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Una serie de ejercicios y preguntas relacionadas con la mecánica de suelos, un campo fundamental en la ingeniería civil. Abarca temas como la clasificación de suelos, propiedades físicas y mecánicas, muestreo, ensayos de laboratorio y aplicaciones prácticas en la construcción. Útil para estudiantes de ingeniería civil que buscan profundizar en los conceptos y aplicaciones de la mecánica de suelos.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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¡No te pierdas las partes importantes!
1. Indique la importancia que tiene la Mecánica de Suelos en la solución práctica de los problemas de ingeniería Es esencial es la ingeniería civil y en la geotécnica porque proporciona información crítica sobre el comportamiento del suelo en un sitio especifico, lo que permite a los ingenieros tomar decisiones adecuadas en el diseño y construcción de proyectos, garantizando la seguridad y la eficiencia de las obras civiles. Además, ayuda a prevenir problemas futuros relacionados con el suelo y el medio ambiente. 2.Compare la definición de suelo de por lo menos dos autores distintos desde el punto de vista de la Mecánica de Suelos
Dr. Arturo Casagrande como tarea de la universidad de Harvard
15. Mencione al menos cuatro propiedades fundamentales para normar el criterio del ingeniero respecto a los suelos La plasticidad, la compresibilidad, la permeabilidad, la resistencia al suelo, la velocidad de variación de volumen. 16. Menciona los dos requisitos indispensables para la aplicación de la Mecánica de Suelos a los problemas de diseño El muestreo adecuado como la clasificación precisa constituyen dos requisitos previos indispensables para la aplicación de la mecánica de suelos a los problemas de diseño. 17. ¿Cómo se define Suelo? Se trata de un conjunto con organización definida y propiedades que varían “vectorialmente” el suelo representa todo tipo de material terrosos, desde el relleno de desperdicio, hasta areniscas parcialmente cementadas o lutitas suaves. El agua juega un papel muy importante en el comportamiento mecánico del suelo, por lo cual debe considerarse como parte de este. 18. ¿Para el ingeniero civil que significa la palabra SUELO? Es el sustrato físico sobre el que se realizaran las obras, del que importan las propiedades fisicoquímicas especialmente las propiedades mecánicas. 19. ¿Por su origen como se clasifican los Suelos? Por suelos residuales y suelos transportados. 20. Describa brevemente que es la Turba Es carbón ligero, esponjoso y de aspecto terroso que se forman en lugares pantanosos debido a la descomposición de los vegetales. 21. Describa la composición de materia orgánica en el suelo y su significado en la ingeniería de suelos. Es un componente esencial que influye en su comportamiento geotécnico, su fertilidad y su estabilidad. Se compone principalmente de material orgánico en descomposición, como plantas, hojas, raíces microorganismos muertos y otros materiales orgánicos.
derrite, las rocas se fracturan. Este proceso es común en regiones con ciclos de congelación y descongelación, como las zonas montañosas. Abombamiento por raíces : Las raíces de las plantas penetran en las fisuras de las rocas y ejercen presión a medida que crecen. Esto puede llevar a la separación y fragmentación de las rocas. Abrasión: Las rocas se desgastan debido al roce constante con partículas de arena, gravilla y otros materiales transportados por el viento, el agua o el hielo. Este proceso puede dar lugar a la formación de superficies rocosas lisas y pulidas, como en los lechos de ríos. Presión y alivio: Las rocas que se formaron bajo alta presión en el subsuelo pueden experimentar tensiones cuando se exponen en la superficie debido a la erosión. Esto puede resultar en la descamación o exfoliación de capas de roca. Intemperismo químico: Hidrólisis : Es un proceso químico en el que el agua disuelve minerales en las rocas, descomponiéndolos. Por ejemplo, los silicatos en las rocas se descomponen en arcillas. Oxidación: La exposición al oxígeno atmosférico puede provocar la oxidación de minerales metálicos en las rocas, formando óxidos. Un ejemplo común es la formación de herrumbre en minerales de hierro. Carbonatación: Implica la reacción química entre el dióxido de carbono atmosférico y minerales como el calcio en rocas calizas, formando carbonato de calcio y agua, lo que debilita la estructura de la roca. Disolución: El agua que contiene ácidos débiles puede disolver minerales solubles en las rocas, como el yeso o la sal. Estos procesos de intemperismo trabajan en conjunto para descomponer y desgastar las rocas en la superficie de la Tierra con el tiempo, contribuyendo a la formación de suelos y a la creación de características geológicas distintivas en el paisaje.
23. ¿Cómo se dividen los agentes generadores de suelo? Clima, biotina, relieve, roca madre y tiempo. 24. Describa que entiende por Desintegración Mecánica La desintegración mecánica, se refiere la intemperización de las rocas por agentes físicos, tales como cambios periódicos de temperatura, acción de congelación del agua en juntas y grietas de las rocas, efectos de organismos, plantas, etc. 25. ¿Qué tipos de suelo produce este tipo de agentes? SEDIMENTOS Y OTRAS ACUMULACIONES NO CONSOLDIADAS DE partículas sólidas 26. ¿Qué entiende por descomposición química? Es un proceso que a partir de una sustancia compuesta se originan dos o más sustancias de estructura química más simple. 27. ¿Qué tipos de suelo llega a formar la descomposición química?
Fenómeno por el cual un sólido o un líquido atrae y retiene en su superficie gases, vapores, líquidos o cuerpos disueltos.
40. Los átomos de Arcilla se disponen en láminas, ¿Cuáles son esas Láminas? La silícica y la alumínica. 41. ¿Qué son las Caolinitas? Es un mineral de arcilla que forma parte del grupo de minerales industriales 42. ¿Qué son la Ilitas? Es una arcilla no expansiva, micácea. 43. ¿Qué son las Montmorilonitas? Es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las llamadas arcillas 44. ¿Qué es un Nexo Primario? Se establece entre dos átomos que tengan incompleto el número de electrones en sus bandas más exteriores 45. Describe los Nexos Primarios Nexos iónicos: Se establecen entre dos átomos que tengan incompleto el número de los electrones en sus bandas más exteriores. 46. Describe los nexos secundarios Éste ocurre entre dos átomos donde a cada uno le falta uno o más electrones en sus bandas extremas 47. ¿Qué se entiende por estructura de un suelo? Se define por la forma en que se agrupan las partículas individuales de arena, limo y arcilla. 48. Menciona al menos cuatro disposiciones estructurales que adopta el Suelo: Arena, limo arcilla humus 49. Describe las diferencias entre una estructura panaloide y una fluculada Una estructura panaloide es de granos de tamaño menor a 0 mm, es decir granos de limo y una fluculada tiene Las partículas arcillosas en forma lamina 50. ¿Qué es una estructura simple, descríbala? Describe la configuración física del suelo, se mantienen unidas débilmente y no forman agregados. Incluso los suelos de arena con un mayor contenido de coloides se deshacen fácilmente cuando se exponen a presión en el suelo. 51. ¿A qué se atribuye el que las arcillas tengan fuertes cambios de volumen con los cambios de humedad?
La estructura agregada también mejora la permeabilidad del suelo al agua y su capacidad de retención de agua. Las partículas de arcilla están unidas entre sí en agregados, las propiedades del suelo están casi siempre mejorarse. Un efecto importante es que la labranza del suelo se hace más fácil. Buena estructura del suelo hace un suelo arcilloso arable un sitio cada vez más productivo, ya que se proporcionan todas las funciones esenciales para la planta y su sistema de raíces. Esto da un crecimiento más rápido y un mayor rendimiento.
52. ¿Cómo se forman y como se caracterizan los suelos llamados turbas? La turba es un material orgánico constituido por elementos procedentes de la descomposición de vegetales. Es uno de los materiales más usados como sustrato, tanto en jardinería como en agricultura. Turba negra Turba rubia Tiene su origen en zonas bajas, alto contenido de bases, su pH es mucho más alto, entre 7,5 y 8. Son turbas en que la materia orgánica está bastante descompuesta, por lo que son muy pobres en nutrientes, pero también resultan idóneas para el desarrollo de todo tipo de plantas si se les aportan los nutrientes necesarios. Poseen mayor contenido mineral. Se forma en zonas de temperaturas suaves con un alto índice de precipitaciones. La gran cantidad de lluvias realiza un lavado intenso de calcio y otros minerales del material, con lo que queda un alto contenido en spagnol, sustancia presente en los musgos que ningún microorganismo conocido puede descomponer. La turba se forma como resultado de la putrefacción y carbonificación de la vegetación en el agua ácida de pantanos, marismas y humedales. 53. ¿Cuáles son los tres grupos básicos que se pueden distinguir entre las arcillas? Caolinitas, Montmorilonitas y ilititas 54. ¿Cuándo se dice que una muestra es inalterada y cuando alterada? Alterada: El material que se analiza vaya a ser empleado en la construcción de terraplenes, en la preparación de muestras estabilizadas y otras obras, es decir cuando se lo utiliza como material de construcción. Inalterada: Cuando se necesite conocer las condiciones de estabilidad del terreno como en el cómo en el estudio de taludes, o cuando se desea averiguar la capacidad soporte del terreno donde se construirá 55.Explique los diferentes procedimientos de muestreo para la obtención demuestras alteradas Muestro alterado de suelos blandos, se pueden obtener muestras de relajamiento inalteradas, basado en el cambio de escuerzo que s eles induce. Otros cambios son de temperatura en la disminución o el incremento de la humedad.
Que los materiales se logran distinguir y es una mezcla heterogénea que se puede ver de manera gradual con los materiales.
63. ¿Cómo se conoce si un material está bien o mal graduado? Se considera bien graduado si sus propiedades mecánicas ofrecen mayor calidad, y un material homogéneo se considera mal graduado, si sus propiedades mecánicas son deficientes. 64. ¿Qué es densidad absoluta, Densidad aparente y densidad relativa? Densidad absoluta: relación entre la masa y el volumen de una sustancia a una presión y una temperatura determinadas, lo que se corresponde con su peso al vacío. Densidad aparente: se define como la masa de suelo seco en una determinada unidad de volumen edáfico (sólidos + poros) Densidad relativa: es la relación entre la densidad de una sustancia y una densidad de referencia (normalmente la densidad del agua). 65.A un material que pasa el 100% la malla No. 40 ¿Qué densidad se le determina normalmente? Densidad absoluta 66. ¿A qué se le llama sensibilidad de las arcillas? aquella arcilla que se transforma en un fluido viscoso cuando es remoldeada. Esta propiedad se denomina sensibilidad de la arcilla y todas ellas la presentan con mayor o menor intensidad. 67. ¿Qué se entiende por plasticidad en los suelos? Cuando el suelo se considera duro, pero se puede moldear y deformar sin exhibir propiedades elásticas, cambios de volumen o agrietamiento. 68. ¿De qué se hace uso para conocer la plasticidad en los suelos? El porcentaje del peso en seco de la muestra de suelo 69.Describa el procedimiento para determinar el límite líquido El límite de líquido se determina en el laboratorio con la ayuda del aparato estándar de límite líquido diseñado por Casagrande. 70.Realice un esquema de la copa de casa grande indicando sus componentes
71. ¿Cómo se puede explicar la naturaleza de la prueba de límite líquido y el significado físico de la curva de fluidez? El porcentaje de contenido de humedad con que un suelo cambia, al disminuir su humedad, de la consistencia líquida a la plástica, o, al aumentar su humedad, de la consistencia plástica a la líquida. 72.Describa el procedimiento para determinar el límite plástico La muestra de suelo que pasa tamiz de 425 micrones se mezcla a fondo con agua destilada hasta que la masa del suelo se convierte en plástico suficiente para moldearse fácilmente con los dedos. 73. ¿Cómo se puede saber mediante el índice plástico, si un suelo es no plástico, de baja plasticidad, medianamente plástico o altamente plástico? 74.Describa el procedimiento para determinar el límite de contracción A partir de la obtención en el laboratorio del peso y el volumen de una muestra húmeda y del peso y el volumen de la misma muestra, pero seca. 75. ¿Cómo se puede medir la actividad de una arcilla? MÉTODO DE LA PIPETA El método de la pipeta es una determinación directa del contenido de arcilla, por lo que se considera como referencia y adecuado en comparación con el método del densímetro. Además, en ciertos tipos de suelo, el método del densímetro puede sobrestimar o subestimar el contenido de arcilla, dando como resultado errores en la cuantificación del limo. Los altos valores del número de actividad (A) están asociados con suelos que contienen minerales arcillosos de mayor actividad. El valor de (A) permanecerá aproximadamente constante para muestras que provengan de estratos del mismo origen geológico: por lo tanto, el valor de (A) puede ser el medio más confiable de averiguar la existencia de estratos de diferente origen geológico en un determinado sondeo Si crece la actividad. crece la cohesión. La actividad de la arcilla puede medirse en función de (A) en la forma siguiente: A < 0.5. Arcilla relativamente inactiva, tipo caolinítico. A > 0.50 < 1.0 Arcilla con agilidad normal, tipo ilícito. A > 1.0.... Arcillas progresivamente más activas, tipo montmorillonítico. ¿Cómo se define la contracción lineal de un suelo? La contracción lineal (C. L.) se define como el porciento de contracción con respecto a la dimensión original que sufre una barra de suelo de 2 cm × 2 cm x 10 cm al secarse en un horno a 100-110°C desde una humedad equivalente a la humedad del límite líquido hasta el límite de contracción. Explique las diferentes pruebas de campo que pueden realizarse para identificar un suelo Tamaños y granulometría de las partículas Los suelos formados por partículas gruesas se identifican fácilmente por inspección visual. Para ello se extiende una muestra representativa sobre una superficie plana y se observa la distribución de las partículas, tamaño de estas, forma y composición mineralógica. Los tamaños de la grava y de la arena se reconocen fácilmente.
Un aspecto de importancia fundamental en la exploración es buscar la colaboración de ciencias que como la geología pueden dar en ocasiones información de carácter general muy importante. Puede decirse que sobre todo en obras de Importancia el reconocimiento geológico es imprescindible El cual será previo a cualquier otra actividad realizada por el técnico de mecánica de suelos ¿Cómo se realiza la exploración geofísica? Los métodos geofísicos han sido desarrollados principalmente para determinar las variaciones en las características físicas de los diferentes estratos del subsuelo o la existencia de rocas subyacentes a depósitos sedimentarios. Los métodos son rápidos y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente información para fundamentar criterios en el proyecto definitivo de cualquier obra de cimentación.
81. Describe brevemente el método de resistividad eléctrica Este método se basa en el hecho de que los suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan una mayor o menor resistividad eléctrica cuando una corriente pasa por ellos. Para el caso de puentes la información que nos proporciona este método es la presencia de estratos de roca y de aguas subterráneas, aunque estos límites sean pobremente definidos.
(30 minutos a 1 hora) para que el suelo se adhiera al tubo y la muestra no se pierda. El tubo Shelby debe hincarse en el suelo a una velocidad constante de entre 15 y 30 cm por minuto (Liu y Evett, 2004).
87. En que consiste el método de penetración estándar Este método de exploración es muy empleado para determinar la resistencia a la penetración en los estratos del suelo por medio del número de golpes necesarios para hincar un muestreador metálico. El procedimiento para ejecutar la prueba de penetración estándar, así como el equipo y los aspectos relacionados están normalizados, en México se cumple con la norma NMX-C- 431 - ONNCCE2002 ; el procedimiento consiste en realizar una penetración en el subsuelo usando un penetrómetro dinámico, este se compone de una masa de 63.5 kg que se deja caer libremente desde una altura de 76.2 cm, a continuación se introduce un muestreador que se hinca 15 cm, se cuenta el número de golpes N para lograr que el muestreador se hinque 30 cm (Liu y Evett, 2004). 88. ¿En qué tipo de suelos es recomendable el tubo de pared delgada Suelos blandos y cohesivos 89. ¿Qué otro nombre recibe el tubo de pared delgada? Tubo Shelby 90. Mencione algunos de los métodos preliminares de exploración de suelos Pozos a cielo abierto con muestreo alterado. Perforaciones con posteadoras, barrenos helicoidales. Método de lavado. Método de penetración estándar. Método de penetración cónica 91. Mencione algunos de los métodos de sondeo definitivo Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado. Método con tubo de pared delgada. Método rotatorio para roca. 92. Describa como se realiza el sondeo con pozo a cielo abierto Son excavaciones de dimensiones suficientes para que un técnico pueda bajar directamente y examinar los diferentes estratos, él cual debe de aplicar bien su criterio al analizar el suelo y llevar un registro completo del mismo en sus diferentes estratos, como son la humedad, color, estado natural, etc. Este tipo de sondeos no puede llevarse a grandes profundidades sobre todo cuando hay nivel freático muy superficial, en otras ocasiones esta profundidad dependerá del tipo de material existente en los diferentes estratos que se van encontrando. Si se tienen suelos friccionantes bajo el nivel freático y se requiere ademar, puede usarse madera o acero, por lo regular el ademe se hace con tablones horizontales y/o verticales bien hincados. Al obtener muestras en este tipo de sondeos, debe tenerse cuidado que sean representativas del estrato en cuestión; éstas se protegerán en frascos o bolsas emparafinadas para, conservar lo mejor que se pueda la humedad natural de cada muestra.
Es aplicable a suelos relativamente permeables, por ejemplo, limos, arenas y gravas.
100. Explique las diferentes formas en que el agua retenida se encuentra en el suelo Agua retenida en fase líquida y agua retenida en fase de vapor 101. Indique Título, Capítulo y Artículos del Reglamento de Construcciones del Distrito Federal que hacen referencia o tienen que ver con el estudio de Mecánica de Suelos. Título cuarto de, las manifestaciones de construcción y de las licencias de construcción especial, capítulo ii, de las licencias de construcción especial, artículo 58. Título cuarto de, las manifestaciones de construcción y de las licencias de-construcción especial, capítulo i, de las manifestaciones de construcción, artículo 53 Título tercero de, los directores responsables de obra y corresponsables, capítulo i, de los directores responsables de obra, artículo 35 102. De acuerdo con el Reglamento de Construcción vigente en el Distrito Federal, cuáles son las Zonas en que se divide el Valle de México, descríbelas. En el ARTÍCULO 170. nos indica que el Distrito Federal se divide en tres zonas con las siguientes características generales: Zona I. Lomas, formadas por rocas o suelos generalmente firmes que fueron depositados fuera del ambiente lacustre, pero en los que pueden existir, superficialmente o intercalados, depósitos arenosos en estado suelto o cohesivos relativamente blandos. En esta Zona, es frecuente la presencia de rellenos artificiales no compactados, o de oquedades en rocas y de cavernas y túneles excavados en suelo para explotar minas de arena; 356 Zona II. Transición, en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 m de profundidad, o menos, y que está constituida predominantemente por estratos y Limo arenosos intercalados con capas de arcilla lacustre, el espesor de éstas es variable entre decenas de centímetros y pocos metros, y Zona III. Lacustre, integrada por potentes depósitos de arcilla altamente comprensible, separados por capas arenosos (sic) con contenido diverso de limo o arcilla. Estas capas arenosas son de consistencia firme a muy dura y de espesores variables de centímetros a varios metros. Los depósitos lacustres suelen estar cubiertos superficialmente por suelos aluviales y rellenos artificiales; el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m. La zona a que corresponda un predio se determinará a partir de las investigaciones que se realicen en el subsuelo del predio objeto de estudio, tal como se establecen en las Normas. En caso de edificaciones ligeras o medianas, cuyas características se definan en dichas Normas, podrá determinarse la zona mediante el mapa incluido en las mismas, si el predio está dentro de la porción zonificada; los predios ubicados a menos de 200 m de las fronteras entre dos de las zonas antes descritas se supondrán ubicados en la más desfavorable.
La geología ayuda al ingeniero, ya que la melosa formación de una masa de suelo el tamaño, forma y del mismo. La ayuda a establecer los contornos de un depósito y permite al ingeniero la selección de muestras para pruebas de laboratorio. La experiencia, en el sentido que se le da aquí, no sólo significa hacer, sino además valorar los resultados de lo que se hizo. Así pues, cuando el ingeniero hace un proyecto o resuelve un problema de suelos e interpreta los resultados a partir de medidas in situ, ha adquirido experiencia. En general, se hace gran énfasis en la parte operativa de la experiencia y muy poco en la interpretación de los resultados de las obras realizadas. El ingeniero competente debe continuar mejorando su caudal de excelencia, comparando el comportamiento previsto de una estructura con el comportamiento real. La economía es un factor importante en la selección de la mejor solución entre las posibles. Aunque la valoración económica detallada de una obra particular depende de los precios unitarios en la zona en que se va a construir, ciertas ventajas económicas de un determinado método sobre otro pueden destacarse de las características propias de cada método.
104. Describa el procedimiento para la obtención de peso volumétrico de una muestra en el laboratorio Para determinar el peso volumétrico seco y suelto de un suelo se coloca el material (que ha sido cuarteado y secado) dentro de un recipiente de volumen conocido, llenándolo y enrasándolo, sin apretarlo, con una regla. Inmediatamente se pesa, y restando el peso del recipiente se obtiene el peso del material, que dividido entre el volumen del recipiente proporcionará el dato de peso volumétrico seco y suelto del suelo. La principal aplicación de este dato está en la conversión de pesos de ma terial a volúmenes y viceversa. 105. Describa el procedimiento para la obtención del contenido de humedad en el laboratorio El contenido de humedad se determina pesando una muestra representativa del suelo en su estado húmedo, secando luego dicha muestra a peso constante en un horno a una temperatura de 100 a 110°C y pesándola después. La diferencia entre el peso de la muestra antes y después de secada al horno representa el peso del agua que contenía la muestra. Este peso del agua expresado como porcentaje del peso seco de la muestra proporciona el contenido de humedad. El contenido de humedad del suelo puede variar desde cero cuando está perfectamente seco hasta un máximo determinado y variable cuando está completamente saturado.
Si el contenido de agua de la pastilla es el adecuado, un nuevo agitado hará que los fragmentos producto del desmoronamiento vuelvan a constituirse. La velocidad con la que la pastilla cambia su consistencia y con la que el agua aparece y desaparece define la intensidad de la reacción e indica el carácter de los finos del suelo.
110. Como se lleva a cabo la prueba de resistencia en seco en los suelos La resistencia de una muestra de suelo, previamente secado, al romperse bajo presiones ejercidas por los dedos, es un índice del carácter de su fracción coloidal. Los limos ML o MH exentos de plasticidad no presentan prácticamente ninguna resistencia en estado seco y sus muestras se desmoronan con muy poca presión digital; el polvo de roca y la tierra diatomácea son ejemplos típicos. Una resistencia en estado seco baja es representativa de todos los suelos de baja plasticidad, localizados bajo la línea A y aun de algunas arcillas inorgánicas muy limosas, ligeramente sobre línea A (CL). Resistencias medias definen generalmente arcillas del grupo CL o, en ocasiones, otras de los grupos CH, MH (arcillas tipo caolín) u OH, que se localicen muy cerca de la línea A. La mayoría de las arcillas CH tienen resistencias altas, así como las CL localizadas muy arriba de la línea A. Materiales OH con altos límites líquidos y próximos a la línea 4 también exhiben grandes resistencias. Por último, resistencias muy altas son típicas de arcillas inorgánicas del grupo CH, localizadas en posiciones muy elevadas respecto a la línea A.
