Descripción

Este libro ha surgido de una serie de estímulos. Existe la idea de que los suelos son especiales: que sus características son tan extraordinarias que sólo pueden ser entendidas por un pequeño grupo de especialistas. Obviamente, los suelos tienen algunas propiedades especiales: la importancia central de la densidad y el cambio de densidad merecen una atención particular. Sin embargo, en el contexto de la enseñanza de los principios de la mecánica de suelos a estudiantes universitarios en los primeros años de sus programas de grado de ingeniería civil, creo que se puede obtener una ventaja al tratar de integrar esta enseñanza con otra enseñanza de las propiedades de los materiales de ingeniería a la que los estudiantes están expuestos al mismo tiempo.

Es un principio fundamental de la mecánica de suelos en estado crítico -con la que crecí en mis días de estudiante universitario- que la consideración del comportamiento mecánico de los suelos requiere que consideremos la densidad junto con las tensiones efectivas, lo que permite la unificación de las características de deformación y resistencia. Esto puede verse como una interpretación amplia de la frase mecánica de suelos en estado crítico. Creo que tal unificación puede ayudar a la enseñanza y comprensión de la mecánica de suelos. Hay un elegante libro de A. J. Roberts1 que demuestra de manera unificada cómo se puede aplicar un marco matemático común a problemas de mecánica de sólidos, mecánica de fluidos, flujo de tráfico, etc. Si bien no puedo esperar emular esta elegancia, el título me impulsó a explorar un tema unidimensional similar para la presentación de muchos de los conceptos clave de la mecánica de suelos: densidad, tensión, rigidez, resistencia y flujo de fluidos. Este enfoque unidimensional de la mecánica de suelos ha formado la base de un curso introductorio de diez conferencias de una hora con diez clases de problemas de una hora y una tarde de laboratorio de tres horas para estudiantes de primer año de ingeniería civil en la Universidad de Bristol.

El material de ese curso está contenido en este libro. He agregado un capítulo sobre el análisis de la consolidación unidimensional, que encaja perfectamente con el tema del libro. También he incluido un modelo de cizallamiento del suelo y algunos ejemplos de interacción suelo-estructura que son susceptibles de análisis teórico utilizando ecuaciones rectoras esencialmente unidimensionales. La simplificación de problemas más o menos realistas conduce a ecuaciones diferenciales que pueden resolverse fácilmente: ésta es la esencia del modelado con el que los ingenieros deben involucrarse (y darse cuenta de que lo están haciendo) todo el tiempo. Algunos de estos temas requieren una modesta habilidad matemática un poco de integración, solución de ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales, pero nada más allá de las expectativas eventuales de un programa de licenciatura en ingeniería. Las secciones que, como consecuencia, podrían omitirse en una primera lectura, o hasta que las clases de matemáticas se hayan puesto al día, se indican con el símbolo ?. Se dan ejercicios para estudio privado al final de todos los capítulos y algunas sugerencias para demostraciones de laboratorio que podrían acompañar un curso introductorio de este tipo se encuentran esparcidas por todo el libro. Agradezco a los colegas de Bristol y de otros lugares especialmente a Danuta Lesniewska, Erdin Ibraim y Dick Clements que me han brindado consejos y comentarios sobre borradores de este libro a los que he tratado de responder.

Erdin en particular me ha ayudado enormemente al usar material y ejemplos de un borrador de este libro en su propia enseñanza y ha hecho muchas sugerencias útiles para clarificar. Sin embargo, la culpa de los errores que aún quedan es mía. Agradezco a Christopher Bambridge, Ross Boulanger, Sarah Dagostino, David Eastaff, David Nash y Alan Powderham su asesoramiento y ayuda para localizar y conceder el permiso para reproducir las imágenes adecuadas. Agradezco a la Universidad de Bristol la concesión de una beca de investigación universitaria para el año académico 2007-2008, que me dio un respiro después de cuatro años particularmente pesados ??de tareas administrativas. Agradezco especialmente a Peter Gordon su guía editorial y su sabiduría, así como su intervención en momentos de estrés. Agradezco la indulgencia y el apoyo de Helen mientras preparaba y revisaba este libro.