Mecanica de Suelos I

PROGRAMA SINTÉTICO

CARRERA: Ingeniería Civil

ASIGNATURA: Mecánica de Suelos I SEMESTRE: Cuarto

OBJETIVO GENERAL: El alumno clasificará un suelo en base a sus características y propiedades índice y estimará cualitativa y cuantitativamente su comportamiento, además calculará los esfuerzos efectivos, las presiones totales y neutras del subsuelo, en forma teórica y a partir de la piezometría. CONTENIDO SINTÉTICO: I Introducción II Origen y formación de suelos III Constitución mineralógica de los suelos IV Relaciones volumétricas y gravimétricas en los suelos V Exploración y muestreo del subsuelo VI Clasificación e identificación de suelos VII Capilaridad y permeabilidad VIII Presiones hidráulicas en los suelos METODOLOGÍA: Investigación documental por parte de los alumnos, marco teórico y exposición de clase por parte del profesor, realización de prácticas en el laboratorio por parte del alumno con guía y asesoría del profesor, resolución de problema y experiencias en obras relacionadas con problemas reales en las edificaciones y construcciones de Ingeniería Civil. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La evaluación consiste en tres exámenes parciales y el alumno será acreditado en cada periodo considerando los siguientes conceptos: 60% examen, 20% prácticas de laboratorio y 20% resolución de ejercicios y tareas. BIBLIOGRAFÍA: Juárez Badillo y Rico Rodríguez. Mecánica de Suelos tomo I, Editorial Limusa, 2002, México. 642 págs. Terzaghi y Peck. Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica Editorial Ateneo. 2003. 680 págs. García Romero, Carlos. Manual de laboratorio de Mecánica de Suelos I y laboratorio ESIA, Zacatenco, IPN. México, 120 págs.

I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

ESCUELA: Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Zacatenco CARRERA: Ingeniería Civil OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO:

ASIGNATURA: Mecánica de Suelos I SEMESTRE: Cuarto CLAVE: GEOIV2304 CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: Agosto, 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: ESCOLARIZADA.

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: 3.0 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 54.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 81.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Geotecnia REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar

Ing. José Luis Minaburo Castillo

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.



ASIGNATURA: MECÁNICA DE SUELOS I CLAVE GEOIV2304 HOJA: 2 DE 13

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Toda obra de Ingeniería Civil, está sustentada en el suelo o fondo marino, el conocimiento de las propiedades físicas y mecánicas del Subsuelo es esencial para el Ingeniero Civil, ya que requiere conocerlas para el análisis, diseño, construcción y operación de las cimentaciones sobre el suelo o construcciones en él. La asignatura de Mecánica de Suelos I requiere como antecedente los conocimientos de Geología y sus temas son básicos a materias consecuentes: Mecánica de Suelos II, Mecánica de Suelos III, colaterales a Estructuras y Construcción entre otras.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

El alumno clasificará un suelo en base a sus características y propiedades índice y estimará cualitativa y cuantitativamente su comportamiento, además calculará los esfuerzos efectivos, las presiones totales y neutras del subsuelo, en forma teórica y a partir de la piezometría.




No. UNIDAD I NOMBRE: Introducción

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará los tipos de fallas geotécnicas en diversas obras civiles y describirá el desarrollo actual que ha tenido la mecánica de suelos.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

1.1 1.2

Ejemplo de fallas en obras civiles por falta de conocimiento y/o errores, desde el punto de vista geotécnico Reseña histórica del desarrollo de la mecánica de suelos en la Ingeniería Civil y su estado actual de conocimiento

Subtotal

1.0 1.0 2.0

1.5 1.5 3.0

2B 1B, 4B y 5B 1B, 4B y 5B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de investigación documental y discusión de sus resultados en grupos, exposición de las conclusiones por parte del profesor y realización de una visita al campo mostrando edificaciones o estructuras con mal comportamiento. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD II NOMBRE: Origen y formación de suelos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá: el origen de los suelos, de acuerdo a su tipo de transporte y características ambientales de sedimentación y las principales propiedades de cada depósito, señalando su comportamiento cuando se modifican sus condiciones naturales.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6

Definición del concepto de suelo Proceso de formación de los suelos Clasificación de suelos Suelo residuales y transportados Suelos aluviales Depósitos lacustres y marinos Depósitos de Piamonte Depósitos glaciales Depósitos volcánicos

Subtotal

0.5 1.0 1.5 3.0

3.0 3.0

1B y 2B 4B y 5B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Mediante película, elaboración de un resumen por parte de los alumnos; con la observación directa en campo se desarrollarán discusiones abiertas con el grupo; el profesor será conductor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD III NOMBRE: Constitución mineralógica de los suelos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará las causas que originaron diferentes tipos de estructuras en los suelos indicando la influencia del medio ambiente en la formación de cada una de ellas y describirá cualitativamente el comportamiento del suelo conforme al tipo de estructura que presente.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.4 3.4.1 3.4.2

Minerales constitutivos de los suelos gruesos Físico-Química de las arcillas Estructuración del suelo Simple Compuesta Panaloide Floculenta Castillo de Naipes Identificación de suelos en campo Suelos gruesos Pruebas Manuales

Subtotal

0.5 1.5 1.5 1.0 4.5

1.5 1.5

3.0 3.0

1B y 2B 4B, 3C y 7C 1B y 2B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Utilización del manual de prácticas del laboratorio de Geotecnia; para la realización de las prácticas por parte del alumno con la guía y asesoría del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD III NOMBRE: Constitución mineralógica de los suelos (continuación)

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará las causas que originaron diferentes tipos de estructuras en los suelos indicando la influencia del medio ambiente en la formación de cada una de ellas y describirá cualitativamente el comportamiento del suelo conforme al tipo de estructura que presente.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3

Determinación de propiedades índice del suelo en el laboratorio Contenido de agua Peso específico del suelo Peso específico relativo de los sólidos

Subtotal

1.5 1.5

1.5 1.5

2.0 2.0

1B, 6C y 9C 12C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Utilización del manual de prácticas del laboratorio de Geotecnia; para la realización de las prácticas por parte del alumno con la guía y asesoría del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD IV NOMBRE: Relaciones volumétricas y gravimétricas en los suelos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno representará esquemáticamente un suelo, identificando las fases que lo conforman y las principales propiedades y determinará en base de relaciones volumétricas y gravimétricas, otras características del suelo.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7

Tipos de fases y sus propiedades Relaciones volumétricas y gravimétricas Pesos específicos: natural, seco, de sólidos, saturado y sumergido Relación de vacíos u oquedad Porosidad Contenido de agua Grado de saturación Compacidad relativa Problemas de aplicación

Subtotal

1.5 7.5 9.0

3.0 3.0

1.5 9.0 10.5

1B, 3C, 10C, 7C y 2C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de investigación documental, elaborando resúmenes de artículos técnicos; discusión de los temas en equipos; por parte del alumno y exposición del profesor con la conclusión de alumnos y profesor. Resolución de problemas numéricos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD V NOMBRE: Exploración y muestreo del subsuelo

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno obtendrá a partir de los datos de campo y mediante correlaciones las propiedades índices y mecánicas del material.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3 5.4 5.5

Datos para realizar la exploración del suelo Métodos de exploración Indirectos ó prospección Geofísica Semidirectos Directos con muestreo Programa de exploración del subsuelo Tipo y uso de muestras Presentación de resultados de la exploración y muestreo e interpretación estratigráfica.

Subtotal

0.5 4.5 1.0 0.5 1.5 8.0

6.0 6.0

0.5 1.5 6.0 8.0

1B, 5B, 7C, 3C y 11B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de una visita de campo para presenciar la ejecución de sondeos y pozos a cielo abierto; obtención de muestras de suelo para su clasificación, por parte de los alumnos y complemento del tema en las aulas con guía y asesoría del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD VI NOMBRE: Clasificación e identificación de suelos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno clasificará el suelo en campo y en el laboratorio identificando las propiedades de granulometría y plasticidad, de acuerdo al sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) y relacionará los estados de consistencia con el contenido natural de agua a fin de determinar el posible comportamiento. Diseñará geotécnicamente filtros para drenaje de agua.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5 6.3.6

Sistema unificado de clasificación de suelos Suelos gruesos Suelos finos Carta de plasticidad Granulometría Medición directa Análisis por mallas Hidrometría Ensaye granulométrico en el laboratorio Ejercicios Plasticidad Estados de consistencia Límites de Atterberg Límites de contracción Índice de Liquidez Índice de tenacidad Ensayes de límites líquido y límites plástico en el laboratorio

Subtotal

2.0 3.0 4.5 9.5

1.5 1.5 1.5 4.5

1.5 1.5

12C 1B, 2B, 3C, 4B y 5B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de prácticas en el laboratorio de Geotecnia con guía y asesoría del profesor y realización de problemas numéricos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD VII NOMBRE: Capilaridad y permeabilidad

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará la variación del coeficiente de permeabilidad con la temperatura y oquedad y determinará el coeficiente de permeabilidad en el laboratorio y en el campo.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.7.1 7.7.2 7.7.3 7.7.4 7.7.5 7.7.6 7.8 7.8.1 7.8.2 7.9 7.10 7.11

Tensión superficial Superficies mínimas Ascensión capilar Efectos capilares Contracción de suelos finos Determinación de la capilaridad en laboratorio Permeabilidad en suelos Ley de Darcy Velocidad de descarga, filtración y real Flujo unidimensional Factores que afectan el coeficiente de permeabilidad Variación de la permeabilidad con la oquedad en arenas y arcillas Permeabilidad en suelos estratificados Determinación del coeficiente de permeabilidad en el laboratorio Métodos directos Métodos indirectos Determinación del coeficiente de permeabilidad en el campo Solución técnica para el coeficiente de permeabilidad Ejercicios

Subtotal

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2.5 3.0 1.0 1.0 10.0

1.5 1.5 1.5 3.0 7.5

8C, 1B, 4B, 2B, 3C y 5B 3C, 2B, 1B, 5B, 7C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Elaboración de resúmenes de artículos técnicos, por parte de los alumnos; así como resolución de problemas numéricos y realización de prácticas en el laboratorio, con guía y asesoría del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




No. UNIDAD VIII NOMBRE: Presiones hidráulicas en los suelos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá los conceptos de presiones de poro, total y esfuerzos efectivos, así como las cargas hidráulicas y evaluará las presiones totales, neutras y esfuerzos efectivos, incluyendo el efecto capilar del agua; además explicará como se obtienen en campo las presiones hidráulicas del suelo.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.3 8.4 8.5 8.5.1 8.5.2

Fuerzas de contacto en dos partículas Presiones totales, efectiva y de poro Esfuerzos efectivos en suelos saturados Esfuerzos efectivos en suelos parcialmente saturados Efecto capilar en los esfuerzos efectivos y presión de poro Cargas hidráulicas Piezometría Piezómetro abierto Piezómetro neumático

Subtotal

0.5 2.5 1.0 1.0 1.5 6.5

3.0 3.0

0.5 0.5

1B, 3C, 8C y 11B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de investigación documental, exposición de los conceptos por parte de los alumnos y conclusiones por el profesor; además de la resolución de ejercicios. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%.




RELACION DE PRÁCTICAS

PRACT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE REALIZACIÓN

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

Pruebas manuales Contenido de Humedad (w) Peso específico natural o peso volumétrico (الm) Peso específico relativo de sólido (Ss) Exploración del subsuelo Límites de consistencia Granulometría Determinación de la capilaridad en el laboratorio Permeabilidad a) Permeámetro de carga variable b) Permeámetro de carga constante Piezometría

III

III

IV

IV

V

VI

VI

VI

VII

VIII

Total

1.5

1.5

1.5

1.5

6.0

1.5

1.5

1.5

7.5

3.0

27.0

Todas las Prácticas se realizarán en el Laboratorio de Mecánica de Suelos y Rocas.




PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1er. parcial 2do. parcial 3er. parcial

I, II, III y IV

V y VI

VII y VIII

Cada una de las tres evaluaciones parciales, se integrarán de la siguiente forma: Examen 60%, prácticas de laboratorio 20% y resolución de ejercicios y tareas 20%. El promedio de las tres evaluaciones parciales será el resultado de la evaluación del curso, cuya calificación mínima aprobatoria será de seis (6).

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Juárez Badillo y Rico Rodríguez. Mecánica de Suelos tomo I, Editorial Limusa, 2002. 642 págs. Jumikis A.R. Soil Mechanics Editorial Van Nostrand, 1968. 791 págs. Bowles.J. E. Propiedades Geofísicas de los Suelos Editorial Mc. Graw Hill, 2002. 490 págs. Lambe y Whitman. Mecánica de Suelos Editorial Noriega Limusa. 1999, 582 págs. Terzaghi y Peck. Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica Editorial Ateneo, 2003. 680 págs. Lambe.T. W. Soil Testing For Engineers Editorial J. Wiley, 1990, 485 págs. Krynine D.P. y Judo W.R. Principios de Geología y Geotecnia para Ingenieros Editorial J. Wiley, 1981, 350 págs. Sears y Zemasnky. Física General Editorial Aguilar, México, 1981. 1134 págs. S.A.R.H. Instructivo para el Ensaye de Laboratorio de Mecánica de Suelos 1967, 413 págs. Zeevaert, I. Foundation Engineering For Difficult Subsoil Condition Editorial Van Nostrand. 1983, 675 págs. Sowers. G.B. Fundamentos de Mecánica de Suelos Editorial Limusa 1978. 677 págs. García Romero, Carlos. Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos I y Laboratorio Esia Zacatenco, IPN. 120 págs. Whitlow, R Fundamentos de Mecánica de Suelos Editorial C.E.C.S.A., 2ª Edición, 1999. 589 págs. Ruiz y González. Geología Aplicada a la Ingeniería Civil Editorial Noriega Limusa, 1999. 256 págs.



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Zacatenco

CARRERA: Ingeniería Civil SEMESTRE Cuarto

ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. OTROS CURSOS

ACADEMIA: Geotecnia ASIGNATURA: Mecánica de Suelos I

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero Civil (deseable grado de maestría)

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno clasificará un suelo en base a sus características y propiedades índice y estimará cualitativa y cuantitativamente su comportamiento, además calculará los esfuerzos efectivos, las presiones totales y neutras del subsuelo, en forma teórica y a partir de la piezometría.

3. PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL

HABILIDADES ACTITUDES

Dominio completo de la mecánica de suelos, sus conceptos y aplicación. Conocimiento del laboratorio de mecánica de Suelos. Conocimiento de instrumentos de laboratorio de mecánica de Suelos.

Cinco años de haber egresado y tres años mínimos de experiencia en la mecánica de suelos, en caso de contar con Maestría, haber participado en proyectos de investigación relacionadas con dicha área.

Gran comunicación y transmisión del conocimiento. Empatía. Análisis. Síntesis. Motivación al razonamiento, estudio e investigación. Uso de materiales del laboratorio. Creatividad.

Paciencia. Congruencia. Responsabilidad. Puntualidad. Empatía. Superación Docente y Profesional. Criterio. Respeto. Compromiso social.

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

Ing. Carlos Yzquierdo López (T.M.) Ing. Rodolfo Arenas Partida (T.V.) M. en C. Demetrio Galíndez López Ing. José Luis Minaburo Castillo PRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADÉMICO DIRECTOR DEL PLANTEL

FECHA: Agosto 2005



Mecanica de Suelos I

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