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7.45. Mecánica de Suelos II (Obligatorio)

7.45.1. Justificación ↑ Volver arriba

Mecánica de Suelos II se apoya directamente en Mecánica de Suelos I, extendiendo el marco de relaciones de fase y comportamiento hidráulico ya desarrollado allí hacia el comportamiento de esfuerzo-deformación y resistencia que rige la respuesta de los suelos ante la carga. El curso desarrolla primero la teoría de resistencia al corte y la interpretación de ensayos de laboratorio, la consolidación unidimensional y la predicción de asentamientos, y la distribución de esfuerzos bajo áreas cargadas, para luego aplicar este marco de comportamiento a cuatro problemas principales de diseño geotécnico: presión lateral de tierra y estructuras de retención, estabilidad de taludes y mitigación de deslizamientos, diseño de cimentaciones superficiales, y diseño de cimentaciones profundas (pilotes y pilotes perforados). Como segundo curso, de panorama amplio, de la línea de Ingeniería Geotécnica, cada tema de diseño se introduce a un nivel apropiado para una primera exposición; los estudiantes que continúen hacia las electivas de especialización del track revisitarán estos mismos temas a un nivel sustancialmente más profundo.

7.45.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Determinar parámetros de resistencia al corte de suelos a partir de datos de ensayos de corte directo y triaxial, y distinguir el comportamiento drenado del no drenado.
2. Predecir el asentamiento por consolidación y su velocidad temporal para arcillas saturadas, y calcular la distribución de esfuerzos bajo áreas cargadas.
3. Aplicar la teoría de presión lateral de tierra al diseño de muros de retención, muros anclados y sistemas de tierra mecánicamente estabilizada.
4. Analizar la estabilidad de taludes naturales e ingenieriles y diseñar medidas de estabilización para los modos de falla identificados.
5. Diseñar cimentaciones superficiales (aisladas, combinadas, losa) con base en criterios de capacidad portante y asentamiento.
6. Diseñar cimentaciones profundas (pilotes y pilotes perforados) considerando capacidad axial, capacidad lateral y efectos de grupo.

7.45.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

7.45.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.45.4.1. Resistencia al Corte y Consolidación (30 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Das, 2019)

Temas

1. Resistencia al corte de suelos y criterio de falla de Mohr-Coulomb
2. Métodos de ensayo de corte directo y triaxial
3. Comportamiento a resistencia al corte drenada y no drenada
4. Teoría de la consolidación y análisis de asentamientos
5. Velocidad temporal de consolidación y grado de consolidación
6. Distribución de esfuerzos en masas de suelo usando teoría elástica
7. Conceptos de mecánica de suelos en estado crítico
8. Resistencia al corte residual y sensibilidad de arcillas
9. Compresión secundaria y comportamiento por fluencia lenta
10. Anisotropía y efectos de la trayectoria de esfuerzos en el comportamiento del suelo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Aplicar el criterio de Mohr-Coulomb para determinar parámetros de resistencia al corte [Familiarizarse]
2. Interpretar resultados de ensayos de corte directo y triaxial [Evaluar]
3. Distinguir entre condiciones de carga drenadas y no drenadas [Usar]
4. Calcular asentamientos por consolidación usando teoría unidimensional [Evaluar]
5. Predecir la velocidad temporal de asentamiento para suelos en consolidación [Usar]
6. Calcular la distribución de esfuerzos bajo áreas cargadas usando la teoría de Boussinesq [Evaluar]
7. Explicar los conceptos de estado crítico y su aplicación al comportamiento del suelo [Familiarizarse]
8. Evaluar la resistencia residual y la sensibilidad para problemas de estabilidad de taludes [Evaluar]
9. Estimar la compresión secundaria para suelos altamente plásticos [Usar]
10. Analizar los efectos de las trayectorias de esfuerzos y la anisotropía en la respuesta del suelo [Familiarizarse]

7.45.4.2. Sistemas de Retención de Tierra (10 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Das, 2019; Coduto, 2001)

Temas

1. Teoría de presiones de tierra, incluyendo presiones activa y pasiva
2. Tipos de muros de retención y criterios de selección
3. Métodos de ensayo de carga, incluyendo pruebas estáticas y dinámicas
4. Muros anclados y sistemas con anclaje posterior
5. Muros de tierra mecánicamente estabilizada y sistemas de suelo reforzado
6. Diseño de muros de sótano y de fundación considerando condiciones de restricción en la cabeza del muro
7. Diseño de muros de contención con contrafuertes

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Aplicar teorías de presión lateral de tierra para el diseño de muros de retención [Evaluar]
2. Diseñar muros de retención de gravedad y en voladizo [Usar]
3. Diseñar sistemas de muros anclados, incluyendo capacidad de anclajes al terreno [Evaluar]
4. Dimensionar muros de tierra mecánicamente estabilizada y seleccionar refuerzo [Usar]
5. Diseñar muros de sótano y de fundación considerando la restricción en la cabeza del muro, sobrecarga y presión hidrostática [Evaluar]
6. Diseñar muros de contención con contrafuertes, incluyendo pantalla, talón, puntera y contrafuertes [Usar]

7.45.4.3. Análisis y Estabilización de Taludes (10 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Duncan et al., 2014)

Temas

1. Análisis de taludes infinitos para geometrías simples
2. Método de las dovelas y análisis de equilibrio límite
3. Superficies de falla circulares y no circulares
4. Determinación del factor de seguridad y criterios de aceptación
5. Cartas de estabilidad y métodos simplificados
6. Tipos de deslizamientos y mecanismos de falla
7. Estabilidad sísmica de taludes y análisis pseudo-estático
8. Métodos de estabilización, incluyendo drenaje y refuerzo
9. Sistemas de monitoreo y alerta temprana para taludes inestables
10. Análisis probabilístico de estabilidad de taludes

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Realizar análisis de estabilidad de taludes infinitos para taludes uniformes [Evaluar]
2. Aplicar el método de las dovelas para analizar la estabilidad de taludes [Usar]
3. Analizar taludes con superficies de falla circulares y no circulares [Evaluar]
4. Calcular factores de seguridad e interpretar los resultados [Usar]
5. Usar cartas de estabilidad para evaluación rápida de taludes [Evaluar]
6. Identificar tipos de deslizamientos y sus características distintivas [Familiarizarse]
7. Evaluar la estabilidad sísmica usando métodos pseudo-estáticos [Usar]
8. Diseñar medidas de estabilización de taludes para modos de falla específicos [Evaluar]
9. Implementar sistemas de monitoreo para taludes potencialmente inestables [Usar]
10. Conducir análisis probabilístico de estabilidad considerando la incertidumbre de los parámetros [Evaluar]

7.45.4.4. Capacidad Portante y Diseño (10 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Coduto, 2001; Das, 2019)

Temas

1. Teoría de capacidad portante y mecanismos de falla
2. Ecuaciones de capacidad portante última para varias condiciones
3. Análisis de asentamientos usando métodos elásticos y de consolidación
4. Diseño de zapatas aisladas
5. Zapatas combinadas y zapatas con viga de enlace
6. Presión de contacto admisible y selección del factor de seguridad
7. Análisis y diseño de cimentaciones tipo losa
8. Efectos de carga excéntrica e inclinada
9. Efectos de interacción suelo-estructura
10. Asentamientos diferenciales y límites tolerables
11. Diseño de cimientos corridos (continuos) para muros de sótano y de fundación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar mecanismos de falla por capacidad portante en cimentaciones superficiales [Familiarizarse]
2. Calcular la capacidad portante última usando las ecuaciones de Terzaghi y Meyerhof [Evaluar]
3. Predecir asentamientos totales y diferenciales para cimentaciones superficiales [Usar]
4. Diseñar zapatas aisladas para cargas gravitacionales [Evaluar]
5. Dimensionar zapatas combinadas y con viga de enlace para arreglos de columnas [Usar]
6. Determinar presiones de contacto admisibles basadas en criterios de resistencia y asentamiento [Evaluar]
7. Analizar cimentaciones tipo losa usando métodos convencionales y de elementos finitos [Evaluar]
8. Evaluar la capacidad portante bajo carga excéntrica e inclinada [Usar]
9. Considerar la interacción suelo-estructura en el diseño de cimentaciones [Familiarizarse]
10. Evaluar los asentamientos diferenciales y aplicar criterios de asentamientos tolerables [Evaluar]
11. Diseñar cimientos corridos (continuos) para muros de sótano y de fundación [Usar]

7.45.4.5. Cimentaciones Profundas (10 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Coduto, 2001; Das, 2019)

Temas

1. Tipos de pilotes y métodos de instalación
2. Capacidad axial de pilotes individuales en suelos cohesivos y granulares
3. Capacidad a carga lateral y método p-y
4. Comportamiento de grupos de pilotes y eficiencia del grupo
5. Diseño de pilotes perforados y consideraciones de construcción
6. Fricción negativa y fuerzas de arrastre hacia abajo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Seleccionar tipos de pilotes apropiados basándose en condiciones del suelo y cargas [Familiarizarse]
2. Calcular la capacidad axial de pilotes usando métodos estáticos [Evaluar]
3. Analizar pilotes cargados lateralmente usando curvas p-y [Usar]
4. Evaluar la capacidad y asentamiento de grupos de pilotes [Evaluar]
5. Diseñar cimentaciones con pilotes perforados, incluyendo diámetro y refuerzo del fuste [Usar]
6. Interpretar resultados de ensayos de carga en pilotes y verificar supuestos de diseño [Evaluar]

7.45.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Das, B. M. (2019). Principles of Geotechnical Engineering. Cengage Learning, 9th edition.

Coduto, D. P. (2001). Foundation Design: Principles and Practices. Prentice Hall, 2nd edition.

Duncan, J. M., Wright, S. G., and Brandon, T. L. (2014). Soil Strength and Slope Stability. John Wiley & Sons, 2nd edition.