, por alguna razón exista agua subterránea en el lugar de la obra. 2.1 LIMPIEZA Y PREPARACIÓN DEL TERRENO Este es uno de los trabajos por los cuales se comienza una obra, la finalidad de este concepto es eliminar del terreno todos la basura, obstáculos y/o vegetación existente a fin de poder realizar de una mejor manera los siguientes trabajos de la obra cómo lo pueden ser las excavaciones para realizar el desplante de la estructura de la obra. El grado de dificultad, tiempo y mano de obra para ejecutar este concepto se determinará dependiendo de las condiciones del terreno, en algunos casos hay que retirar troncos, piedras o elementos pesados, en otros casos solamente basta con limpiar y llevar a cabo la actividad del “desenraice”. Estos trabajos pueden hacerse a mano o por medios mecánicos, puede contratarse maquinaria para retirar del terreno elementosque sea muy difícil retirar a mano, para elaborar este concepto hay que hacer un análisis a conciencia “in situ”. 2.2 TRAZADO Y NIVELACIÓN Replanteo El replanteo es la ubicación de todos los puntos necesarios para poder materializar los ejes principales del proyecto en el terreno, así como los linderos del mismo. El replanteo se inicia tomando un punto de referencia conocido, este puede ser un lindero, una carretera, la esquina de una construcción, entre otros. Se mide en el plano la distancia de un primer punto del proyecto hasta el punto de referencia, luego se traza esta medida en el terreno para ubicar el primer punto. Los puntos que se ubican primero son los cruces de los ejes del proyecto. Encontrado el primer punto, se comienza a emplazar los demás con la ayuda de una escuadra o el método del triángulo 3-4-5 para obtener ángulos rectos. Una vez que se obtienen los puntos principales se comienzan a trazar los ejes. Para esto se necesita ubicar unas camillas en el suelo para poder clavar las piolas con exactitud. Una vez que están trazados los ejes se mide cada distancia para comprobar que esté correcta. Nivelación La nivelación consiste en “los trabajos que se efectúan para conocer la diferencia de alturas de uno o varios puntos con respecto a uno conocido” (Rivero, 2008, p. 21), generalmente el Nivel ± 0.00. Las 2 formas típicas con las que se pueden tomar niveles son con manguera o con nivel topográfico (teodolito o estación total). Si los maestros usan el método de la manguera se recomienda efectuar una comprobación visual utilizando el nivel topográfico. ¿Cómo sacar niveles con manguera? Este método muy simple y efectivo es el preferido por los albañiles, se usa el principio de los vasos comunicantes (un líquido contenido en un recipiente tiende siempre a auto nivelarse). Se llena parcialmente con agua una manguera transparente, teniendo mucho cuidado que no haya burbujas en su interior, luego se coloca un extremo en el nivel de referencia que se desea ubicar (ej.: N. ± 0.00) y el otro extremo de la manguera en el segundo punto a nivelar. Hay que asegurarse que el nivel del agua en el primer extremo coincida con la marca del nivel de referencia, en ese momento se indica a la persona que sujeta el otro extremo de la manguera que marque en la superficie el nivel del agua presente.
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