Historia De La Mecanica

HISTORIA DE LA MECÁNICA

En la dinastía chou, 1000 a.c. se dan recomendaciones para construir los caminos y puentes. El siglo XVII trae las primeras contribuciones literarias sobre ingeniería de suelos y el siglo XVIII marca el comienzo de la ingeniería civil, cuando la ciencia se toma como fundamento del diseño estructural.

 Vauban(1687), ingeniero militar francés de reglas y formulas empíricas para construcción de muros de contención.

 Brullet (1691), presenta la primera teoría sobre empuje de tierras y a ella contribuyen los franceses couplet(1726),coulomb(1773), rondelet(1802), navier(1857) y el suizo culman(1866).

 En 1773, coulomb(frances), relaciona la resistencia al corte con la cohesión y friccion del suelo. En 1856, se presenta la ¨ley de darcy¨(francia) y la ¨ley de stokes¨(inglaterra), relacionadas con la permeabilidad del suelo y la velocidad de caída de partículas solidas en fluidos.

 Culman(1866) aplica gráficamente la teoría de coulomb a muros de contension.

 En 1871, morh(berlin) desarrolla el cálculo de esfuerzos(una representación grafica) en un punto del suelo dado.

 En 1873, bauman (chicago) afirma que el área de la zapata depende de la carga de la columna y recomienda valores de carga en arcillas.

 En 1885 Bossinesg (francia) presenta su teoría de distribución de esfuerzos y deformaciones por cargas estructurales sobre el terreno.

 En 1890, Hazen (USA) mide propiedades de arena y cascajo para filtros.

 En 1906, Strahan (USA) estudia la granulometría para mezclas en via.

 En 1908,Warston (USA) investiga las cargas en tuberías enterradas.

 En 1911, Fellenius(Suecia),desarrolla métodos de muestreo y ensayos para conocer la resistencia al corte de los suelos y otras propiedades. Además, desarrolla el método sueco del círculo para calcular la falla en suelos cohesivos.

 En 1925, Terzagui, presenta en Viena el tratado ERDBAUMECHANIK que hace de la mecánica de suelos una rama autónoma de la ingeniería. El científico de Praga, Karl Terzagui, es el padre de la mecánica de suelos.

 En la sede de Manizales cuando la entonces facultad de ingeniería creada en 1948, hacia 1952 se dicto por primera vez el curso de M de S por el ingeniero civil Julio Robledo Isaza.

MECANICA DE SUELOS:

El objetivo principal de la Mecánica de Suelos es estudiar el comportamiento del suelo para ser usado como material de construcción o como base de sustentación de las obras de ingeniería.

La importancia de los estudios de la mecánica de suelos radica en el hecho de que si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, produciendo a su vez deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.

En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la estructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos.

La Mecánica de Suelos se interesa por la estabilidad del suelo, por su deformación y por el flujo de agua, hacia su interior, hacia el exterior y a través de su masa, tomando en cuenta que resulte económicamente factible usarlo como material de construcción.

A un ingeniero le interesa identificar y determinar la conveniencia o no de usar el suelo como material para construir rellenos en caminos, canales de conducción y distribución de los sistemas de riego, obras hidráulicas, entre otros.

Para esto es necesario obtener muestras representativas del suelo que se someten a pruebas de laboratorio, tomando en cuenta que el muestreo y los ensayos se realizan necesariamente sobre pequeñas muestras de población, es necesario emplear algún método estadístico para estimar la viabilidad técnica de los resultados.

COMPOSICION DEL SUELO:

Mineralogía del suelo

Arcillas, limos, arenas y gravas están clasificados por su tamaño, pero eso pueden consistir en una gran variedad de minerales. Debido a la estabilidad del cuarzo respecto a otras rocas minerales, es el material constituyente más común de la arena y el limo. Mica y feldespato son otros minerales comunes presentes en arenas y limos. Los minerales constituyentes de gravas suelen ser muy similares a los de la roca madre.

Los minerales más comunes en las arcillas son la montmorillonita, la esmectita, la ilita y la kaolinita. Estos minerales tienden a formar estructuras en placa con un rango entre and y un rango de grosores entre and , y tienen una superficie específica relativamente grande. La superficie específica es definida por el ratio de área superficial de partículas entre la masa de la partículas. Los minerales de la arcilla tienen un rango de superficie específica de 10 a 1.000 metros cuadrados por gramo. Esto hace que las arcillas tengan unas propiedades químicas y electrostáticas completamente distintas a la de otros materiales.

Los minerales de los suelos están predominantemente formados por átomos de oxígeno, silicio, hidrógeno y aluminio, organizados en formas cristalinas. Estos elementos junto con el calcio, sodio, potasio, magnesio y carbono constituyen más del 99 por ciento de la masa sólida de La Tierra.

Relación masa-suelo

Un diagrama de fase de suelo indicando la masas y volúmenes del aire, sólido, líquido y huecos.

Hay una gran variedad de parámetros1 usados para describir las proporciones relativas de aire, agua y sólidos en un suelo. Esta sección define estos parámetros y algunas de sus interrelaciones. La notación básica sería:

, , and representa el volumen de aire, agua y sólidos en una mezcla de suelos;

, , and representa el peso del aire, agua y sólidos en una mezcla de sólidos;

, , and representa la masa del aire, agua y sólidos en la mezcla de sólidos;

, , and representa las densidades de los constituyentes (aire, agua y sólidos) en una mezcla de suelo;

Nótese que el peso, W, puede ser obtenido multiplicando la masa, M, por la aceleración de la gravedad, g, e.g.,

Gravedad específica es el ratio entre la densidad del material y la densidad del agua pura ( ).

Gravedad específica de sólidos,

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