lunes, 23 de enero de 2012

Historia de la Geotecnia - Precursores de la Ingeniería Geotécnica


Precursores de la Mecánica de Suelos

Son considerados como precursores de la mecánica de suelos, todas aquellas personas que contribuyeron con el desarrollo de teorías matemáticas y de experiencias campo, a nivel mundial, hasta el momento en que, a comienzos del siglo XX, el ingeniero Karl Terzaghi, en 1925, sienta las bases que dan origen a esta importante ciencia de la ingeniería geotécnica.

El estudio de la vida de aquellos filósofos, físicos, matemáticos y hasta ingenieros (militares, civiles, mecánicos, etc.), nos permite entender los logros de la ingeniería del pasado y la contribución de estos hombres a la Ingeniería Geotécnica.

Como punto de partida para un proceso evolutivo lógico, se adopta aquí la clasificación histórica del desarrollo de la mecánica de suelos presentada por Sir Alec Westley Skempton en 1985.

Entre los principales precursores y contribuyentes al desarrollo de la ingeniería geotécnica se encuentran los presentados a continuación.


El registro del primer uso del suelo como material de construcción se pierde en la antigüedad. En términos de verdadera ingeniería, la comprensión de la ingeniería geotécnica, como hoy es conocida comenzó a comienzos del siglo XVIII (Skempton, 1985). Durante años, el arte de la Ingeniería Geotécnica se basó en experiencias anteriores sólo a través de una sucesión de experimentación sin ningún carácter científico real. Sobre la base de los experimentos, muchas estructuras fueron construidas, algunas de las cuales se han derrumbado, mientras que otras siguen en pie.

La historia escrita nos dice que las civilizaciones antiguas florecieron a lo largo de las orillas de ríos, como el Nilo (Egipto), el Tigris y el Éufrates (Mesopotamia), el Huang Ho (Río Amarillo, China), y el Indo (India). Diques que datan de alrededor de 2000 A.C. fueron construidos en la cuenca del Indo para proteger la ciudad de Mohenjo Dara (en lo que se convirtió en Pakistán después de 1947).

Durante la dinastía Chan en China (1120 A.C. a 249 D.C.) muchos diques se construyeron para riego. No hay evidencia de que se hubieran adoptado medidas para estabilizar cimientos o verificar la erosión causada por las inundaciones (Kerisel, 1985). La antigua civilización griega utilizó zapatas aisladas y fundaciones continuas-y-combinadas para la construcción de estructuras.

Comenzando alrededor de 2750 A.C., las cinco pirámides más importantes se construyeron en Egipto en un período de menos de un siglo (Saqqarah, Meidum, Dahshur del Sur y del Norte, y Keops). Esto plantea retos formidables en relación a fundaciones, estabilidad de taludes y construcción de cámaras subterráneas. Con la llegada del budismo a China durante la dinastía Han del Este en el 68 D.C., miles de pagodas se construyeron. Muchas de estas estructuras fueron construidas en limo y capas de arcilla blanda. En algunos casos la presión de la fundación excedía la capacidad de soporte del suelo y por lo tanto causaba daños estructurales.

Los documentos históricos muestran el uso de la rueda desde el 3,500 A.C., lo cual ilustra el interés de nuestros antepasados por reducir la fricción en movimientos de traslación. Los egipcios tenían el conocimiento de la fricción y los lubricantes, esto se ve en el transporte de grandes bloques de piedra para la construcción de monumentos y pirámides. Para realizar esta tarea utilizaban agua o grasa animal como lubricante.

De acuerdo a lo expuesto por el Profesor J. A. Jiménez Salas (en su discurso de 'Aportaciones científicas españolas a la geotecnia' de 1982), durante milenios, la Ciencia ha parecido nutrirse preferentemente por la técnica artística o de artesanía, toda vez que causa cierto asombro pensar que, en las sociedades primitivas, que se deben suponer acosadas por problemas de pura supervivencia, el estamento científico halló la manera de protegerse de la presión social, y concentró su interés en la Astronomía, sin duda porque la regularidad de sus fenómenos, le sugirió la posibilidad de comprenderlos. 

Pero, paralelamente, la Humanidad iba acumulando soluciones a sus problemas prácticos, en un inmenso almacén de conocimientos empíricos (artesanales). Solamente, en los últimos siglos, se produjo, o al menos así lo parece, un cambio cualitativo en la frecuencia de los acontecimientos de polimerización (crecimiento de las ideas en la mecánica, como lo denomina el Profesor Jiménez Salas), como si alguna radiación desconocida hubiera excitado los mecanismos de síntesis. 

Esta polimerización comienza en el Renacimiento y se acelera hasta la actualidad, y es en este periodo de tiempo, comparativamente breve, cuando se produce la vertebración de las Ciencias Naturales en la forma en la que hoy persisten, es decir, se da la metamorfosis de artesanía a ciencia.

Con base en la observación visual de las deformaciones de las estructuras antiguas y las laderas naturales, la existencia de la reptación (creep) en suelos arcillosos que se conoce desde tiempos inmemoriales.

Inclinación por 'creep' en la Torre de Pisa (Italia)
Sin embargo, la investigación real de este fenómeno se inició a mediados del siglo XIX, debido ala intensificación de las actividades de construcción. El 'creep' de los suelos arcillosos, comenzó a ser interesante para los científicos y especialistas, después de observar grandes deformaciones prolongadas e inadmisibles, que afectaba a la explotación normal de las estructuras y carreteras. El primer trabajo importante sobre el fenómeno de la fluencia en suelos arcillosos, se puede encontrar en "Bases y Fundaciones" escrito por el científico ruso por V.M. Karlovich, publicado en 1869. Es posible decir que durante el último siglo, y sobre todo durante los últimos años, que las deformaciones de 'creep' en los suelos arcillosos, comenzaron a ser uno de los problemas más importantes de la mecánica de suelos.

Hoy en día se pueden encontrar muchos ejemplos de comportamiento creep in-situ. Uno clásico, es el asentamiento irregular de la Torre de Pisa, en Italia. La construcción de la torre se inició en 1173 y terminó en 1360. La altura de la torre es de 58 m de la base y 54.58 m desde la superficie del suelo, el peso se ha calculado en 14,453 toneladas, el área de la base anular es de 285 m² y la presión media en la base es 0,514 MPa. Debido a la deformación de fluencia de arcillas depositadas en forma de lentes en la base de arena, la torre se asentó e inclinó hacia un lado. La consolidación media de la estructura, de acuerdo a una de las muchas evaluaciones, es de 1.50 m, y la torre continúa asentándose. La inclinación de la torre es de 5.58 m, es decir, 5.5°.

Torres Asinelli y Garisenda, construidas en 1109
ubicadas en la Plaza de Porta Ravegnana, Bologna, Italia
La construcción de la torre comenzada en 1173, continuó en varias etapas por más de 200 años. La torre se ha inclinado en el pasado al este, norte, oeste y, por último al sur. Investigaciones recientes muestran que la compresión de un estrato de arcilla débil a una profundidad de unos 11 m (36 pies) bajo la superficie del terreno causó la inclinación de la torre. Esta inclinación llegó a más de 5 m (16,5 pies) fuera de la vertical de 54 m (179 pies) de altura. 

Otro ejemplo se dio en Bologna, Italia, donde se construyeron dos torres en el siglo XII (Asinelli y Garisenda). La torre de la izquierda se suele denominar como la Torre Garisenda. Después de encontrarse con varios problemas relacionados con la fundación, durante la construcción a lo largo de los siglos pasados, los ingenieros y los científicos comenzaron a investigar las propiedades y comportamiento de los suelos de una manera más metódica a partir de la primera parte del siglo XVIII.

Leonardo da Vinci (1452-1519) dejó muchos textos y dibujos relacionados con la ciencia y la tecnología, aunque él no lo escribió en libros. Uno de los ejemplos que estudió es la resistencia del alambre de hierro, del que colgaba una cesta en la que iba añadiendo lentamente con arena. La resistencia del alambre fue determinada midiendo el peso de arena cuando el alambre se rompía. Por desgracia, las ideas y los avances adelantados por Leonardo da Vinci, quedaron enterrados en sus notas, y no fueron conocidos a tiempo por los científicos e ingenieros.

Algunas de las bases matemáticas de la ingeniería civil se remontan a los antiguos tiempos de los griegos. El principio de la palanca, por ejemplo, que Arquímedes (287-212 A.C.) entendió y describió, todavía se utiliza ampliamente en los cálculos de ingeniería civil. No fue sino hasta Galileo Galilei (1564-1642), sin embargo, que varias de las características de la ingeniería moderna y la ciencia comenzaron a ser bien formadas, como por ejemplo la idea de que la mejor prueba de una proposición o idea era un experimento. (Hoy en día decimos "poner la idea a prueba." Galileo utilizó el término cimento, o prueba, en otras palabras, para "pasar la idea por el ensayo de la prueba."). Por casualidad, el mismo año que murió Galileo, Isaac Newton nació. Newton (1642-1727) desarrolló y potenció en gran medida los campos de la física del nivel que tenían en la época de Galileo, y que siguen en uso en la actualidad.

Una aproximación intuitiva al concepto de gravedad lo encontramos en la obra de Lucrecio (60 A.C.): “De Rerum Natura”, siendo la idea del heliocentrismo de Aristarco de Samos en el 270 A.C. Pero fue el inglés Isaac Newton, quien definió las leyes de la gravedad, partiendo de las observaciones y conclusiones del polaco Mikolaj Kopernik (en latín Nicolaus Copernicus, que en 1543 publicó “De Revolutionibum Orbium Caelestium”), del alemán Johannes Kepler (con sus tres leyes de movimientos planetarios de 1609-1619 en “Epitome Astronomiae Copernicanae”), del italiano Galileo Galilei (inercia, caída de cuerpos, péndulo, observaciones telescópicas, en “Discorsi di Due Scienze”, 1633, y otras obras), así como de otros grandes estudiosos, como reconociera el propio Newton cuando erigió su “Principia Mathemática” (1687) donde expresó las leyes de la gravedad.

Teoría heliocéntrica

En general se acepta que Galileo Galilei (1564-1642) es el creador de la mecánica moderna. En el famoso libro "Two New Sciences", trató diversos problemas relacionados con la mecánica, como por ejemplo la resistencia de una viga de piedra. Puso sus métodos de aplicación en el análisis de esfuerzos, en una secuencia lógica. Su conferencia pronunciada en la Universidad de Padua, atrajo a muchos eruditos provenientes de toda Europa, y difundió el método de la ciencia moderna. También, el estudio de la dinámica de los cuerpos en movimiento tuvo sus inicios en Galileo (1564-1642) con los famosos experimentos sobre los cuerpos que caen, y su tratado "De Motu Gravium" preparado en 1590. 

Ya desde antes de 1640, Galileo señaló la diferencia entre sólidos, semi-líquidos y líquidos. Este aseveraba que los semi-líquidos, a diferencia de los líquidos, mantienen su forma cuando se les apila, y que, si se les hace un hueco o cavidad en la superficie, la agitación hace que se rellene el hueco, mientras que en los sólidos, la cavidad no se rellena. Esta es una rústica descripción de la propiedad llamada pendiente natural de los materiales granulares, fácilmente observable en arenas limpias y secas, aunque es reconocido que los suelos o terrenos con diversas cantidades de arcilla y humedad, tienen diferentes pendientes naturales de reposo. Es importante no confundir el ángulo de reposo natural, con el ángulo de fricción interna (propiedad no índice del suelo), aunque muchos autores han seguido a Woltmann, quien, al traducir los escritos de Coulomb, cometió ese error.

Robert Hooke (1635-1704) publicó el libro "Of Spring" en 1678, demostrando que el grado de alargamiento de un resorte es proporcional a la carga aplicada para diversos casos. Ese mismo año, publicó el primer tratado científico tratado, "De Potentia Restitutiva", donde discute las propiedades elásticas de los materiales. En ella, fue introducida la ley de Hooke relacionando fuerza y deformación y este desarrollo se convirtió en el fundamento de la mecánica de los cuerpos elásticos. En general, se cree que a Hooke se le ocurrió la idea de la deformación elástica, cuando se llevaron a cabo experimentos de compresibilidad del aire en la Universidad de Oxford como asistente de Robert Boyle (1627-1691), quien propuso la ley de Boyle.

El ingeniero del ejército francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) contribuyó en gran medida al estudio y la comprensión de la mecánica de los cuerpos elásticos. De especial interés es su trabajo "Sur une Application des Rugles de Maximis et Minimis à Quelques Problèmes de Statique Relatifs à L’architecture", presentado en 1773 a la Academia Francesa de Ciencias y publicado en Mém. Acad. Sci. Savants Ètrangers en 1776. Tal vez mejor conocido en la Ingeniería Geotécnica por su trabajo pionero en las teorías de la presión de tierras, Coulomb también produjo aportaciones fundamentales en los campos de la electricidad y el magnetismo. Avances posteriores fueron efectuados por Navier (1785-1836), que en 1820 se presentó un libro de memorias a la Academia de Ciencias incluyendo las ecuaciones fundamentales de la teoría matemática de la elasticidad.

Fue Coulomb (1773) quien aplicó a los suelos las leyes fundamentales de la fricción. Él descubrió que la resistencia a lo largo de una superficie de falla dentro de un suelo es función tanto de la carga por unidad de área como de la superficie de contacto. Puede considerarse como la primera contribución importante a la Mecánica de Suelos. La resistencia de los suelos a la deformación depende, sobre todo, de su resistencia al esfuerzo cortante. Esta resistencia equivale, a su vez, a la suma de dos componentes: la fricción y la cohesión. La resistencia friccional surge entonces de la irregularidad de los contactos entre partículas, y es proporcional a la fuerza perpendicular entre ellas (presión normal). La cohesión, que es la resistencia máxima a la tensión de un suelo, es resultado de las fuerzas de atracción que hay entre gránulos en contacto íntimo, y no depende de la presión normal. Sin embargo, es raro encontrar esta cohesión verdadera; lo más común es que los suelos tengan cierta resistencia friccional.

Thomas Young (1773-1829) publicó su trabajo de 2 volúmenes "A Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts"en Londres en 1807. Entre sus contribuciones (por ejemplo, introduciendo el concepto de Módulo Elástico) estuvo su precursor método para calcular las tensiones en las barras elásticas provocada por el impacto longitudinal teniendo en cuenta el esfuerzo de propagación de ondas. Eaton Hodgkinson (1789-1861) contribuyó con su práctico trabajo experimental sobre los efectos de los impactos axiales en las vigas. Sus resultados fueron publicados en los informes de British Association Reports entre los años 1833-1835.

Barré de Saint-Venant (1797-1886) fue un científico brillante, destacado ingeniero, y el hombre valiente. Él fue el primero en su clase en la Escuela Politécnica, y fue excepcionalmente admitido en la École des Ponts et Chaussées sin examen. A la edad de 17 años, egresado de la escuela como sargento de desprendimiento de la escuela por primera vez en 1814, cuando los ejércitos aliados se acercaban a París, salió de las filas proclamando: "Mi conciencia me impide luchar por un usurpador ... " (Timoshenko, 1953). Saint-Venant produjo soluciones imaginativas (sin éxito al comienzo, por la utilización de series trigonométricas, y más tarde por expresiones forma cerrada) para el problema de una barra elástica fija en un extremo y golpeada axialmente en el otro extremo.

Joseph Valentin Boussinesq (1842-1929) fue el alumno más distinguido de Saint-Venant. Boussinesq resolvió el problema de impacto longitudinal de barras prismáticas en términos de funciones discontinuas. En 1883, Saint-Venant produjo tablas de cálculo y diagramas que ilustran los impactos longitudinales para diferentes relaciones entre el peso de la barra golpeada y la de la masa que impacta sobre la base de la solución de Boussinesq solución (Timoshenko y Goodier, 1951). Demostró que el esfuerzo máximo puede ocurrir en el extremo fijo de la barra.

Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894) estudió en Berlín con Gustave Robert Kirchhoff (1824-1887) y más tarde hizo importantes avances, entre ellos contribuciones a la teoría de la compresión de los cuerpos elásticos, donde se presentan soluciones en las tablas numéricas, para simplificar aplicaciones prácticas para propósitos de ingeniería.

El estudio de las vibraciones mecánicas y los armónicos se originó en las antiguas investigaciones de las cuerdas vibrantes en los instrumentos musicales. Pitágoras (582-507 A.C.) llevó a cabo experimentos que muestran que para dos cuerdas similares sometidas a igual tensión, si una es el doble de la longitud de la otra, produce tonos que son una octava parte. Los primeros fabricantes de liras tenían un conocimiento práctico de las interrelaciones entre la densidad, la longitud, la tensión y la frecuencia. Joseph Sauveur (1653-1716) es generalmente acreditado por los primeros intentos para calcular la frecuencia de una cuerda vibrante, una tarea que se llevó a cabo más tarde por Brook Taylor (1685-1731) en 1713. A John Wallis (1616-1703) se acredita la observación del fenómeno de los modos. Sauveur sugirió el nombre de modo "fundamental" para el de la menor frecuencia de vibración, y "armónicos" para los otros modos. Daniel Bernoulli (1700-1783) fue el primero en proponer el principio de superposición lineal de armónicos. J.B.J. Fourier (1768-1830) estableció el método de la serie armónica que presentó en 1822 en su "Analytical Theory of Heat Flow" (que ilustra la universalidad de la aplicabilidad general del método).

La ecuación derivada para una cuerda vibrante por Jean Le Rond d'Alembert (1717-1783) en 1747 es idéntica a la que propuso Lagrange (1736-1813) para el tubo de órgano. Esta ecuación ahora se denomina "ecuación de onda", a pesar de que el carácter ondulatorio de este tipo de vibración no se reconoció en ese momento (Burton, 1968). D'Alembert fue pionero en el estudio de las ecuaciones diferenciales parciales, y sus aplicaciones en la física, y escribió la mayoría de los artículos de matemáticas en el Volumen 28 de la Enciclopedia. Él presentó un artículo titulado: "Réflections sur la cause générale des vents" de la Academia Prusiana, por la que ganó el premio 1747.

En otras páginas de este blog se han venido desarrollando diferentes capítulos de la Historia de la Ingeniería Geotécnica antes del siglo XVII, también conocida como la Era Pre-Científica de la Ingeniería Geotécnica, que se pueden consultar en:



A finales del siglo XVII, este ingeniero militar dicta reglas y fórmulas empíricas para la construcción de muros de contención, creando un código de edificaciones militares. En 1704, el mariscal Vauban publicó el 'Tratado de ataque a las plazas', y en 1706 el 'Tratado de la defensa de las plazas'.

Sébastien Le Prestre-Vauban (1633-1707)
Señor de Vauban y posteriormente Marqués de Vauban, llamado comúnmente Vauban (Saint-Léger-Vauban, 15 de mayo de 1633 - París, 30 de marzo de 1707). Mariscal de Francia y principal ingeniero militar francés de su tiempo, dicta reglas y fórmulas empíricas para la construcción de muros de contención. Hoy día conocemos el Sistema Vauban de fortificaciones (publicado bajo el título "The new method of Fortification as Practised by Monsieur de Vauban. Made English [by Abel Swall]" 2nd. ed. London, Abel Swall." en el año de 1693), en el que se establecen y desarrollan los criterios para construir racionalmente fortalezas, y que son la correcta situación de los depósitos de pólvora, los baluartes de defensa, la construcción de murallas concéntricas, las cortinas abaluartadas, los fosos de agua, las estacadas y pasajes subterráneos o la ampliación de las vías internas para maniobras, etc.

En realidad, Vauban nunca dictó un sistema de construcción propiamente dicho, ya que desarrollaba cada proyecto independientemente adecuando sus ideas en cada caso.

Enunció teorías importantísimas sobre la construcción de fortificaciones, que construía en una célebre forma de estrella, conocida como la Estrella de Vauban, y también desarrolló numerosos cálculos y sistemas constructivos para muros de defensa, sus espesores, sus cimentaciones forma de los contrafuertes y demás detalles.

Ciudadela de Perpignan (Francia) diseñada por Vauban

Leonardo da Vinci (1452-1519)

Retrato de Leonardo da Vinci por Giorgio Vasari
Leonardo da Vinci tiene el mérito de ser el primero que hizo estudios cuantitativos sobre el problema de la fricción. Los montajes experimentales de Leonardo para las mediciones de fricción eran bastante simples. Midió el ángulo de α de un plano inclinado, donde un cuerpo, colocado sobre el plano, comenzaba a deslizarse y el peso necesario para desplazar un bloque sobre una mesa. Con sus métodos sólo fue capaz de medir la fricción estática y muy probablemente no era consciente de la diferencia entre la fricción estática y cinética. Leonardo encontró las dos siguientes leyes de la fricción:

  • La fricción producida por el mismo peso será igual a la resistencia al principio de su movimiento, aunque el contacto puede ser de diversas anchuras y longitudes.
  • La fricción produce el doble de la cantidad de esfuerzo si el peso se duplica.

(Dibujos originales)
Leonardo definió un coeficiente de fricción como la relación de la fricción dividida por la masa del bloque deslizable. Experimentalmente, encontró con un coeficiente de fricción universal independiente del material de 0,25. Este coeficiente de fricción universal de 0,25 se llama valor de Bilfinger. Muchos científicos de la fricción, con posterioridad a Leonardo, creyeron en la existencia de un coeficiente de fricción universal independiente del material. Sin embargo, la mayoría de ellos encontró otro valor diferente al de Leonardo, pero todos en el rango de 0,1 a 0,6.

Vasari recordó a Leonardo como, "con frecuencia ocupado en la preparación de planes para eliminar las montañas o atravesarlas con túneles de llanura a llanura". Sus estudios de la Tierra y el trabajo en las áreas de la Geología le condujeron a a algunas conclusiones interesantes y muy avanzadas. Él:

  • Denunció el relato bíblico del Diluvio Universal. Señaló que no habría habido hacia donde retroceder el agua y que cualquier gran diluvio permitiría encontrar fósiles y conchas mezcladas en el lodo, dejándonos sin los pasos regulares y las capas que los geólogos estudian con tanto cuidado.
  • Se convirtió en el primer hombre en reconocer que los fósiles son los restos preservados de formas de vida muertas.
  • Concluyó que las rocas pueden estar formadas por sedimentos en el agua, y que los ríos erosionan las rocas y llevan su sedimento al mar. Afirmó que, "las rocas estratificadas de las montañas son todas capas de arcilla, depositadas una encima de otra por las varias inundaciones de los ríos ... En cada concavidad en la cumbre de las montañas siempre se encuentran las divisiones de los estratos en las rocas. "
  • Planteó una teoría de que la Tierra había sido cubierto de agua y que, a lo largo de los siglos, que había emergido de las profundidades del mar.
  • También registró cómo distintas capas de rocas y fósiles podrían ser rastreadas a lo largo de distancias, y que las diversas capas se formaron en momentos diferentes, "... las conchas de los depósitos de Lombardía se encuentran en cuatro niveles, y así están en los alrededores, habiéndose originado en diferentes tiempos ". 

Casi 300 años más tarde, estos principios fueron redescubiertos y utilizados por los geólogos modernos. Leonardo tenía las siguientes ideas sorprendentes sobre la geología y los fósiles:

  1. Los depósitos que aparecen en la cima de las montañas y los huesos de peces en las cuevas deben ser los restos de animales que hace mucho nadaban en estos lugares que estuvieron cubiertos por el mar. La afirmación de que fueron arrastrados allí por el diluvio bíblico es una explicación totalmente insuficiente. Así que la superficie de la tierra ha cambiado con el tiempo, con presencia de suelo donde una vez hubo mar.
  2. La fuerza de la naturaleza más poderosa es el movimiento del agua en los ríos. El agua ha esculpido las características más importantes del paisaje mismo, un proceso que debe haber tomado un tiempo muy largo.
  3. Por lo tanto los procesos naturales lentos e implacables, y no el acto divino instantáneo que se describe en el Génesis, han dado forma a nuestro planeta.

Las notas de los cuadernos de Leonardo demuestran que se preocupaba por los problemas básicos de la ciencia y como llegó a algunas de sus radicales conclusiones. Él no se limitó a pensar en estas cosas en abstracto - hizo una verdadera investigación. Cuando vivía en Milán como artista de la corte de Ludovico Sforza estaba convenientemente cerca de los Alpes. Se fue caminando a las montañas y se subió a la cima del Monte Rosa. Escribió en sus notas sobre la exploración de una cueva en la montaña donde encontró grandes huesos fósiles, y reveló que era famoso por su interés en las rocas y las extrañas formas escondidas en su interior: un día, dice, cuando vivía en Milán, algunos campesinos le trajeron un saco lleno de conchas marinas que habían encontrado en las montañas.

Siglos más tarde, el reconocimiento de Leonardo de que los fósiles cuentan la verdadera historia de la Tierra, sería redescubierto por la ciencia y esta observación trastocó el punto de vista religioso de la creación. Pero los creacionistas que todavía tratan de argumentar en contra de la evidencia de las rocas deben saber que no fue Darwin quien dio el primer golpe contra el punto de vista bíblico de la naturaleza, fue Leonardo da Vinci.

Paisaje en la 'Virgen de las Rocas' (1483-1486)

Periodo Pre-Clásico de la Mecánica de Suelos (1700 - 1776)

Antes de Coulomb, se hicieron muchos intentos de enfrentar los problemas de la mecánica de suelos, en lo que podría llamarse el período pre-clásico; ejemplos de ello se pueden encontrar fácilmente en la práctica del diseño racional para la construcción de fundaciones y presas de tierra, basado en sanos criterios técnicos de ingeniería.

La Mecánica de Suelos en su forma actual es una adición relativamente reciente en el campo de la ingeniería. El interés en el comportamiento de los suelos y rocas para propósitos de ingeniería se remonta a la época romana (Paladio en su libro De Re Rustica), pero los avances más significativos en el análisis parece que se remontan al siglo XVIII, cuando la necesidad de construir grandes terraplenes defensivos, llevaron a los primeros trabajos sobre los muros de contención. El informe de Coulomb, entregado a la Académie Royale des Sciences en 1773, y publicado en 1776, representa uno de los primeros reporteso que mostró una comprensión considerable, entre otras cosas, del comportamiento de los suelos, y cuyos resultados siguen siendo válidos y en uso (Heyman, 1972). Posteriores trabajos, principalmente emitidos por los franceses, perfeccionaron mucho las soluciones disponibles, pero poco aumentaron el conocimiento fundamental.

Este período se concentró en los estudios relativos a la pendiente natural y pesos específicos de diversos tipos de suelos, así como las teorías semiempíricas de presión de tierra. En 1717 un ingeniero real francés, Henri Gautier (1660-1737), estudió las pendientes naturales de los suelos cuando reposan en una pila, para la formulación de los procedimientos de diseño de muros de contención. La pendiente natural es lo que hoy conocemos como el ángulo de reposo. Según este estudio, la pendiente natural de la arena limpia y seca, y de la tierra común era de 31° y 45°, respectivamente. Además, el peso unitario de la arena limpia y seca, y de la tierra ordinaria recomendados fueron de 18.1 kN/m3 (115 lb/pie3) y 13.4 kN/m3 (85 lb/pie3), respectivamente. No se reportaron resultados de pruebas sobre arcilla. En 1729, Bernard Forest de Belidor (1671-1761) publicó un libro de texto para los ingenieros militares y civiles en Francia. En el libro, él propuso una teoría para la presión lateral de tierra en muros de contención que fue una continuación del estudio original de Gautier (1717). También se especificó en el documento un sistema de clasificación del suelo.

Clasificación de Suelos de Belidor (1729) en Das, B.-Principles of Geotechnical Engineering. 6th Ed. 2006
Peso Unitario y Ángulo de Fricción Interna de algunos Suelos

Los primeros resultados de las pruebas de laboratorio en un modelo de 76 mm de altura (3") de un muro de contención construido con relleno de arena, fueron registradas en 1746 por el ingeniero francés, Francois Gadroy (1705-1759), quien observó la existencia de planos de deslizamiento en la falla del suelo. El estudio de Gadroy fue posteriormente resumido por J.H. Mayniel en 1808.

De acuerdo con Mayniel (1808), Bullet fue el primero en tratar de establecer una teoría de la presión de tierras, en 1691. Más importante aún, es que Bullet señala la importancia de la investigación de campo del sitio (site investigation) para las fundaciones de estructuras de contención y recomienda el uso de sondeos para determinar los diferentes estratos de suelo bajo un sitio, y para asegurarse de que suelos pobres no subyacen a suelos buenos. Cuando no se podían hacer los sondeos, Bullet recomendó el uso de un método indirecto de investigación mediante el cual la calidad del suelo se determina a partir del sonido y la penetración alcanzada cuando era golpeado con una barra de 6 - 8 pies de longitud (1.80 - 2.40 m).

Si bien el uso de sondeos para investigar el subsuelo data de los siglos atrás, resulta sorprendente que el equipo para hacer sondeos en suelos blandos también tiene una larga historia. Jensen (1969) y Whyte (1976) ilustran los tipos de equipos de perforación en uso alrededor de 1700, y muchas de las herramientas presentan un gran parecido con las utilizadas en la perforación de percusión ligera, en la actualidad en el Reino Unido.

La pila helicoidal fue inventada en el siglo XVIII de acuerdo a reportes escritos. A comienzos del siglo XIX un constructor inglés en hombre Alexander Mitchell utilizó pilas helicoidales instaladas a mano en el diseño fundaciones para faros. Esta tecnología fue llevada a los Estados Unidos, donde los faros fueron construidos sobre pilotes helicoidales a lo largo de la Costa Este, algunos de los cuales todavía pueden ser visitados hoy día. La instalación era mano utilizando la fuerza bruta humana o el trabajo de animales.

Un tiempo o después de la introducción de las pilas helicoidales en la industria de fundaciones, se mejoraron los métodos de perforación de pilas e hincado de pilotes hasta el punto de que los pilotes helicoidales instalados a mano ya no resultaban económicos, y se abandonó su uso. No fue hasta mediados del siglo XX, que se desarrollaron equipos de instalación trajeron nuevamente los pilotes helicoidales a la demanda.

El estudio de ingeniería de estabilidad de taludes en las excavaciones, así como en terraplenes, se inició en 1769 por J.R. Perronet en Francia. Él ya había investigado perforaciones y pozos de prueba para el diseño y construcción de terraplenes. En 1776 C.A. Coulomb, también en Francia, publicó un artículo sobre el análisis de equilibrio límite en mecánica de suelos. Las presas de terraplén en Gran Bretaña eran diseñadas y construidas con base en el conocimiento empírico. El reservorio Entwistle, construido en el año 1837, fue la presa más alta del mundo hasta 1882, inicialmente con 33 m de altura y más tarde elevada a 38 m. Más de 260 terraplenes de más de 15 m de altura fueron construidos en Gran Bretaña hasta 1930. En los Estados Unidos se construyeron 360 terraplenes de más de 15 m de altura.

Reservorio Thurston y Entwistle (Lancashire, Inglñaterra)

Dentro de las prácticas agrícolas del siglo XVIII, los agricultores solían reemplazar suelos livianos con una mezcla de arcilla y limo y drenaban sus tierras con zanjas rellenas con piedra alineada.

Guillaume Amontons (1663-1705)

En 1699, el físico francés Guillaume Amontons redescubrió las leyes de la fricción al estudiar el deslizamiento entre dos superficies planas, tema que ya había sido estudiado por el italiano Leonardo da Vinci a finales del siglo XV, pero desafortunadamente sus escritos no fueron publicados hasta cientos de años después de sus descubrimientos. 

Dos siglos después de los descubrimientos de Leonardo da Vinci, el físico francés Guillaume Amontons, consideró nuevamente el problema de la fricción. En sus experimentos utilizó resortes para medir las fuerzas laterales y por lo tanto debe de haber sido capaz de medir la fricción estática y cinética, aunque Amontons no era consciente de la diferencia entre estos dos fenómenos de fricción.

Amonton postuló las siguientes tres leyes de la fricción, estudiando es deslizamiento seco de dos superficies planas:

  • La resistencia causada por el roce solo aumenta o disminuye en proporción a la mayor o menor presión (carga) y no de acuerdo con la mayor o menor área de las superficies.
  • La resistencia causada por el roce es más o menos la misma para el hierro, plomo, cobre y madera en cualquier combinación, si las superficies están recubiertas con grasa de cerdo.
  • La resistencia es más o menos igual a un tercio de la presión (carga).

Dispositivo utilizado por Amontons para medición de la fricción
Amontons creyó que la fricción era predominantemente resultado del trabajo realizado para arrastrar una superficie sobre la rugosidad de otra, o de la deformación o el desgaste de la otra superficie. Varios siglos después del trabajo de Amontons, los científicos creían que la fricción se debía a la rugosidad de las superficies.

Amontons encontró un coeficiente de fricción independiente del material, de 0,33 y por tanto también creía en la existencia de un coeficiente de fricción universal.


Hubert Gautier, también conocido como Henri Gautier, (Nimes, 21 de agosto de 1660 – París 27 de Septiembre de 1737) fue un ingeniero francés, que en 1716, escribió el primer libro sobre la construcción de puentes, Traité des ponts. Estuvo muy atraído por la ciencia matemática, y se dedicó a la astrología judicial. Fue nombrado ingeniero real y sus primeros encargos fueron en la Marina. También fue utilizado en varias obras públicas de Languedoc. Gautier se formó como médico, acudiendo finalmente a las matemáticas y la ingeniería. Ejerció como ingeniero durante 28 años (desde 1689) de la provincia de Languedoc, hasta 1713, cuando se mudó a París para convertirse en Inspecteur des ponts et chaussées (inspector de puentes y caminos del reino) en 1716. En 1693, Gautier, presentó su primera gran obra: Traité de la construction des chemins (Tratado sobre las construcciones de carreteras de Francia) (1693). Entre sus principales obras se cuenta su participación como arquitecto en el Coursan Bridge, como diseñador en el Canal du Midi y como ingeniero en el Vauban Fort. En 1731 se retiró del ejercicio de la ingeniería.

Henri Gautier (1660-1737)
El 18 de octubre 1685, Luis XIV de Francia, mediante el Edicto de Fontainebleau, revoca el Edicto de Nantes, que reconoce la libertad de culto para los protestantes, firmado en abril de 1598 por Enrique IV de Francia.

Trabajó en el Fuerte Vauban en Nîmes entre 1686 y 1688. En 1689 se convirtió en ingeniero en la provincia de Languedoc. Se convirtió al catolicismo de manos del abad Fléchier, de la diócesis de Nimes, el 28 de junio 1689.

Publicó en 1693 el Traité de la construction des chemins (Tratado sobre las construcciones de carreteras de Francia), publicado en Toulouse (siendo el primer tratado moderno). Entre 1689 y 1694, participó en la construcción del puente Coursan, Aude. Desde 1695 hasta 1713, trabajó en el Canal du Midi bajo las órdenes de Antoine Niquet (en su Traité des ponts indica que los puentes del Canal du Midi, él dirigió la construcción y proyectó arcos ondulados hacia el lecho del río).

Después de su segundo matrimonio, el 27 de febrero de 1700, obtuvo el título de Doctor en Medicina y de Ingeniero del Rey sirviendo en la Marina. Sin embargo, el intendente del Languedoc, Nicolas Lamoignon Basville, lo empleó para la construcción de obras públicas.

En 1713 se convirtió en uno de los primeros inspectores generales de Caminos y Puentes y se estableció en París. En 1714, se definieron los inspectores de las intervenciones generales de los  puentes y caminos. Gautier fue encargado de las obras viales de la ruta de Brie par Rosoy y de los  trabajos en Bourbonne-les-Bains. En 1716, por razones de economía, el Regente, Philippe d'Orléans, redujo el personal Puentes y carreteras. Los despedidos de la comisión, el 4 de febrero de 1716 fueron:

  • Lahite, Inspector General,
  • Gabriel , arquitecto, primer ingeniero,
  • La Guépière, Gautier y  Fayolle, inspectores.

Henri Gautier en 1716 publicó la primera edición del Traité des ponts. Fue el único tratado de los puentes, hasta que se publicó el de Émiland-Marie Gauthey en 1809-13. Hubo varias ediciones hasta 1768. Fue traducido al alemán en 1759. En este libro definió la regla del espesor de una pila entre un cuarto y un sexto de la apertura del arco adyacente.

Indica también, que la ataguía necesaria, para permitir la construcción de una pila dentro de un río, debe tener un espesor igual a la altura de agua que debe soportar. Los pilotes a realizar a cada lado de la ataguía deben estar separados uno de otro por tres pies.

En 1717 publicó la Dissertation sur l'épaisseur des culées des ponts, sur la largeur des piles (ensayo sobre el grosor de los pilares del puente, y sobre la longitud de las pilas). En 1716 y 1721, se re-editó en París el Traité de la construction des chemins.

En 1729, se decidió reparar el puente de Compiègne. Gautier fue responsable de las especificaciones de los trabajos. Sin embargo, se consideró que la reparación sería insuficiente a expensas de un costo significativo. Luego se contrató al inspector Lahite para hacer un proyecto de reconstrucción total del puente. Se construyó un puente temporal de madera en 1730. El ingeniero Jean Hupeau dirigió los trabajos, que se completaron en mayo de 1733.

Henri Gautier, incapaz de trabajar como contratista se retiró, el 7 de noviembre 1731 por un decreto del Consejo de Estado: " El rey fue informado que el señor Gautier, Inspector de Puente y Caminos de su reino, después de servir en calidad de ingeniero de Languedoc durante veintiocho años, y desde 1716 y hasta el día de hoy, en calidad de inspector general de París, ya no puede soportar el cansancio de un trabajo tan doloroso en el que ha cumplido las funciones con la misma integridad y vigilancia, y Su Majestad ha dispuesto de inmediato dar un testimonio de la satisfacción que tiene de sus servicios de auditoría y de dar empleo a un sujeto capaz de cumplirlas dignamente ... Su Majestad en Consejo ha comprometido y está comprometiendo, en sustitución del Sr. Gautier, y en el citado cargo de inspector de puentes y carreteras del reino, al señor Pitrou actualmente ingeniero de dichos puentes y carreteras en la generalidad de Bourges ... así concedido y le da el Sr. Gauthier en auditoría de la suma de 2000 libras, cada año, para que ésta le permita disfrutar de su vida en la forma de fondos de pensiones anual del Estado sobre los puentes y  carreteras ... "

En su Traité des ponts, Gautier sentencia sobre la ética del interventor:

Los contratistas no dudan en enriquecerse a costa del rey o de quienes trabajan para ellos, y los ingenieros, los inspectores de las obras, por el contrario, sólo tienen en mente la honestidad con la que actúan y de ser muy apreciados, y no dudan en considerar al primero como a sus enemigos, cuando son infieles.

Adicionalmente, en su capítulo sobre los muros de contención, Gautier dice que los suelos para uso en terraplenes se pueden clasificar como: arena, tierra ordinaria, o arcilla (glaise), y determinó la pendiente natural de estos suelos en las dos primeras categorías, midiendo el ángulo natural de reposo, al ser amontonados, como 5:3 (31°) para la arena seca limpia y 1:1 (45°) para una tierra recién excavada y en terrones. No hizo pruebas en arcilla, pero afirmó que cuando está bien compactada ejercerá presiones menores que la tierra o la arena. También da los siguientes pesos unitarios: agua 63, 116 arena, tierra 84, albañilería 126 lb/ft³.

En la presentación de una teoría para el diseño de muros de contención, parte de la observación de que mientras la tierra se mantendrá en su pie, sin soporte, en su pendiente natural CA (siguiente figura) la función de un muro de contención, es claramente retener la cuña de tierra ABC situada por encima de la pendiente natural.

Teoría de la cuña de Gautier (1717) (en Skempton, 1994)

Asumiendo que el muro se ha construido hasta un altura CE. Luego, la altura de la tierra restante por encima de este nivel, reposaría en su ángulo de pendiente natural FG, y por lo tanto, requiere una base que se extiende hasta F, donde EF = ½ BE, y por supuesto la pendiente JG sería estable si el triángulo EFJ fuera reemplazado por mampostería. Este argumento es el mismo para cualquier nivel entre C y B, por lo que el perfil teórico de un muro de contención es el triángulo BCD en el que CD = ½ BC. 

En la práctica, el muro debe tener un ancho superior de corona finito, y usualmente se construye con una inclinación de la cara frontal de, por ejemplo, 1/5: 1. Como una regla simple, por lo tanto, el muro puede ser construido con esta inclinación y con la misma sección transversal del triángulo BCD, en otras palabras, el espesor medio del muro debe ser un cuarto de su altura. Gautier dio una tabla de dimensiones del muro, y sigue la regla anterior exactamente para un muro de 20 pies (de 6.096 m) altura. A bajas alturas, sin embargo, aumenta la proporción ancho:altura para permitir el efecto proporcionalmente mayor de las cargas vivas sobre la superficie de soporte y, más bien  ilógicamente, permite una pequeña disminución en la proporción en muros de mayor altura.

En 1721, Henri Gautier publicó un libro con sus reflexiones sobre la geología "nuevas conjeturas del globo terráqueo, donde se muestra cómo la tierra se destruye a diario, con el fin de cambiar el devenir de su figura: cómo las rocas, los minerales, los metales y las montañas se formaron, los cuerpos extraños tales como los restos de animales y conchas son encontrados sepultados, el pronto retorno de los mares, por abismos de mares interiores que circulan bajo la corteza para producir el flujo y el reflujo. Esto muestra el espesor determinado de la corteza, la profundidad de los mares, el gran vacío que ocupa el interior del globo, la altura de nuestra atmósfera y muchas otras dificultades muy curiosas que aún no se resuelven, y de las que no tenemos ninguna razón".

Continúa su explicación: El propósito principal de este libro es la Tierra, y la forma en que está compuesta, como la vemos en cualquier momento, y lo que por lo menos sabemos. .... no puedo adelantar nada acerca de la disposición de la Tierra, como lo es hoy, que no se haya probado mediante experimentos o por conjeturas probables, de los que saben que algo pasó de una forma u otra, y no se sorprendan si en alguna parte de Francia, durante un trabajo de excavación se encuentren marcas del mar, en pozos más profundos, en las canteras de piedra, en las minas de carbón, yeso, etc. se están constantemente descubriendo estos depósitos subterráneos con diferentes bancos de piedra, etc. lugares en los que todos conjeturamos que todas estas tierras fueron una vez el fondo del mar. Pero para entender más fácilmente lo que digo en esta Tesis, abreviando aquí lo que he hecho, he dividido el tema en cuatro partes.

  1. En la primera, comento cómo cualquier tipo de formaciones rocosas se formaron sobre la Tierra y en los mares, y cómo se establecieron allí los cuerpos extraños encontrados, o como quedaron enterrados.
  2. En la segunda, explico cómo la Tierra se compone de una corteza gruesa que sobrepasa las 5390 toesas (toesas) de profundidad, incluyendo la profundidad del mar, que tiene 2390 toesas; que la atmósfera desde la superficie del mar es compuesta por vapores suspendidos o nubes, es de 5705 toesas y el resto de la Tierra por debajo de la corteza y el mar, es una gran brecha similar a la de un globo o de la vejiga, la piel se puede comparar con la corteza de la Tierra, y que supondría la anulación de 14 pulgadas y media de diámetro, llena de aire infinitamente más sutil, como más agitado, que el que está fuera, y que compone la atmósfera que respiramos sobre la Tierra.
  3. En la tercera parte, represento la forma en que en la Tierra está envuelta en materia etérea, y la forma en que gira alrededor del sol, constantemente suspendida por el choque de sus rayos, en proporción a su equilibrio, con igual cantidad de materia etérea: la forma de la corteza, aunque sea leve, puede soportar el movimiento de la fuerza central, que la empuja en revoluciones continuas desde su centro y es sostenida por el peso de la atmósfera, que empuja y comprime hacia dentro, hacia su centro : de cómo los mares interiores que se encuentran bajo la corteza se mantienen, así como los de fuera, en una experiencia natural, y cómo los hombres puede caminar sobre la corteza interior, asumiendo que fuera posible que no siempre se dirigieran hacia el centro de la Tierra, de como un Zenith común a todos los seres humanos que habitan este mundo, éste sigue siendo oscuro, en su lugar caminamos hoy en día sobre la Tierra de una manera única con el punto Zenith exactamente opuesto y diferente. Todavía se puede ver cómo la corteza de la Tierra puede ser deprimida en un lugar, para formar vastos mares, y subir en otro, para formar montañas.
  4. En la cuarta, demuestro por nuevas hipótesis, cómo la Tierra podría estar formada en un principio por el Autor de la Naturaleza, como los metales y los minerales se forman en su interior, como los arroyos y los ríos han sido la causa de la disolución de la corteza para producir el diluvio que Dios quería usar para reformar a la humanidad, cómo las secuencias de las montañas más altas se conformaron, cómo en tan poco tiempo la marea sube y baja, y los lugares donde se retiró. Todos los fenómenos más sorprendentes que suceden en la tierra y en los mares, se explican por medio de estas nuevas conjeturas, de una manera muy fácil y de acuerdo a los movimientos más simples de la naturaleza.

Pero las pruebas de explicaciones racionales de la formación de la Tierra, no se pueden separar de la enseñanza de la Iglesia.

Publicaciones:
  • Henri Gautier - Traité de la construction des chemins - Toulouse - 1693
  • Henri Gautier - L'art de dessiner proprement les plans, porfils, elevations geometrales, et perspectives, soit d'architecture militaire ou civile: avec tous les secrets les plus rares pour faire les couleurs avec lesquelles les ingenieurs representent les divers materiaux d'une place - 1697
  • Henri Gautier - Traité des ponts - Paris - 1716 Google Livres
  • Henri Gautier - Dissertation sur les culées, voussoirs, piles et poussées des ponts - 1717
  • Henri Gautier - Histoire de la ville de Nîmes et de ses antiquités - 1720 Google Livres
  • Henri Gautier - Bibliothèque des philosophes et des sçavans tant anciens que modernes - 1723 Google Livres
  • Henri Gautier - Dissertation sur les projets de canaux de navigation, d'arrosage & pour la conduite des fontaines.
  • Henri Gautier - Dissertation sur la conduite des mâts pour les vaisseaux du roi, depuis les forêts où on les abbat jusque dans les ports de mer auxquels on les destine - Paris
  • Henri Gautier - Dissertaion qui résout les difficultés sur la poussée des voûtes & des arches, à différents surbaissements, sur les piles, les voussoirs, la charge des pilotis, le profil des murs qui doivent soutenir des terrasses, des remparts à telle hauteur donnée que ce puisse être. Paris
  • Henri Gautier - Traité de l'art de laver les différents desseins qu'on envoie à la cour - Lyon
  • Henri Gautier - Traité des armes à feu, tant des canons dont on se sert sur terre et sur mer, avec leurs proportions, comme des mortiers pour leurs jets de bombes, avec la manière de diriger leur portée - Lyon
  • Henri Gautier - Traité des fortifications; avec l'examen de toutes le méthodes dont on s'est servi jusqu'alors pour fortifier les places - Lyon
  • Henri Gautier - Plusieurs lettres ou nouvelles conjectures sur la peste, & sur tous les corps animés & inanimés - Paris
  • Henri Gautier - Nouvelles conjectures sur le globe de la Terre.


Bernard Forest de Bélidor, nacido en Cataluña (España) en 1698 y fallecido en París el 8 de septiembre de 1761, fue un ingeniero militar francés.

El soldado

Hijo del oficial francés Jean Baptiste Forest de Belidor, un oficial de dragones, muerto en España antes de que Bélidor cumpliera los 5 meses, y su esposa, Marie Héber; fue recogido por su padrino, Fossiébourg, oficial de artillería, muerto a su vez en 1711. Su viuda se retira a casa de su hermano, Cayot de Blanzy, ingeniero jefe en Montreuil. Este le hace beneficiario de su biblioteca y Bélidor le acompaña en sus destinos.

Ingresa joven en el ejército, partiendo en 1742 como ayudante en la campaña de Baviera, durante la Guerra de sucesión de Austria, bajo las órdenes de Philippe Henri de Ségur y del duque François d'Harcourt. Sirve más tarde a las órdenes de Príncipe de Conti en Italia en 1744 y después en las Provincias Unidas, donde juega un papel activo durante el sitio de Charleroi. Es nombrado coronel en reconocimiento de sus servicios.

Era a su muerte brigadier del ejército real, caballero de San Luis, inspector del arsenal de París y de la minas de Francia (desde 1758), miembro de las academias reales de ciencias de Francia, Inglaterra y Prusia.

El hombre de ciencia y profesor

Bélidor es nombrado profesor de artillería en la escuela de La Fère (Aisne) desde la creación de este establecimiento en 1720 e inspector general de minas de Francia. En 1722 entra como alumno en la Academia de Ciencias de Francia, donde será más tarde asociado libre (1756), Publica en 1725 su Nouveau cours de mathématique à l'usage de l'Artillerie et du Génie, donde aparece por primera vez la palabra sinusoide, Este curso se traduciría al alemán en 1745. Será empleado en todos los cursos de artillería y servirá de referencia en la École nationale des ponts et chaussées.

Fricción intergranular según B.F. Belidor (1729)
En 1729 aparece La Science des ingénieurs dans la conduite des travaux de fortification et d'architecture civile, primera obra de síntesis en esta especialidad, donde son abordados tanto el trazado de la obras como su resistencia, así como el acondicionamiento urbano de las plazas. Esta última parte será copiada literalmente por Louis de Jaucourt en la Enciclopedia. La obra fue traducida al alemán y publicada en Viena en 1757. Sobre el tema de los muros de contención, Bélidor trata de explicitar los fundamentos del reglamento de Vauban sobre las fortificaciones, tomando en consideración los taludes naturales de tierra. 

En este famoso tratado para ingenieros militares y civiles, Belidor expone ampliamente el diseño de muros de contención en mampostería. Él adopta la clasificación de Gautier de los tres grupos de material para utilizar en terraplenes y toma para cálculos estándar el caso de la tierra ordinaria con una pendiente natural de 45°. Si la tierra no tiene ninguna fricción, el empuje sobre un muro vertical con relleno horizontal, sería igual al peso de la cuña ABC (de la Figura de la Teoría de la cuña de Gautier), pero los suelos reales tienen algo de resistencia (tenacité) y es razonable considerar el empuje como la mitad del peso. Así Belidor está postulando que


y demuestra que la resultante actúa en el punto del tercio inferior de la altura del muro. No se considera la fricción del muro. El análisis se extiende a muros con sobrecarga inclinada las paredes que llevan un pendiente de pago y a muros con contrafuertes internos o la cara interna inclinada, el principio de diseño equilibrar los momentos del empuje de tierra y el peso del muro alrededor de la pata, tomando el peso unitario de la mampostería como 1,5g y, a continuación aumenta el espesor del muro un 25%. Belidor dice que este factor de seguridad es particularmente deseable para los muros de muelles y muros de carreteras.

Para muros con la cara posterior vertical y la cara anterior inclinada en proporción 1/5: 1, el espesor medio (lo que permite el aumento del 25%) es un tercio de la altura si el relleno es horizontal. Belidor es muy consciente de que este método de diseño implica una buena cimentación. Si el suelo no es duro, se debe utilizar una base con pilas. Varios intentos para abordar los problemas de presión de tierras se hicieron durante los siguientes cuarenta años (a partir de 1729, cuando Belidor publicó su tratado), pero sin mostrar mucho avance a la teoría de Belidor. Este trabajo ha sido ampliamente discutido por Mayniel (1808) en su Traité expérimentale, analytique et practique de la poussée de terres et des murs de revêtement.

En su elogio, la Academia de las Ciencias dijo que:

«Nunca obra alguna ha merecido más este título: contiene en efecto todos los principios necesarios para poner a todos los ingenieros en condiciones de aplicar en la práctica todos los conocimientos matemáticos que la lectura de la primera obra les ha podido dar.»

Publica en 1731 un tratado de balísticaLe Bombardier françois (El Bombardero francés), seguido en 1737 de su mayor obra L'arquitectura hydraulique, ou l'art de conduire, d'élever et de ménager les eaux pour les différents besoins de la vie (publicada en cuatro volúmenes entre 1737-1753) (La Arquitectura hidráulica), donde es utilizado por primera vez el cálculo integral en la resolución de problemas técnicos y que abarca la ingeniería mecánica, molinos y ruedas hidráulicas, bombas, puertos y obras marítimas. Será todo el bagaje proporcionado a los ingenieros hasta fin de siglo y obra de referencia de los alumnos de la École nationale des ponts et chaussées. Edita en 1755 un Diccionario portátil del Ingeniero, que no es más que una compilación resumida y abreviada del Diccionario de Arquitectura de Augustin-Charles d'Aviler, con algunas partes añadidas.


Bélidor acompañó a Jean-Dominique Cassini y Philippe de La Hire en su expedición para medir el meridiano de París en los años 1710s. Belidor fue el maestro de Abram Petrovich Gannibal, etíope favorito de Pedro el Grande. En noviembre de 1926 fue elegido miembro de la Royal Society. Se casó con la hija o nieta de de Fossiébourg.

Plano de la obra Arquitectura Hidráulica de B.F. Belidor (1737-1753)
La importancia de Bélidor radica principalmente en su trabajo como pionero de la ingeniería basada en la ciencia. Él estaba en estrecho contacto con los círculos de la Académie des Sciences, y por lo tanto tenía acceso a los últimos conocimientos matemáticos; a través de sus libros y de sus enseñanzas en La Fere, contribuyó de manera significativa a la difusión de este conocimiento. Belidor trató temas tales como los de balística, la estabilidad de muros de contención y el análisis estructural de bóvedas.

Principales obras:

  • Sommaire d'un cours d'architecture militaire, civile, hydrolique, et des autres traitez les plus utiles aux ingénieurs et architectes (1720)
  • Nouveau cours de Mathématique à l'usage de l'Artillerie et du Génie, où l'on applique les parties les plus útiles de cette science à la théorie et à la pratique de différents sujets qui peuvent avoir rapport à la guerre (1725)
  • La Science des ingénieurs dans la conduite des travaux de fortification et d'architecture civile (1729)
  • Le Bombardier françois, ou Nouvelle méthode de jeter les bombes avec précision (1731)
  • Forest de Bélidor, Bernard (1737-1739). Charles-Antoine Jombert, Libraire de l’Artillerie & du Génie, à l’Image Notre-Dame. ed (2 vol). Architecture hydraulique, ou l'Art de conduire, d'élever et de ménager les eaux pour les différens besoins de la vie (1796 par Prony, 1819 par Navier edición). à Paris, rue Saint-Jacques.
  • Dictionnaire portatif de l'ingénieur (1755)
  • Oeuvres diverses de M. Belidor concernant l'artillerie et le génie (1764)


John Grundy, Jr. (1719-1783) fue un ingeniero civil inglés, que trabajó en una serie proyectos de drenaje de canales y obras portuarias. Vivió en Spalding, Lincolnshire desde 1739. Parte de su legado fueron sus Report Books (Libros de Informes), diecisiete volúmenes que contienen las copias de sus informes y otros documentos de apoyo de la mayoría de sus proyectos, que en algunos casos, son los únicos registros supervivientes de grandes proyectos de ingeniería civil en Gran Bretaña. Estos informe permanecieron olvidados por más de un siglo y fueron redescubiertos en 1988.

John Grundy era hijo de John Grundy, Sr. y Elizabeth Dalton. Su padre era un profesor de matemáticas y agrimensor, que más tarde se convirtió en un ingeniero civil. John nació en el pueblo de CongerstoneLeicestershire, donde fue bautizado el 1o de julio de 1719. La familia se mudó a Spalding en el sur de Lincolnshire en 1739, después de que su padre se convirtió en ingeniero de las obras de drenaje en Deeping Fen. Se unió a la Sociedad de los Caballeros, en diciembre de 1739, y comenzó a trabajar en su primer proyecto de ingeniería conocido ese mismo año. Esto fue por una esclusa en Pinchbeck, donde el drenaje Blue Gowt se unió al River Glen. Su padre probablemente supervisó el proyecto, y los dos ingenieros trabajaron en planes para mejorarlo hasta el río Witham en 1743, que si bien no se llevaron a cabo en ese momento, fueron la base para el trabajo posterior. Se casó con Lydia Knipe en enero de 1743, y tuvieron dos hijas, Mary y Lydia, que sobrevivieron hasta la edad adulta, y cuatro niños más que murieron cuando eran bebés. Su esposa murió en 1764, y se casó de nuevo en 1766, con Ann Maud, la viuda del vicario de St. Neots. 

Permaneció con sede en Spalding para el resto de su vida, y murió allí el 15 de enero de 1783. En su testamento, se aseguró de que su viuda estuviera bien provista, y dejó £ 1.000 a cada uno de sus cuatro nietos. También legó sus libros y manuscritos al Rev. J.G. Thompson, que era su nieto mayor, y más tarde se convirtió en el vicario de la parroquia de Belton, cerca de Grantham.

Ingeniería de las obras

Grundy estuvo involucrado con proyectos importantes en Grimsthorpe entre 1746 y 1752, que incluían una presa de tierra para crear un lago artificial, y volvió allí de forma intermitente durante los próximos 20 años. Entre 1748 y 1764, trabajó como ingeniero para Deeping Fen, que incluyó el mantenimiento del río Welland. Durante este tiempo, él también participó en trabajos de consultoría y ganó una buena reputación por esto. En 1762 se convirtió en el recaudador de impuesto predial o territorial (Land Tax) en el distrito Spalding, que a pesar de que sólo le ocupó durante unas pocas semanas cada año, le ganó más dinero que su sueldo de Deeping Fen. Él renunció a la posición en Deeping Fen en 1764, pero se mantuvo como un consultor.

Sus siguientes proyectos incluyeron el esquema de drenaje Holderness, la planificación y supervisión de la Louth Navigation que abrió sus puertas en 1770, el esquema de drenaje Adlingfleet, la Driffield Navigation, que también abrió sus puertas en 1770, el esquema de drenaje Laneham y el esquema Weighton de drenaje y navegación, completado en 1775. Él continuó actuando como consultor para Deeping Fen durante este tiempo, y también supervisó la construcción del primero de los muelles en Hull, el más grande de Inglaterra cuando fue terminado en 1778.

Después de 1775, estuvo mucho menos activo en el campo de la ingeniería civil, aunque siguió produciendo informes cuando se le pidió. Su mayor logro en este período fue la producción de sus Libros de Informes, alcanzando 12 volúmenes y 4000 páginas, con detalles de todos sus proyectos, a excepción de las obras de Deeping Fen.

Datos

La Ley para autorizar el esquema de Drenaje Holderness fue aprobada casi al mismo tiempo que la esposa de Grundy durante 21 años murió. Él escribió una carta personal a su amigo, el ingeniero John Smeaton, expresando su tristeza. Menos de dos meses más tarde, los dos hombres visitaron el lugar el 4 de julio de 1764, y produjeron un informe diez días después. Más tarde, Grundy envió los dibujos de trabajo para la esclusa terminal en el Humber a Smeaton, quien hizo algunas sugerencias y elaboró ​​una lista de materiales. Grundy luego actuó como ingeniero para el proyecto, que incluyó 17 millas (27 km) de una barrera en banco (jarillón) para proteger la tierra al este del río Hull de la inundación generada por este drenaje. John Hoggard supervisó la construcción del banco, mientras que Joseph Page actuó como ingeniero residente para la construcción de la esclusa y desagües, y Charles Tate actuó como agrimensor. Grundy hizo varias visitas para comprobar el progreso, hasta que el drenaje principal y las compuertas (esclusa) se completaron en octubre de 1767, aunque se siguió trabajando en el banco y drenajes menores hasta 1772, bajo la supervisión de Hoggard.

El esquema de drenaje Laneham cubría un área de unas 10 millas cuadradas (26 km²) entre Laneham y West Burton en Nottinghamshire en la orilla occidental del río Trent. Grundy fue abordado en diciembre de 1768 por un grupo de terratenientes, y produjo sus primeros planos en febrero de 1769. Entre ellos un drenaje interceptor a lo largo del borde occidental de la región para enrutar varios cauces hacia a una esclusa en el Trent, un jarillón (banco contra inundaciones) de 7 millas (11 km) para prevenir la inundación del río, y un drenaje Madre con drenajes laterales para dirigir el agua lluvia a otra esclusa. Luego elaboró planos detallados, que sirvieron de base para una ley del Parlamento, y se quedó en Londres durante marzo y abril de 1769 para garantizar que la ley fuera aprobada. Se desempeñó como ingeniero de los Drainage Commissioners que habían sido designados por la ley, y el proyecto fue terminado en mayo de 1772, a tiempo y con un costo de £ 15000. Un cambio en el esquema original fue su decisión, al añadir un molino de drenaje en Sturton, para elevar el agua del drenaje Madre hacia el Trent. Hizo siete o más visitas al sitio durante el curso del contrato.

Legado

Cuando murió, Grundy dejó sus libros de informes y copias de todos sus informes posteriores a su nieto. Fueron comprados por Sir Joseph Banks, quien fue presidente de la Royal Society, en 1793, y los informes sueltos fueron reunidos en cinco volúmenes subsecuentes. La familia Banks conservó los libros hasta 1918, cuando se vendieron en una subasta. Nada más se supo de ellos hasta 1955, cuando el volumen 2 fue obtenido por el Instituto de Ingenieros Civiles de un librero en Londres. Posteriormente, los restantes 16 volúmenes fueron descubiertos en la biblioteca de la Universidad de Leeds, donde habían estado desde 1930. Lord Brotherton los había dado a la universidad como parte de una gran herencia, y fueron hallados en 1988. Además de los informes de Grundy, los volúmenes contienen diagramas cuidadosamente elaborados y planos, junto con copias de las estimaciones, actas de reuniones y otros detalles de sus proyectos. El volumen 2 abarca su trabajo en Grimsthorpe, el volumen 4 abarca el trabajo sobre el río Dee y los volúmenes 10 y 11 dan los pormenores del sistema de drenaje Laneham. Estos volúmenes son particularmente importantes debido a que hay muy pocos registros de estos proyectos.

En 1766, John Grundy publica su Report and estimates for an earth dam at Grimsthorpe in Lincolnshire. In Surveys ... reports ... and estimates in works of draining, navigation, and other business in engineering, by John Grundy of Spalding, Engineer, pp. 143-151 (Library, Institution of Civil Engineers.). Allí describe como en 1748, un gran lago ornamental, de 32 acres de extensión, se formó sobre la propiedad del duque de Ancaster en Grimsthorpe, mediante la construcción de una presa de tierra. 

Diseñada por John Grundy, la presa (que aún existe) tenía una altura de 18 pies y núcleo central de arcilla, como se sabe por su informe escrito en 1758. Ninguno de los dibujos originales parecen haber sobrevivido, pero en 1766 las estimaciones producidas Grundy y una sección transversal de una represa a construirse aguas abajo, que añadiría 20 acres extra al lago. Las estimaciones y la sección no tienen fecha, pero hay un informe sobre el sistema de fecha 1766 y un plano, elaborado por Grundy en 1767, mostrando el lago existente y el sitio de la nueva presa propuesta (Binnie, 1976).

La presa iba tener una altura máxima de 25 ft., una pendiente ascendente de 3½: 1, un talud de aguas abajo de 2:1, un ancho de cresta de 20 ft, y un núcleo de arcilla de 6 m de ancho (como se muestra en la siguiente Figura). 

Sección transversal de una presa - John Grundy (1766) en Skempton (1994)

Los bancos debían ser de tierra apisonada, utilizando materiales disponibles localmente, y el núcleo se especifica como de arcilla 'bien apisonada y humedecida' después de ser 'templada' (tempered); la arcilla  iba a ser traída de un sitio seleccionado a cierta distancia. Grundy admite 2 in/ft de asentamiento, e indica que la altura de la construcción inicial tendría que ser de 29 pies. Estos son los primeros detalles de ingeniería conocidos de una presa de tierra inglesa, y que probablemente se aplicaron con poca variación a la presa construida en 1748. Una característica especialmente interesante es el muro de núcleo de arcilla. Núcleos de arcilla similares fueron utilizados en las presas construidas por los ingenieros del canal en el siglo XVIII, y los núcleos 'de barro de arcilla', generalmente de sección cónica, fueron una característica estándar en las presas de embalse del siglo XIX. La sección transversal y los estimativos de Grundy son un buen ejemplo de diseño racional basado en la experiencia, la observación y el juicio de la ingeniería sin el uso de análisis, en un período en que el análisis o no existía o tenía insuficiente poder para ser susceptible de aplicación.

Jean-Rodolphe Perronet (1708-1794)

Jean-Rodolphe Perronet (1708-1794)
Jean-Rodolphe Perronet (27 de octubre de 1708, Suresnes – 27 de febrero de 1794, Paris) fue un arquitecto francés, especializado en ingeniería estructural. Es conocido por haber realizado numerosas intervenciones de diseño y construcción de puentes. Una de sus obras más conocidas es el Pont de la Concorde (1787), denominado inicialmente como puente de Luis XV. Publicó unas tablas sobre arcos de puente que fueron empleadas por los arquitectos de su época.

Nació en Suresnes, en el seno de una familia acomodada de París, su padre fue miembro de la guardia suiza. Fue aprendiz a la edad de 17 años, en el estudio de arquitectura de Jean Beausire, 'primer arquitecto' de la ciudad de París. Fue el encargado del diseño y construcción del gran alcantarillado de París (también denominado la gran cloaca de París), las obras de terraplenes y el mantenimiento de los caminos de la banlieue.

En el año 1735 es nombrado como sous-ingénieur (sub ingeniero o ayudante de ingeniero) y posteriormente ingeniero en la generalidad de Alençon, y un año después (1736) ingresa al cuerpo de ingenieros de puentes de París, y en este cargo construye la linterna de la basílica Notre-Dame d'Alençon. En 1747 es nombrado director del cuerpo de diseñadores reales (Bureau des dessinateurs du Roi), que también acababa de poner Daniel-Charles Trudaine a cargo de la producción de mapas y planeo para el reino; y trabajando posteriormente en la afamada École des ponts et chaussées, que tuvo como sede inicial el hotel Bruant Liberal en París. 

Perronet se le encargó la tarea de enseñar a los ingenieros de puentes y de caminos, así como de supervisar su trabajo en las généralités en las que trabajaban. También recibió la dirección de planeación de todos los proyectos de carreteras y el derecho a organizar, dirigir e inspeccionar todo el trabajo en las provincias, en colaboración con los inspectores generales.

El Bureau se ​​convirtió en el Bureau des élèves des ponts et chaussées, luego en 1775 pasó a llamarse École des ponts et chaussées. Su fundador, inspirador y maestro, Perronet fue un verdadero padre espiritual para sus estudiantes y utilizó un nuevo método de enseñanza que parece muy contemporáneo a los ojos modernos. Durante este periodo de su vida, Perronet se hizo amigo y mantuvo correspondencia, con el constructor de puentes suizo Charles Labelye.

Una política con visión de futuro, que llevó al primer departamento nacional del transporte en Francia, fue iniciada por Enrique IV y Sully al final del siglo XVI. Durante la segunda mitad del siglo XVII, fue reorganizada por Colbert como el Corps des Ingénieurs des Ponts et Chaussées (Cuerpo de Ingenieros de Puentes y Caminos), un grupo de arquitectos e ingenieros del Estado, durante el reinado de Luis XIV. En 1747, inició la École des Ponts et Chaussées (Escuela de Puentes y Caminos), la más antigua institución académica en el mundo de la educación en ingeniería civil, en el diseño de carreteras y puentes, con Perronet como su primer director. Los primeros estudios teóricos relativos a la estabilidad de los arcos, la transmisión de fuerzas y la forma multi-radio, se llevaron a cabo en la escuela bajo la tutoría de profesores ilustres como: La Hire, Gautier, Belidor, Coulomb, y Méry.

En el Reino Unido, un joven ingeniero suizo, Charles Labelye, estaba construyendo el equivalente Inglés de los puentes de Perronet en Francia. En su primer puente, el de Westminster (1750) sobre el Río Támesis, desarrolló el caisson, lo que hizo posible que los cimientos en pilares, pudieran ser construidos en aguas profundas y de flujo rápido. Para resolver un problema que había confundido a los constructores de puentes desde la época romana, Labelye utilizó enormes cajas de madera construidas en la orilla, flotando hasta su posición, y lentamente hundiéndolas hasta el fondo del río con el peso de los pilares de mampostería colocados a cada lado. Quince arcos de medio punto, gradualmente disminuyendo en longitud desde el centro y aumentando en un elegante ángulo de caída, se convirtieron en un estándar de alta ingeniería y arquitectura que se destacó durante más de cien años.

Puente de Westminster (Ch. Labelye)

Para construir los pilares que sustentan su puente de Westminster, Labelye utilizó la nueva técnica. Él tenía un 'caisson' construido para cada muelle, una gran caja de madera que flotaba hasta su posición en el río. El pilar de piedra era construido en su interior y luego el peso de la mampostería lentamente forzaba el cajón hasta el fondo, hacia un hoyo excavado en el lecho del río. Cuando el pilar se terminaba, los lados del cajón de madera eran retirados. Sólo el fondo se quedaba enterrado bajo el pilar. 

Equipo de excavación del fondo del río (Labelye)

Hubo problemas con la ingeniosa nueva técnica de Labelye. A un lado del río el estrato es de grava, y allí los pilares quedaron firmes. En el otro lado el estrato es de arena movediza. Incluso mientras que el puente estaba siendo construido, surgieron problemas cuando un pilar comenzó a inclinarse hacia un lado. El pilar ha sid reconstruido, pero la debilidad en el diseño es fundamental. En la época victoriana el puente Labelye sería sustituido por el actual puente de Westminster.
En 1750, Perronet fue nombrado inspector general y fue nombrado premier ingénieur du roi en 1763, cargo que desempeño por más de treinta años, y se convirtió en un miembro de la asociación de la Académie des Sciences en 1765. Además de sus puentes, entre 1747 y 1791, 2500 km de carreteras fueron construidos o reparados bajo su dirección. También contribuyó con el artículo Pompe à feu et Épinglier (bomba de incendios) para la Encyclopédie ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et de métiers, publicada desde 1751 hasta 1772, bajo la dirección de Diderot y D'Alembert.

En 1772, Perronet fue elegido miembro extranjero de la Real Academia Sueca de las Ciencias. Murió en París, a los 85 años. Fue elegido Fellow de la Royal Society en 1788.

La calle al lado de la sede de la Escuela de Puentes y Caminos (delimitación de las calles de París VI y VII) ahora lleva su nombre y una estatua con su efigie se erigió en la esquina noreste de la L'Île de Puteaux, junto al pont de Neuilly (cuya primera versión en piedra, construido en 1772 y que sobrevivió hasta 1942, fue su obra).

Durante la construcción de un puente en Mantes en 1763, Perronet descubrió que el empuje horizontal de una serie de arcos elípticos, pasa a lo largo de los pilares en los extremos del puente. Armado con este conocimiento, llevó el puente de piedra de arco a su forma de diseño final con arcos extremadamente planos, que recibieron apoyo durante la construcción con encofrado de madera (cimbra) y fueron montados sobre pilares muy esbeltos, que se ampliaron la vía fluvial para la navegación y redujeron la socavación de la corriente. El resultado fue también estéticamente agradable, el Pont de Neuilly de Perronet, ha sido llamado el puente de piedra más elegante jamás construido. 

Pont de Neuilly después de retirar los soportes centrales (J.R. Perronet)

Tenía 80 años cuando comenzó el Pont de la Concorde, originalmente llamado el Pont Louis XV, en 1787. A pesar del estallido de la Revolución Francesa, continuó la obra que, fue finalizada en 1791. Sus memorias, publicadas en 1782, dan una visión completa de su carrera hasta esa fecha. Sus principales obras fueron:

  • 1750-1760 : Puente en Orléans.
  • 1757-1765 : Puente en Mantes.
  • 1758-1764 : Puente en Trilport.
  • 1765-1786 : Puente en Château-Thierry.
  • 1766-1769 : Pont Saint-Edne en Nogent.
  • 1768-1774 : Puente en Neuilly-sur-Seine.
  • 1770-1771 : Pont Les Fontaines.
  • 1774-1785 : Puente en Sainte-Maxence sur l’Oise.
  • 1775 : Puente en Biais-Bicheret.
  • 1776-1791 : Puente en Nemours.
  • 1784-1787 : Puente en Brunoy.
  • 1786-1787 : Puente en Rosoy.
  • 1786-1791 : Pont Louis XVI, posteriormente renombrado como Pont de la Concorde, Paris.

Pont de la Concorde (París, Francia)

En su memoria de 12 páginas, Mémoire sur l'éboulement qui arrive quelquefois a des portions de montagnes et autres terreins eleves; et sur les moyens de prévenir ces éboulements et de s'en garantir dans plusieurs circonstances (Paris (no imprint). Reprinted in Oeuvres de M. Perronet, 2nd edn. Paris: Didot, 1788,pp. 631-643.); Perronet inicia el estudio de ingeniería de la estabilidad de taludes. Los taludes puede existir en suelos naturales, intactos (terre vierge) o en rellenos. Los taludes naturales que han permanecido estables durante mucho tiempo seguirán en esa condición, a menos que se introduzcan cambios. Tales cambios pueden ser originados por: 

  1. Sobrecargando la parte superior de un talud, con tierra o una estructura pesada
  2. Por excavación en la pata del talud
  3. Por la infiltración de agua que reduce la resistencia

Los cortes pueden hacerse en suelos fuertes intactas, con lados verticales (Perronet debe estar hablando aquí de excavaciones temporales), pero en tierras blandas y arenas secas, los taludes, incluso en masas intactas, adoptarán una inclinación de aproximadamente 30° con respecto al horizonte.

Rellenos de tierra que ha sido excavados hace algún tiempo y han perdido gran parte de su cohesión, o la tierra recién removida, que tiene menos cohesión, reposará en ángulos que van desde aproximadamente 35° para los suelos más fuertes (no de 45 ° como se suele afirmar) a alrededor de 30° para arenas y tierra blanda, exactamente como en los taludes naturales, y en ángulos tan bajos como 18° o incluso menos para las arcillas húmedas, aunque la grava gruesa y roca fracturada puede formar taludes de 40-45°. 

Estos ángulos se aplican a bancos de moderada altura, donde los taludes de borde están aproximadamente alineados. En bancos de gran altura, los taludes tienden a ser cóncavos y reposan a menores inclinaciones que las recientemente mencionadas. Un ejemplo es el terraplén de roca de relleno en el valle del Bois de la Haie, en la ruta París-Nancy, con 142 ft (43.28 m) de altura y con pendientes promedio de 1½: 1 de la cresta al pie, pero con un perfil cóncavo, con un seno inverso de 6' 8" (2.032 m).

Antes de hacer un corte en terreno montañoso, es deseable para investigar la naturaleza del terreno mediante perforaciones (sondeos) y agujeros de barreno (trous de tariere) o por apiques (o zanjas); si las capas de arcilla se encuentran inclinadas hacia el corte propuesto, el ingeniero no debe dudar en buscar una ruta más segura. En tales condiciones, los deslizamientos pueden tener lugar, bajo inclinaciones bastante pequeñas. Además, la inestabilidad podría ocurrir aún sin hacer un corte, si el agua penetra en el talud y reduce la fricción. Un buen drenaje es importante, y Perronet describe brevemente dos casos registrados, en Marly en 1758 y cerca de Croix-Fontaine en 1756, donde las medidas de drenaje demostraron su eficacia en la estabilización de deslizamientos en capas de arcilla inclinadas. 

Cuatro notas deben ser agregadas:

  1. La primera edición de las 'Oeuvres de M. Perronet' se publicó en folio: dos volúmenes en 1782-83 y un volumen suplementario en 1789. La segunda edición de 1788 tiene el texto completo en cuarto con un folio de atlas de placas. 
  2. La impresión original de mémoir on éboulements (en la Bibliotheque Nationale) es de 5 julio de 1769. Fue reimpresa en 1788, y también en el suplemento de 1789, pero sin fecha. Skempton en 'Landmarks on soil mechanics' de 1994, indica: "Estoy en deuda con el profesor Kerisel por mandarme fotocopias del libro de memorias de 1769 y una versión manuscrita (también fechado) de la biblioteca de la Ecole des Ponts et Chausees. El manuscrito tiene ocho dibujos explicativos adjuntos.". 
  3. Se ha dicho en más de una ocasión que Perronet, en este libro de memorias, es el primero en describir las superficies de deslizamiento curvas. En realidad se está refiriendo solamente a la curva (cóncava) de la superficie del talud mismo. Esto está claro en el texto y demostrado por uno de los dibujos ya mencionados. 
  4. Por lo que podemos aprender de la memoir de Perronet sobre fundaciones en pilas (impresa en los volúmenes de 1782 y 1788) se hicieron sondeos con tubería de varilla de hierro de 2 pulgadas de diámetro, hincada en el suelo. A intervalos de 1 pie a lo largo de longitud de la varilla tenía cavidades o bolsillos, inclinados hacia abajo, con un reborde saliente en su borde inferior; estos rebordes retenían pequeñas muestras de suelo, capturadas al comienzo del retiro del varillaje.

Periodo Clásico de la Mecánica de Suelos - Fase I (1776 - 1856)

Durante este período, la mayoría de los desarrollos en el área de la Ingeniería Geotécnica vinieron de ingenieros y científicos en Francia. En el período preclásico, prácticamente todas las consideraciones teóricas utilizadas en el cálculo de la presión lateral de tierras sobre muros de contención, se basaron en una superficie de falla arbitrariamente asumida en el suelo. 

Desde finales del siglo XVIII, cuando se inician en Rusia los estudios de Técnica de Suelos, materia precursora de la Mecánica del Suelo, la evolución de esta ciencia ha tenido un progreso ascendente. 

Durante la primera mitad del siglo XIX, los ingenieros franceses, con una superior formación matemática se ocuparon principalmente de establecer la teoría matemática de la elasticidad y abordaban los problemas de mecánica del suelo al estilo de la escuela racionalista francesa, es decir, con un planteamiento riguroso del método matemático.

En el primer cuarto del siglo XIX, parece que muchos de los conceptos ahora asociados con el principio de esfuerzo efectivo se entendían intuitivamente. Telford utilizó la pre-carga durante la construcción del Canal de Caledonia, en el año 1809, 'con el fin de exprimir el agua y consolidar el barro', y Stephenson utilizó drenes para disminuir la presión de poros durante la construcción del el terraplén de Chat Moss, para la línea del Ferrocarril entre Liverpool y Manchester entre los años 1826 y 1829 "a fin de consolidar el suelo, entre ellas (las ciudades) sobre las que el camino se iba a conformar "(Smiles 1874).

En su famoso documento presentado en 1776, el científico francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) utilizó los principios del cálculo de máximos y mínimos para determinar la verdadera posición de la superficie de deslizamiento en el suelo detrás de un muro de contención. En este análisis, Coulomb utiliza las leyes de la fricción y la cohesión de los cuerpos sólidos. En 1820, casos especiales de trabajo de Coulomb, fueron estudiados por el ingeniero francés Jacques Frederic Francais (1775-1833) y el profesor de mecánica aplicada francés Claude Louis Marie Henri Navier (1785-1836). Estos casos especiales estaban relacionados con rellenos inclinados y rellenos que soportan sobrecarga. 

En 1840, Jean Victor Poncelet (1788-1867), un ingeniero militar y profesor de mecánica, extendió la teoría de Coulomb, proporcionando un método gráfico para determinar la magnitud del empuje lateral de tierras sobre muros de contención verticales e inclinados con superficies de rotura del terreno arbitrariamente poligonales. Poncelet fue el primero en utilizar el símbolo Ø para el ángulo de fricción del suelo. También proporcionó la primera teoría de capacidad portante última para cimentaciones superficiales. 

En 1846, el ingeniero Alexandre Collin (1808-1890), proporcionó los detalles para deslizamientos profundos en taludes de arcilla, cortes y terraplenes. Collin afirmó que en todos los casos la falla se produce cuando la cohesión movilizada es superior a la cohesión existente en el suelo. También observó que las superficies reales de falla pueden aproximarse a arcos de cicloides. 

El final de la Fase I del período de la mecánica clásica del suelo está generalmente marcado por el año de la primera publicación de William John Macquorn Rankine (1820-1872), profesor de ingeniería civil en la Universidad de Glasgow. Este estudio presentado en 1857, proporcionó una notable teoría sobre la presión de tierras y el equilibrio de las masas de tierra. La teoría de Rankine es una simplificación de la teoría de Coulomb.

En resumen, el primer enfoque racional para el cálculo de empujes sobre muros de contención fue formulado por Coulomb (1776), un famoso científico francés. Propuso una teoría en 1776 llamada "La Teoría Clásica de presión de Tierras". Poncelet (1840) extendió la teoría de Coulomb, presentando un elegante método gráfico para encontrar la magnitud de la presión de tierras sobre muros de contención. Más tarde, Culmann (1875) dio a la teoría de Coulomb-Poncelet una formulación geométrica, proporcionando así el método con una base científica amplia. Rankine (1857) un profesor de Ingeniería Civil en la Universidad de Glasgow propuso una nueva teoría de presión de tierras, también denominada Teoría Clásica de Presión de Tierras.

Charles-Augustin de Coulomb

En 1773, Coulomb formuló la "teoría de la cuña" para determinar la presión de tierras para suelos cohesivos y friccionantes y la presentó a la Academie Royale des Sciences en un documento titulado "Essai sur una aplication des regles de Maximis et Minimis a quelques problemes de statique, relatifs a l'Arquitecture".  En un capítulo de este ensayo, Coulomb trata acerca de la determinación del empuje lateral aplicado por el terreno sobre una estructura de contención.  Esta determinación es el paso más importante en su dimensionamiento. El trabajo de Coulomb es aún hoy, en una de las bases principales de los métodos corrientes de dimensionamiento de muros de contención y a la luz del reciente desarrollo de la Mecánica de Suelos, el modelo idealizado por Coulomb continua siendo ampliamente utilizado.

Nació en Angouleme el 14 de de junio de 1736 en Francia y murió en París el 23 de agosto de 1806. Se recuerda por haber descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. En su honor la unidad de carga eléctrica lleva el nombre de culombio (C). Entre otras teorías y estudios se le debe la teoría de la torsión recta y un análisis del falla del terreno dentro de la Mecánica de suelos

Después de recibir su primera educación, su familia se trasladó a París y entró a estudiar en el Collège Mazarin, donde recibió conocimientos humanísticos y una muy buena formación en matemáticas, astronomía, química y botánica. 

En esta etapa de su educación, la familia de Coulomb pasó por una crisis. A pesar de que su padre gozaba de una buena situación económica, hizo algunas especulaciones financieras, no muy afortunadas, que le hicieron perder todo su dinero, trasladándose a Montpellier. Aunque su madre permaneció en París, Coulomb debido a sus desavenencias con ella, relacionadas con la elección de la carrera que debería seguir, dejó París y se marchó a Montpellier a vivir con su padre. Por esa época el interés de Coulomb se centró principalmente en las matemáticas y la astronomía. 

Eligió ser ingeniero militar, y en 1760, a la edad de 24 años fue aceptado en la École du Génie en Mézières, una escuela militar de Francia. Salió de allí con el grado de teniente, y durante los siguientes veinte años después de su graduación, fue destinado a muy diversos lugares, estando siempre involucrado en proyectos de ingeniería, diseño de estructuras, fortificaciones, puentes mecánicos y en muchas otras áreas. Su primer destino fue Brest, pero en Febrero de 1764 fue destinado a La Martinica, en las Indias Occidentales, donde permanecería hasta 1772. 

Pero La Martinica por entonces, era víctima de constantes ataques de barcos extranjeros hasta que finalmente, en 1762, la isla fue capturada por los ingleses. Sin embargo, después del tratado de Paris la isla volvió a soberanía francesa. Los franceses trataron entonces de hacer de la isla un lugar mas seguro, para lo cual encargaron a Coulomb la construcción de un nuevo fuerte: Fort Bourbon. Este trabajo le llevó hasta 1772. En ese periodo mostró el lado práctico de sus aptitudes como ingeniero, pero sus experiencias jugarían un papel más relevante posteriormente en los trabajos teóricos que escribió sobre mecánica. 

Cuando volvió a Francia comenzó a escribir importantes trabajos sobre mecánica aplicada, y presentó su primera memoria a la Academia de Ciencias de Paris en 1773: Sur une application des règles, de maximis et minimis à quelque problèmes de statique, relatifs à l'architecture

Quizá el trabajo más significativo desde el punto de vista matemático que hizo Coulomb, fue utilizar el cálculo de variaciones para resolver problemas de ingeniería. Esta memoria fue altamente valorada por la Academia de las Ciencias y como consecuencia de ello, fue nombrado corresponsal de Boussot en 1774.

Desde Bouchain, donde estaba destinado, fue enviado a Cherburgo, y mientras permaneció allí escribió una famosa memoria que presentó para el premio de la Academia de las Ciencias en 1777. En este trabajo inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de la atracción eléctrica y magnética. Gracias a este invento, Coulomb pudo formular mas tarde la conocida ley de Coulomb. 

En 1779 Coulomb fue destinado a Rochefort para colaborar en la construcción de otro fuerte. Durante ese tiempo, Coulomb llevó a cabo sus investigaciones de mecánica, utilizando los astilleros de Rochefort como laboratorio para sus experimentos. Sus estudios le llevaron a escribir su mejor trabajo sobre el rozamiento: Théorie des machines simples, con el cual ganó el gran premio de la Academia de las Ciencias en 1781. 

De hecho, esta memoria cambió la vida de Coulomb. Fue elegido para la sección de mecánica de la Academia, y se trasladó a Paris donde ocupó un puesto permanente. Desde entonces, Coulomb no aceptó nunca más ningún proyecto de ingeniería, aunque continuó como asesor en estas materias. Desde entonces, dedicó su vida más a la física que a la ingeniería.

Compartió el primer premio de la Academia por su artículo sobre las brújulas magnéticas y recibió también el primer premio por su trabajo clásico acerca de la fricción, un estudio que no fue superado durante 150 años. Coulomb es acreditado como la primera persona en usar la mecánica para resolver los problemas del suelo. Como miembro de la French Royal Engineers, estaba interesado ​​en la protección de las antiguas fortalezas, cuyas murallas colapsaban fácilmente ante el fuego de cañón.

Escribió siete tratados importantes sobre electricidad y magnetismo, que presentó a la Academia de las Ciencias entre 1785 y 1791. En estos trabajos desarrolló una teoría de la atracción y de la repulsión entre cuerpos de la misma y distinta carga eléctrica respectivamente. Demostró la ley del inverso de los cuadrados para tales fuerzas y examinó los conductores perfectos y los dieléctricos. Sugirió que no había un dieléctrico perfecto, proponiendo que cada sustancia tiene un umbral sobre el cual se podría conducir electricidad. 

Estos trabajos establecen que la acción a distancia entre cargas eléctricas es similar a la teoría de la gravitación de Newton basada en la acción a distancia entre masas. En 1785 estableció la ley que ha quedado unida a su nombre, la llamada ley de Coulomb, que establece que la fuerza de repulsión o atracción entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. 

Aunque sus trabajos sobre electricidad y magnetismo fueron los más importantes de Coulomb, constituyen solo una pequeña parte del trabajo que desarrolló durante este periodo. 

Entre 1781 y 1806 presentó a la Academia veinticinco memorias. Durante este tiempo Coulomb trabajó estrechamente con Charles Bossut, Jean Charles de Borda, Gaspard de Prony y Pierre-Simon Laplace. 

Coulomb murió el 23 de agosto de 1806 en París. La unidad de carga eléctrica, el culombio, lleva este nombre en su honor. El nombre Charles Augustin de Coulomb está grabado en una de las 72 placas que Gustave Eiffel colocó alrededor del primer piso de la famosa torre de Paris, como homenaje a los científicos más importantes de Francia.

Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad.

Para proteger las fortalezas de los ataques de artillería, se colocaban terraplenes inclinados de tierra, delante de las murallas. El enemigo tenía entonces que cavar un túnel por debajo del macizo de suelo para atacar la fortaleza y así, se convertía en un blanco fácil. 

La masa de suelo apoyada sobre la muralla, aplica una fuerza lateral al muro que podría hacer que se vuelque o podría causar que se aleje de la masa del suelo (se desplace hacia afuera). 

Coulomb intentó determinar el esfuerzo lateral actuante, para poder evaluar la estabilidad de la muralla. Entonces postuló que una cuña de suelo ABC fallaría lo largo de un plano de deslizamiento AC, y que la cuña generada empujaría la muralla alejándola, o la volcaría a medida que se desplaza sobre un plano de deslizamiento.

El movimiento de la cuña a lo largo del plano de deslizamiento, sólo se produciría si se supera la resistencia del suelo, a lo largo de dicha cuña. Coulomb asumió que la resistencia del suelo es proporcionada por la fricción entre las partículas y el problema se convirtió en el de una cuña deslizándose sobre un plano rugoso (friccionante). 

Modelo de Análisis utilizado por Coulomb (Muni Budhu. 1999)

Coulomb observó que, en la falla, se forma un plano de deslizamiento distinto detrás de un muro de contención que se desliza y sugirió que el esfuerzo cortante máximo sobre el plano de deslizamiento, para fines de diseño, era la suma de la cohesión del suelo c, y la fricción σ Tan Ø, dónde σ es el esfuerzo normal sobre el plano de deslizamiento y Ø es el ángulo de fricción del suelo.

Coulomb definió tácitamente un criterio para la falla de los suelos. Hoy en día, este criterio de falla de Coulomb y su método de análisis siguen prevaleciendo.

En 25 años, presentó 25 artículos a la Academia sobre electricidad, magnetismo, torsión y aplicaciones de la balanza de torsión, así como varios cientos de informes sobre ingeniería y proyectos civiles. 

Teoría de Coulomb

Aprovechó plenamente los diferentes cargos que desempeñó durante su vida. Por ejemplo, su experiencia como ingeniero lo llevó a investigar la resistencia de materiales y a determinar las fuerzas que afectan a objetos sobre vigas, contribuyendo de esa manera al campo de la mecánica estructural. Otro aporte es la llamada Teoría de Coulomb para presión de tierras, publicada en 1776, la cuál enfoca diferente el problema de empujes sobre muros y lo hace considerando las cuñas de falla, en las que actúa el muro, además toma en cuenta el ángulo de inclinación del muro y del suelo sobre el muro de contención. También hizo aportaciones en el campo de la ergonomía.

Presión Pasiva de Coulomb

Coulomb murió en 1806, cinco años después de convertirse en presidente del Instituto de Francia (antiguamente la Academia de Ciencias de París). Su investigación sobre la electricidad y el magnetismo permitió que esta área de la física saliera de la filosofía natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta. La historia lo reconoce con excelencia por su trabajo matemático sobre la electricidad conocido como "Leyes de Coulomb".

Coulomb fue el primero en introducir el concepto de resistencia al corte del suelo conformada por dos componentes: cohesión y fricción interna.

Polígono de Fuerzas de Coulomb para Suelos Friccionantes y Cohesivos

Alec W. Skempton, en su artículo 'Landmarks in Soil Mechanics' de 1981, respecto del importante trabajo de C.A. Coulomb, Essai sur une application des régles de maximis et minimis á quelques problémes de statique, relatifs á l'architecture (Mem. Acad. R. Sci., vol. 7,pp. 343-382) efectuó el siguiente análisis.

Coulomb leyó su documento a la Academia el 10 de marzo y 2 de abril de 1773. Fue arbitrado, un año más tarde por Bossut y Borda, y publicado en 1776. Una contribución de importancia fundamental en la ciencia de la ingeniería civil, el trabajo trata sobre la resistencia al corte de mampostería y de los suelos, la presión de tierras, la estabilidad de los arcos y la resistencia de las vigas. Los puntos principales de la mecánica de suelos son los siguientes.

(i) Coulomb presenta la idea de que la resistencia al corte S, que puede ser desarrollada en un área de una mampostería o en el suelo, en la que la fuerza normal es N, es la suma de la cohesión y un componente de fricción


donde c es la cohesión (no direccional) por unidad de área y 1/n, es el coeficiente de fricción interna.

(ii) También introduce el principio de la búsqueda de una superficie de deslizamiento crítica, utilizando la ecuación (1), lo que da (por ejemplo) el empuje máximo en un muro de contención o la resistencia a la compresión mínima de una columna. En general, la superficie de deslizamiento en la que tiene lugar el cizallamiento o cortante, puede ser curva, pero en los problemas analizados en el documento se asume por simplicidad como plana. 

(iii) A continuación, muestra que la resistencia a la compresión Q de una columna corta vertical de área de sección transversal A es


donde la falla ocurre por cizallamiento a lo largo de un plano inclinado un ángulo α respectoa a la horizontal y


(iv) Para un material puramente cohesivo (con 1/n = 0), α = 45 ° y


(v) Utilizando los principios (i) y (ii), Coulomb encuentra que en una condición de equilibrio límite, el relleno de tierra detrás de un muro de contención vertical de altura H, falla sobre un plano inclinado respecto a la horizontal a este mismo ángulo α, y el empuje total Pa  sobre el muro es



(vi) Además, la presión unitaria a la profundidad z es



(vii) Integrando el momento de la presión Pa dz alrededor de la base, entre los límites z = 0 y z = H, el momento de volcamiento en el muro, resulta ser


(viii) El ángulo α no es la pendiente natural del relleno en tierra, como todas las investigaciones anteriores habían asumido, y es independiente de la cohesión.

(ix) Si Pa = 0 en la ecuación (5), la altura límite de una cara de suelo sin soporte vertical (altura crítica), es inmediatamente obtenida


(x) En el análisis anterior, la superficie superior del suelo o tierra de relleno, es horizontal. Para ilustrar los resultados numéricamente, Coulomb toma la pendiente natural de un relleno de tierra recién apuntalado, 45° (es decir, n = 1 si c = 0) y, al igual que Belidor, aumenta el ancho del muro en un 25%, como un factor de seguridad. A continuación, llega a la regla práctica para la estabilidad contra el sobre-giro (o volcamiento), de que para un muro con una inclinación de la cara frontal de 1/6:1, el ancho superior debería ser H/7, y por lo tanto, el ancho medio (a media altura), es un poco menos de 0,25 H.

(xi) Comprende, sin proceder al análisis, la existencia de presión pasiva si el muro es presionado contra la tierra. Debe ser mayor que ½ γH², así como la presión activa debe ser menor que esta presión de fluido.

(xii) Por último, Coulomb aborda el efecto de la fricción del muro y deriva expresiones para la presión activa en términos del ángulo del plano de deslizamiento y para este mismo ángulo (que es bastante menor que α sin fricción del muro). En su notación ambas expresiones son incómodas, pero si sustituimos tan Ø = 1/n, y por simplicidad tomamos c = O, se obtiene la ecuación (9) que se indica en la siguiente Figura. 

Resultados en términos de Ø y ε = 45° - Ø/2. Coulomb (1776)

En un ejemplo numérico, tomando n = 1 y c = O y la fricción del muro como igual a la fricción interna, Coulomb encuentra que la componente horizontal de la presión de tierras (Pa cos δ) es 0.125γ H²/2. Esto, indica Coulomb, es demasiado bajo para el diseño, ya que la fricción del suelo sobre la mampostería no es tan grande como la fricción interna. También el agua puede percolarse en el relleno, reduciendo su fricción interna y, aún con disposición de drenaje, ejercer cierta presión hidrostática sobre el muro. Por lo tanto, en la práctica, regresa a la conclusión de que los muros deben tener un ancho medio de aproximadamente un cuarto de su altura.

Incluso hoy en día, el documento de Coulomb no es fácil de leer. En el momento de su publicación, la originalidad de su razonamiento, las dificultades de la notación y la entonces extraordinaria conclusión de que el plano de deslizamiento era mucho más pronunciado que la pendiente natural, dificultó el reconocimiento de su importancia fundamental.

La sustitución de tan βn = 1/n, fue hecha por Reinhard Woltman (1753-1837), en su 'Beyträgezur hydraulischen Architectur', vol. 3 (Göttingen, 1794) y es él quien primero presenta la siguiente expresión familiar (si c = O)


Un paso más hacia la aceptación de la teoría de Coulomb fue la publicación de 'Recherches sur la poussée des terres' (París, 1802) por G. CM. Riche de Prony (1755-1830), director de la Ecole des Ponts et Chaussées y profesor de mecánica en la Ecole Polytechnique. Él introdujo el parámetro η η, donde tan η = n de Coulomb. Así η = 90 - Ø y con un relleno horizontal y sin fricción del muro, el plano de deslizamiento está inclinado a ε = η/2 respecto de la cara posterior del muro, es decir, el plano de deslizamiento biseca el ángulo entre el muro y la pendiente natural si c = 0. En la Figura anterior, las diversas soluciones obtenidas por Coulomb se dan en términos de Ø y ε.

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John Rennie (1761-1821)


En 1785, proyectó la cimentación de la Fábrica Albión sobre los bancos arenosos del río Támesis, que consistió en una balsa de mampostería a una profundidad tal que el peso de la estructura era igual al del suelo excavado. Con esta idea se anticipa en más de un siglo a una de la técnicas modernas de la Ingeniería de Cimentaciones: las cimentaciones compensadas.

Fue un ingeniero civil escocés que diseñó numerosos puentes, canales y puertos. Trabajó en problemas de drenaje, en la construcción de los puentes de Waterloo y de Londres, y en obras marítimas, como los muelles de atraque de Londres o el rompeolas de Plymouth. En estas estructuras concibió cajones huecos que repartían la carga sobre una gran base para no sobrecargar los suelos blandos sobre los que se apoyaban.

Nació en Escocia en el condado de East-Lothian, el 7 de junio de 1761 y murió el 4 de octubre de 1821.  Entre sus principales obras se encuentran:

  • El muelle o espolón de Plymouth.
  • El puente de hierro de Southwark.
  • El puente de Waterloo.
  • Los diques de Londres.
  • El canal de Lancaster.
  • Los Arsenales reales de Portsmouth, Chatam y Sheernes.

También dejó escritas algunas obras como las siguientes:

  • Report by Jhon Rennie, Engineer, respecting the proposed railway, Edimburgo, M. Anderson, 1824.
  • Interesting particular relative to that great national, Devon, 1821.
  • Reports as to the Wisbech Outfall, Londres, 1814.

Es importante considerar que la contribución de los ingenieros ingleses, resolviendo los problemas por el método experimental, fue muy importante también. Inglaterra era el país que estaba a la cabeza del desarrollo debido al adelanto cronológico de su Revolución Industrial. Una de las manifestaciones más importantes de la misma fue la construcción del ferrocarril. 

Esta nueva forma de transporte, a diferencia de los carruajes tirados por caballos, implicaba soportar cargas muy grandes y resolver los problemas de movimientos de tierras inherentes a la ejecución de los trazados ferroviarios que, al imponer pendientes muy pequeñas, obligan a cortes (desmontes) y terraplenes muy importantes. 

Los ingenieros ingleses no tenían una gran formación científica, a diferencia de sus colegas franceses, y para abordar los problemas preferían el método experimental. Los resultados de sus ensayos no contribuyeron mucho al desarrollo de la teoría general de la Mecánica del Suelo, pero fueron muy útiles para los ingenieros "al pie de obra" (o residentes de obra), dando respuestas inmediatas a sus problemas.

Jean-Henri Mayniel (1760-1809)


Comenzó su carrera en la École des Ponts et Chaussées, pero fue transferido a los ingenieros del ejército en 1792, ascendió al rango de Chef de Bataillon, y murió en España durante la Guerra Peninsular (información a través de Armand M. Mayer Archives du Genie).

Algunas pruebas de empuje de tierras se llevaron a cabo en el siglo XVIII, y fueron descritas por Mayniel quien en su 'Traité expérimentale, analytique et practique de la poussée de terres et des murs de revêtement', publicado en 1808, no escatimó esfuerzos en el descubrimiento de trabajos impresos y recuentos manuscritos de tipo teórico y experimental en este tema. Pero las primeras pruebas realmente significativas fueron hechas por él en 1806 y 1807, usando el aparato mostrado en la siguiente Figura. La caja de madera, de 3 m de largo, 1,5 m de ancho y 1,5 m de alto, tiene una puerta con bisagras abajo en un extremo.


Antes de hacer una prueba el recipiente de madera M, se llena con agua y se coloca suficiente peso en este, para resistir la presión lateral sobre la puerta, producida por la arena o la tierra de relleno en la caja. Entonces se deja correr el agua del recipiente M hasta que la puerta cede y se desarrolla una superficie de deslizamiento en el relleno. Habiendo observado el movimiento de la puerta y el afloramiento del deslizamiento, la puerta se fija y se retira el puntal K. Por medio de una cuerda, una polea y un dispositivo de escala, se mide la fuerza requerida para deslizar M y esta es, por supuesto, igual a la componente horizontal de la presión de tierras en la puerta cuando se produce la cedencia (yielding).

Las pruebas se realizaron en la tierra suelta y compactada ligeramente inclinada, en tierra mezclada con grava, y en arena suelta, a nivel con la parte superior de la caja o con una sobrecarga de talud, y el puntal se colocó a diferentes alturas por encima de la bisagra. A partir de estas últimas pruebas, Mayniel constató que el centro de presión estaba localizado en el punto tercio inferior, al menos para los materiales sueltos. En las pruebas en relleno de tierra ligeramente inclinado, el plano de deslizamiento estaba inclinado a aproximadamente 62° respecto a la horizontal y la presión activa desarrollada bajo la parte superior de la puerta, se había movido aproximadamente 10 cm.

Skempton analiza en su trabajo, sólo las pruebas en tierra suelta y arena, sin sobrecarga. Para aquellos materiales, la pendiente natural y el peso unitario, y la presión de horizontal de tierras (P cos δ) por metro de ancho, se dan en la Tabla a continuación, junto con los valores ½ γ y P cos δ / ½ γH² = K cos δ

Resultados de las pruebas de presión de tierras de Mayniel (1808)

Los valores de K cos δ concuerdan casi exactamente con la teoría de Coulomb, dada por la ecuación (9) en la Figura de sus experimentos, presentada a continuación, si βn = δ = Ø. Sin embargo, en el admirable aparato de prueba de Mayniel, el ancho de la caja es demasiado pequeño (en comparación con su altura) para evitar apreciable fricción lateral. Si, por ejemplo, el empuje horizontal medido es tan bajo como en un 10%, debido a este efecto, los valores resultantes corregidos de K cos δ concuerdan estrechamente con la teoría de Coulomb con δ = (2/3) Ø.

Sin embargo, debe hacerse hincapié en que Mayniel sólo indica cómo se puede obtener la ecuación (9), sin derivar una solución. Por otra parte, mediante un procedimiento que Skempton no pudo entender, deduce coeficientes de fricción interna considerablemente menores que tan βn. Este error lamentablemente reduce la importancia de su contribución, pero las propias pruebas siguen siendo un valioso registro.


Empuje de Coulomb

Thomas Telford (1757-1834)

En 1810, junto al también ingeniero civil William Jessop, Thomas Telford ha contribuido de manera significativa a los aspectos prácticos de Mecánica de Suelos e ingeniería geotécnica a través de sus trabajos de campo como el Canal Caledonian.


Nació el 9 de agosto de 1757 en Lengón, Escocia y falleció el 2 de septiembre de 1834. Fue un ingeniero inglés, constructor de puentes, puertos y canales; primer presidente de la Asociación Británica de Ingenieros Civiles, en 1820.

Sus investigaciones le llevaron a desarrollar una modalidad de pavimentos, lo que hoy en día en la evolución de esos pavimentos permite crear carreteras que perduren por temporadas largas.


En 1840 Poncelet presentó su desarrollo de una solución gráfica para la teoría de la cuña de Coulomb para la determinación directa de la superficie de falla y las presiones de tierra activa y pasiva.


Jean-Victor Poncelet (1 de julio de 1788, Metz – 22 de diciembre de 1867, París) fue un matemático e ingeniero francés que hizo mucho por recuperar la geometría proyectiva (o descriptiva).

Estudió en la Escuela Politécnica y en la Academia Militar de su ciudad natal. Fue oficial del ejército de Napoleón y participó en la campaña contra Rusia, y entre 1813 y 1814 estuvo preso en la prisión de Saratoff, después de haber sido dado por muerto durante la retirada de Moscú. 

Sus descubrimientos matemáticos más importantes, que habrían de renovar la geometría proyectiva, fueron gestados precisamente durante los dos años de cautiverio. En ambientes matemáticos se oye decir con frecuencia que la geometría proyectiva moderna nació en la prisión de Saratoff. Se le considera fundador de la geometría proyectiva, junto con M. Chasles y C. von Staudt.

Al volver a Francia, aprovechando los pocos ratos libres que le dejaban sus funciones como ingeniero militar, se dedicó a poner por escrito y dar a conocer sus descubrimientos, pues en esos días, los matemáticos franceses se ocupaban principalmente de resolver problemas fisicos por aplicación de las matemáticas.

Sus aportaciones son muy diversas en los campos de la Mecánica, la Dinámica, etc. En el campo de la Mecánica del Suelo, estudiando la estabilidad de muros, estableció un método gráfico para encontrar la tensión máxima sobre el muro.

En 1831 fue elegido miembro de la Academia de Ciencias, para ocupar el sillón que el fallecimiento de Laplace había dejado vacante, aunque por razones políticas tardó en aceptar el ofrecimiento. Murió en 1867.

Reviste especial importancia su obra Tratado de las propiedades proyectivas de las figuras (1822). También fue autor de un interesante tratado de mecánica física.

Construcción de Rebhann-Poncelet

El método propuesto por Poncelet es una fácil forma de obtener el empuje sobre un muro, que consiste en determinar, una vez conocidos (como en todos los demás métodos) los valores de ­φ y δ, obtener el plazo de deslizamiento; una vez hallado este plano se obtiene rápidamente el empuje activo.

Robert Stephenson

En 1838, contribuyó al ingreso de  la primera línea de tren a Londres. Trabajó en las primeras compañías de ferrocarril, incluyendo la línea de Birmingham, la primera en entrar en Londres. Como ingeniero de estructuras participa en la construcción del primer puente de ferrocarril sobre el río San Lorenzo en Montreal.

Nació en 1803 y murió en 1859. Único hijo de George Stephenson (1781-1848), ingeniero civil y mecánico autodidacta, y beneficiario de un punto de partida cultural muy superior al de su padre, fue su más directo colaborador. 

Al regreso de un viaje a Colombia hizo notables mejoras en las locomotoras que la empresa familiar fabricaba y fue nombrado ingeniero jefe de la London and Birmingham Railway. En este puesto dirigió importantes trabajos como la excavación enBlisworth y el túnel de Kilsby. También la línea férrea de Newcastle a Berwick, y cruzó el río Tyne con un puente de seis arcos utilizando el recién inventado martillo de vapor de JamesNasmyth para los cimientos. Construyó el diseño tubular creado por su padre en Menai Strait, llamado Britannia Bridge, con gran éxito.

Su padre, trazó y construyó la línea de Liverpool a Manchester en 1830, sobre zonas pantanosas que requirieron levantar numerosos puentes.

Puente Britannia sobre el Menai Strait en 1852

Alexandre Collin

El precursor de la mecánica de suelos, realizó en 1846, las primeras medidas de la resistencia al esfuerzo cortante de suelos saturados sin drenaje, y los primeros estudios sobre deslizamientos de taludes, durante la construcción del canal de Borgoña. Presentó una memoria sobre el tema a la Academia Francesa de Ciencias que fue rechazada debido a la oposición de Poncelet, que no se dio cuenta de la profundidad de su planteamiento, sólo alcanzada 60 años más tarde por los trabajos de la Comisión Geotécnica de los Ferrocarriles Sueca.

Alexandre Collin nació en 1808, en Francia, cerca del nacimiento del Sena, en la provincia de Aube, hijo de un empresario de la construcción. Al salir de la École Polytechnique, entró en el Corps Royal des Ponts et Chaussées (Real Cuerpo de Puentes y Caminos).

En 1833, a la edad de 25 años, fue adscrito a la labor que se lleva a cabo en el punto de separación del Canal de Borgoña (Côte-d'Or), cerca de la región donde nació. Él se benefició de la experiencia de reunir los datos disponibles para una veintena de rupturas, tanto en los terraplenes como en estructuras de relleno, secciones del canal y bancos inclinados.

Su obra forma parte de una línea de ingenieros como Vauban, Perronnet y Girard, quien le proporcionó con opiniones y experiencias. Mostró tanto un alto grado de practicidad en observaciones y experimentos, y una notable capacidad de síntesis. Esto lo convirtió en uno de los principales precursores de lo que se convertiría, en el siglo XX, en la mecánica del suelo.

Pero su experiencia, presentada en 1846 en Experimental Research in Spontaneous Slippage of Clay Soils ("Investigación experimental en el deslizamiento espontáneo de los suelos arcillosos"), no encontró la recepción esperada. El libro fue redescubierto en 1946 por unos investigadores ingleses eminentes y traducida inmediatamente. En cuanto a Collin, prosiguió una exitosa carrera que lo vio avanzar en el tiempo hasta la categoría de Inspector General de Puentes y Caminos. Murió en 1890.

George Gabriel Stokes


En 1851 presentó la Ley de Stokes, que se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds (flujo laminar). Esta ley es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.


Sir George Gabriel Stokes, primer Baronet (13 de agosto de 1819-1 de febrero de 1903) fue un matemático y físico irlandés que realizó contribuciones importantes a la dinámica de fluidos (incluyendo las ecuaciones de Navier-Stokes), la óptica y la física matemática (incluyendo el teorema de Stokes). Fue secretario y luego presidente de la Royal Society de Inglaterra.

En la mecánica de suelos se interpreta la Ley de Stokes como la velocidad de caída de partículas sólidas en fluidos.

Ley de Stokes

La Ley de Stokes es todavía válida, y desempeña un rol fundamental en la mecánica de suelos.


En 1856, Rankine desarrolló su teoría sobre el comportamiento de las arenas. Rankine fue pionero de los estudios de plasticidad. En 1857 define un estado tensional, (conocido como el estado de Rankine), correspondiente a una zona plastificada, en la cual las dos familias de líneas características son rectas. Supone todo el semiespacio en plasticidad, en equilibrio límite.

Nació en Edimburgo el 5 de julio de 1820 y murió el 24 de diciembre de 1872 en Escocia. Ingeniero y fisico escocés. Tras cursar dos años Ingeniería Civil en la Universidad de Glasgow retornó a Edimburgo y comenzó a trabajar de asistente de su padre, también ingeniero y retirado del ejército, en la Edinburgh & Dalkeith Railway, hasta ser nombrado catedrático de ingeniería civil y mecánica de la Universidad de Glasgow el año 1855, cargo en el que permanecería hasta su muerte.

Rankine propuso en 1843 una teoría para explicar las roturas por fatiga que se producían en los ejes de los ferrocarriles, que posteriormente serviría a Wöhler para sistematizar métodos de cálculo válidos que aún hoy día se siguen empleando para el diseño mecánico. Igualmente propuso una teoría de fallo bajo carga estática (curva de Rankine), que actualmente no se emplea, pero que sigue siendo válida para materiales frágiles.

En 1857, publica su investigación On the Stability in Loose Earth, su contribución más importante a la mecánica del suelo y al estudio del comportamiento del suelo, en la que propone un método de cálculo para dimensionar muros de contención mediante el la determinación de los empujes del terreno.

En su teoría, Rankine no consideró la cohesión aunque sabía de su existencia. Por lo anterior, se considera que la teoría de empuje presentada por Rankine es elegante, pero en la práctica aplica simplificaciones  muy generales.

Rankine supone un suelo granular, homogéneo e incompresible en el desarrollo de su teoría, despreciando la fricción entre el muro de contención y el suelo.

En 1859 publica el Manual of Steam Engine, en el que realiza importantes contribuciones a la termodinámica estableciendo el ciclo que lleva su nombre para el funcionamiento de las máquinas de vapor, e ideando la escala de temperaturas Rankine. Su publicación "Un Manual De Ingeniería Civil" fue el texto estándar de estudio durante por lo menos medio siglo.

Aplicación de la Teoria de Rankine

Periodo Clásico de la Mecánica de Suelos - Fase II (1856 - 1910) 

Durante el período industrial precedente al siglo XX, muchos de los procesos geotécnicos actualmente en uso, para el mejoramiento de suelos tales como pilotaje, pre-carga, compactación y desecación, parecen haber sido utilizados (Feld 1948; Skempton 1960b; Jensen 1969). Estas técnicas fueron aplicadas de una manera puramente empírica.

Varios resultados experimentales de pruebas de laboratorio sobre la arena aparecieron en la literatura técnica, en esta fase. Una de las publicaciones más antiguas e importantes es del ingeniero francés Henri Philibert Gaspard Darcy (1803-1858). En 1856, publicó un estudio sobre la permeabilidad de los filtros de arena. Con base en estas pruebas, Darcy definió el término coeficiente de permeabilidad (o conductividad hidráulica) del suelo, parámetro muy útil en la ingeniería geotécnica de hoy. 

Sir George Howard Darwin (1845-1912), profesor de astronomía, llevó a cabo pruebas de laboratorio para determinar el momento de volcamiento de un muro con bisagras que retenía arena en estados suelto y denso de compactación. Otra notable contribución, publicada en 1885 por Joseph Valentin Boussinesq (1842-1929), fue el desarrollo de la teoría de la distribución de esfuerzos bajo áreas que soportan carga en un medio homogéneo, semi infinito, elástico, e isotrópico. En 1887, Osborne Reynolds (1842-1912) demostró el fenómeno de la dilatancia en la arena.

En resumen, Darcy (1856), sobre la base de sus experimentos en filtros de arena, propuso una ley para el flujo de agua en los materiales permeables y en el mismo año Stokes (1856) dio una ecuación para la determinación de la velocidad final de caída de partículas sólidas en líquidos. La teoría de ruptura de Mohr (1900) representada por los Círculos de Esfuerzos, es ampliamente utilizada en el estudio de la resistencia al corte de los suelos. Una de las más importantes contribuciones a la ciencia de la ingeniería fue realizada por Boussinesq (1885) quien propuso una teoría para determinar la distribución de esfuerzos en las zonas cargadas en un medio semiinfinito, elástico, homogéneo e isotrópico.

Henry D'Arcy

En 1856 D'Arcy determinó la fórmula para la permeabilidad de las arenas y en 1858, estableció la ley fundamental de la hidráulica que rige la filtración de agua a través de los suelos, base de todas las teorías actuales en este campo, a partir de los experimentos que montó en el patio del hospital de Dijon. Como ingeniero se encargó del proyecto del Canal de Borgoña, proyectando y construyendo el sistema de suministro de agua potable a Dijon y una parte del ferrocarril París-Lyon.

En su ciudad natal Dijon (Francia), fue encargado del estudio de la red de abastecimiento para reducir la contaminación provocada por la industria de la mostaza principalmente. Proyecto filtrar las aguas con filtros de arena, antes de distribuirlas. Pronto encontró que con los filtros el caudal se reducía notablemente. Luego de una serie de experimentos estableció que el flujo del agua a través de un medio poroso saturado, como en una columna de arena (filtro) es análogo al flujo en una tubería. Encontró que el flujo unitario a través de la columna de arena saturada de sección conocida, era directamente proporcional a la diferencia entre las alturas de los depósitos de alimentación y recogida del agua, e inversamente proporcional a la longitud de la columna.

La relación entre las variables observadas se conoce como la Ley de D'Arcy, y es la ecuación fundamental del flujo en medio saturado. D'Arcy publicó esta ley como un apéndice de su informe sobre la red de distribución de Dijon titulado "Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon" en 1856.

Nació Henry Philibert Gaspard D'Arcy, el 10 de Junio de 1803 en Junio en Dijon Francia y falleció el 3 de Enero de 1858 cuando viajaba a Paris. 




La Ley de D'Arcy es todavía válida y desempeña un rol fundamental en la mecánica de suelos.

George Bidell Airy

En 1857, Airy trabajó en la estabilidad de taludes.

En el año 1897, mediante el uso de la cuña de deslizamiento, Airy deriva su teoría para obtener las presiones laterales sobre las paredes de un silo, así como el peso del producto ensilado que es absorbido por las paredes por rozamiento. 

Estas fórmulas han sido usadas extensivamente por ingenieros ingleses, en el cálculo y construcción de silos de madera, acero y hormigón armado. Para todos estos materiales, Airy determina los dos coeficientes µ y µ´(por experimentación) que, junto con la densidad del producto almacenado, son suficiente para la obtención de las presiones laterales.

George Biddell Airy (Alnwick, 27 de julio de 1801 - Greenwich, 2 de enero de 1892) fue un astrónomo y matemático inglés.

Karl Culmann

En 1866, presentó su versión gráfica de la teoría de empujes de Coulomb.

Karl Culmann (1821-1881)

Nació el 10 de julio de 1821 en Alemania y murió de neumonía el 9 de diciembre de 1881 en Zurich, Suiza. Su padre fue pastor de una iglesia. Fue un ingeniero estructural alemán especializado en la construcción de puentes y considerado el fundador de la grafostática (denominación para el cálculo gráfico). Expuso el resultado de sus trabajos en la obra Estática gráfica (1866). Allí aplicó gráficamente la teoría de Coulomb a muros de contención.

Aunque el círculo de esfuerzos es invariablemente atribuido a Mohr, fue de hecho Culmann el primero en concebir este medio gráfico para representar el esfuerzo (o estrés -stress-). La contribución de Mohr consistió en hacer un estudio extendido de su uso, tanto para tensiones bidimensionales como  tridimensionales, y en el desarrollo de un criterio de resistencia basado en el círculo de esfuerzos, en un momento en que la mayoría de los ingenieros aceptaba teoría de la tensión máxima de Saint-Venant como un criterio de falla válido. Para conocer  las contribuciones relativas a Culmann y a Mohr, se recomienda leer los excelentes relatos de la Historia de Resistencia de Materiales de Timoshenko (McGraw-Hill, 1953).

Nacido en Bergzabern, Rheinpfalz, en 1821, Karl Culmann se graduó de el Politécnico de Karlsruhe en 1841, y de inmediato comenzó a trabajar en Hof en los ferrocarriles bávaros. En 1849 la Comisión de Ferrocarriles, como becario, lo envió a Inglaterra y los Estados Unidos por un período de dos años, para estudiar la construcción de puentes en esos países, y valorar las locomotoras americanas, que podían hacer frente a las pendientes más pronunciadas y giros más cerrados. Culmann documentó todo el viaje en varios cuadernos de notas que incluían elaborados y detallados dibujos, de donde probablemente obtuvo su 'Teoría de los Entramados (o Cerchas)'.

La excelente educación en ingeniería que había recibido, le permitió ver, desde un punto de vista teórico, el trabajo de sus colegas ingleses y americanos, cuyo experticio se basó en gran medida en la experiencia (método empírico). El resultado fue un informe de Culmann publicado en 1852, que influyó fuertemente en la teoría de las estructuras e ingeniería puentes en Alemania.

Análisis de una cercha (Culmann)

Su nombramiento como profesor de Teoría de Estructuras, en el Polytechnikum de Zurich en 1855  (en donde permaneció hasta 1881)le dio la oportunidad de desarrollar y enseñar sus ideas sobre el uso de los métodos gráficos de análisis de estructuras de ingeniería, que culminaron en su libro Die Graphische Statik, publicado por Verlag von Meyer y Zeller en 1866. Las muchas áreas de la estática gráfica tratadas en el libro incluyen la aplicación del polígono de fuerzas y el polígono funicular, la construcción del diagrama de momentos flectores, la solución gráfica para vigas continuas (más tarde simplificada por Mohr) y el uso del método de secciones para el análisis de cerchas, así como las trayectorias de esfuerzos. Concluyó el libro con secciones sobre el cálculo de las presiones sobre los muros de contención y túneles.

Solución gráfica de Cullman para empujes en muros de contención
En 1864, creó para Suiza, un plan maestro para el control de torrentes. Los trabajos de Culmann, entre otras cosas, se han tomado para el diseño de los puentes arqueados centrales de la Torre Eiffel, y fueron también citados por Pier Luigi Nervi, en su patente para la construcción de losas de piso en concreto reforzado (hormigón armado).

Esquema de los puentes arqueados de la Torre Eiffel (Maurice Koechlin - estudiante de Culmann y diseñador de la estructura)

Culmann presentó su círculo de esfuerzos considerando los esfuerzos longitudinales y verticales en vigas horizontales durante la flexión. Aislando un pequeño elemento de la viga y utilizando coordenadas rectangulares, dibujó un círculo con su centro sobre el cero del eje del esfuerzo cortante (eje horizontal), pasando por los dos puntos de tensión, representados por las tensiones de corte normal y conjugada sobre las caras vertical y horizontal del elemento. Tomó la tensión normal en las caras horizontales como cero. Al hacer esta construcción, Culmann estableció un punto en el círculo, ahora conocido como el polo, y demostró que los esfuerzos sobre un plano a cualquier inclinación especifica podrían ser encontrado por una línea a través de este punto, trazada paralela al plano. Dicha línea se unía al círculo de nuevo en el punto de tensión deseado. Culmann dibujó trayectorias de esfuerzos principales para una viga, obtenidas directamente del círculo de esfuerzos.

Círculo de esfuerzos (Representación de Mohr basada en Culmann)

William Sooy Smith

En 1867, en pleno desarrollo de la infraestructura ferroviaria de los Estados Unidos, introduce en el país el uso de cajones neumáticos (pneumatic caissons) durante la construcción del faro Waugoshanee en los Straits de Mackinack.


Nació el 22 de julio de 1830 y murió el 4 de marzo de 1916. Egresado de la Academia Militar de West Point y oficial de carrera del ejército de los Estados Unidos, ascendió hasta el cargo de Brigadier General en el Ejército de la Unión durante la Guerra Civil Americana.

En la vida civil fue un renombrado ingeniero involucrado en la construcción de puentes, que incluyó el primer puente más largo eregido totalmente en acero.

Desarrolla su carrera en la época de expansión hacia el oeste de los ferrocarriles y del desarrollo de los rascacielos. Es el primero en usar en EEUU los cajones neumáticos (Wagoshance Lighthouse, Estrechos de Mackinac, 1867). Artífice de la transición en Chicago de las cimentaciones superficiales a las profundas, inventando el método de Chicago de pilotaje en 1892, en el que se hace una perforación circular de 1.0 m de diámetro, excavada a mano, con una profundidad que varía entre 0.50 a 2.0 m, lo que depende de la consistencia de la arcilla. Se ademán luego las paredes del agujero con tablas verticales, conocidas como forro. El forro se mantiene en su sitio por medio de dos anillos circulares de acero. Se continúa de la misma manera hasta el fondo, donde se construye la pata de elefante y se vacía concreto en el sistema.

Esquema de Caisson Neumático
Caisson Neumático para una pila de puente
Interior de un Caisson Neumático
Enfermedad de Caisson Neumático

Otto Mohr

En 1871, presentó una representación gráfica del estado de esfuerzos en un punto dado, denominada "Círculo de Esfuerzos de Mohr", que tiene una amplia aplicación en las teorías modernas de resistencia concernientes al suelo. 

Nació el 8 de Octubre de 1835 en Wesselburen y falleció el 2 de Octubre de 1918 en Dresden,  Alemania. Mohr ideó un método gráfico para representar esfuerzos normales y tangenciales actuantes en planos inclinados, cuando el material se somete a esfuerzos biaxiales, de útil aplicación en el campo de los suelos. 

Además de un único libro de texto, Mohr publicó numerosos trabajos de investigación sobre la teoría de las estructuras y la resistencia de los materiales. Las soluciones gráficas a problemas específicos fueron un tema común en muchos de ellos. Tomando prestada al trabajo anterior de Karl Culmann, amplió la representación gráfica de la tensión alrededor de un punto a tres dimensiones. Más tarde, con los "círculos de esfuerzos" (1882) con las que ahora son comúnmente asociados, Mohr desarrolló la primera teoría de la resistencia sobre la base de esfuerzos cortantes.

Mohr fue un entusiasta de las herramientas gráficas y desarrolló un método para representar visualmente tensiones en tres dimensiones, previamente propuesto por Carl Culmann. En 1882, desarrolló el método gráfico en dos dimensiones para el análisis de tensión conocido como círculo de Mohr y lo usó para proponer la nueva teoría de resistencia de materiales, basada en el esfuerzo cortante.

Christian Otto Mohr nació en 1835 en Wesselburen, en la inhóspita costa del Mar del Norte de Schleswig-Holstein de una familia de terratenientes. Después de graduarse en el Instituto Politécnico de Hannover en 1855 (donde ingresó a la edad de 16 años), trabajó por primera vez, como Culmann, como un ingeniero de ferrocarriles en Hannover y Oldenburg, diseñando unas de las primeras cerchas de acero, así como algunos de los más importantes puentes de Alemania, antes de tomar posesión, a la edad de 32 años en 1867, del cargo de profesor de Ingeniería Mecánica en el Politécnico de Stuttgart. Durante esos años, Mohr también comenzó su trabajo teórico en la mecánica y la resistencia de los materiales. A pesar de una entrega sin pulir, sus conferencias eran bien recibidas por los estudiantes debido a su simplicidad, claridad y concisión. Siendo a la vez un ingeniero teórico y práctico de ingeniero, Mohr sabía tema a fondo y siempre era capaz de traer algo fresco e interesante para la atención de sus alumnos. Se retiró en 1900.

En 1873 se trasladó al Dresden Polytechnikum, donde continuó con sus intereses en la resistencia de materiales y la teoría de estructuras. La contribuciones pioneras que hizo a la teoría de las estructuras incluyeron el uso de líneas de influencia para el cálculo de las deflexiones de vigas continuas, una solución gráfica de las ecuaciones de tres momentos, y el concepto de trabajo virtual para calcular los desplazamientos en las juntas de las cerchas. Su trabajo en el círculo de esfuerzos incluyó aplicaciones bidimensionales y tridimensionales y, además, formuló las expresiones trigonométricas de un material elástico, relacionando esfuerzos y deformaciones, así como la expresión que relaciona los módulos de deformación directo y de cortante. Como con el esfuerzo, demostró que las deformaciones de cizalladura y directas, podían ser representadas gráficamente por círculos en un sistema rectangular de coordenadas. 

En 1874 , Mohr formalizó el concepto de estructura indeterminada contando grados de libertad, hasta entonces una noción intuitiva. Creyendo, como Coulomb había hecho un siglo antes, que los esfuerzos de corte provocaban las fallas en materiales de ingeniería, Mohr propuso un criterio de falla basado en las envolventes tangenciales a los círculos de esfuerzos al momento de la fractura (o rotura) en tracción y compresión. Asumió entonces que cualquier condición de esfuerzos representada por un círculo tocando estas envolventes iniciaría la falla. Este criterio de falla demostró producir una mejor concordancia con los experimentos, que la teoría de la deformación máxima de Saint-Venant, que era ampliamente aceptada en ese momento. 

Un círculo de esfuerzos de Mohr presentado en su obra de 1882

Mohr publicó su primera obra sobre los círculos de esfuerzo y deformación en 1882, en Civilingenieur y se repitió en 'Abhandlungen aus dem Gebiete Technischen der Mechanik' (2ª edición), una colección de sus obras, publicada por Wilhelm Ernst & Sohn, Berlín, 1914.

Esfuerzos Principales


Combinando la teoría de Coulomb con el estado de esfuerzos biaxial de Christian Otto Mohr, la teoría pasó a conocerse como la teoría de Mohr-Coulomb.

Mohr hizo numerosas contribuciones a la teoría de estructuras, incluyendo el diagrama Williot-Mohr para desplazamientos de cerchas o entramados, el método de área-momento para desviaciones de vigas, y el método de Maxwell-Mohr para el análisis de estructuras estáticamente indeterminadas. (Joseph Victor Williot, 1843-1907, fue un ingeniero francés, y James Clerk Maxwell, 1831-1879, fue un famoso científico británico.)

Frederick Baumann


En 1873, presenta en Chicago su trabajo titulado "The art of preparing foundations with particular illustration of the method of isolated piers", en donde afirma que el área de la zapata depende de la carga de la columna y recomienda valores de carga en arcillas.

Nació cerca de Berlín el 6 de enero de 1826. Se educó en el Instituto Politécnico de Berlín y la Academia de las Artes. Llegó a Chicago en 1850 donde trabajó en una granja en Washington Heights hasta su incorporación a la oficina de John Van Osdel como un dibujante de arquitectura en 1852. Su larga carrera incluye colaboraciones con John Van Osdel, Burling Edward, y su primo, Eduardo Baumann. Una importante labor incluye comisiones prestigiosas e innovadores diseños estructurales, incluyendo el desarrollo de las fundaciones de zapatas aisladas. (Existente en el Washington Block). Con su esposa, Guillermina Steenhauer, fue padre de 11 hijos. Murió, muy respetado en Chicago, a la edad de 95, el 18 de marzo de 1921.

Autor de The Art of Preparing Foundations for All Kinds of Buildings, with Particular Illustration of the "Method of Isolated Piers" as Followed in Chicago. Publicado en 1873; en este se recomiendan valores de tensiones admisibles en las arcillas de Chicago y se establecen, por primera vez en los Estados Unidos, algunas conclusiones para cimentaciones superficiales:

  • El área de una zapata ha de ser proporcional a la carga aplicada sobre ella. 
  • El centro de gravedad de la base de la zapata debe coincidir con el centro de gravedad de las cargas que actúan sobre ella.

Fundación sobre Zapatas Aisladas

Tipo de Fundaciones Aisladas y Continuas

Vasili Dokucháyev

En 1875 Dokucháyev contribuyó a "cartografiar los suelos"

Dokucháyev en la estepa (pintura al óleo)
Vasili Vasílievich Dokucháyev (1 de marzo de 1840 - 8 de noviembre de 1903) fue un destacado geógrafo edafólogo ruso conocido por ser uno de los próceres de la geografía rusa, y por ser justamente considerado padre de la ciencia de suelo o edafología, y prácticamente el primer científico edafólogo. Fue uno de los primeros científicos en realizar un vasto estudio de los tipos de suelos

Uno de sus trabajos más importantes, fue el “principio del análisis integral del territorio” que orientó en gran medida las investigaciones y sirvió de directriz para la solución de variados problemas teóricos, metodológicos y prácticos del estudio de la geografía en Rusia. También cobra gran relevancia, su introducción del concepto geográfico de suelo, que se aleja del sentido que le otorgan geólogos e ingenieros para considerarlo como un sistema natural complejo, totalmente distinto a un estrato geológico, producto síntesis de la geografía en la cual se encuentra, e íntimamente ligado a sus factores, que pasan a ser considerados por Dokuchaev como factores de formación. 

También desarrolló un esquema de la clasificación que describía cinco factores para la formación del suelo. Él llegó a su teoría después de extensos estudios de campo en los suelos rusos en 1883. Su trabajo más famoso es el chernozem ruso (1883), que hizo la palabra conocida en el extranjero. 

Enseña en San Petersburgo. Es enviado a estudiar los suelos rusos, por demanda de la "Sociedad Económica Libre Imperiale de San Petersburgo", que se inquietaba por las desastrosas consecuencias, para la agricultura, de las severas sequías de los años 1873 a 1875. Particularmente en Rusia, observa que los suelos estaban ligados, en su naturaleza y distribución, a los siguientes factores: clima, roca subyacente, relieve, tiempo, agentes biológicos (vegetación, animales del suelo).

Chernozem

Joseph Valentin Boussinesq

En 1885 presenta su teoría de distribución de esfuerzos y deformaciones por cargas estructurales sobre el terreno.

Nació en marzo 13 de 1842 en Saint-André-de-Sangonis en el sur de Francia, y murió en febrero 19 de 1929. Fue el alumno más destacado de Saint-Venant y fue profesor en la Universidad de Lille desde 1873. Entró en la Academia de Ciencias en 1886, ocupando la cátedra de Mecánica en la Universidad de París. Sus contribuciones más importantes abarcan la dinámica, la óptica y sobre todo la teoría de la elasticidad en su libro Application des potentiels el l' étude de l' équilibre et du mouvement des solides élastiques.

Lamé y Kelvin ya habían utilizado funciones potenciales para estudiar la deformación de cuerpos esféricos, pero Boussinesq las aplica al problema denominado "semiespacio elástico de Boussinesq" sometido a carga puntual, de gran utilidad en Mecánica del Suelo. Sin embargo, resolvió sus ecuaciones con relativa independencia de que los modelos elegidos tuvieran una correspondencia real con el suelo, por lo que puede considerarse un precursor "inconsciente" de la Mecánica del Suelo. 

De 1872 a 1886, fue nombrado profesor de la Facultad de Ciencias de Lille, docente de Cálculo Diferencial e Integral en el Instituto Industriel du Nord (Ecole Centrale de Lille). Desde 1896 hasta su jubilación en 1918, fue profesor de Mecánica de la Facultad de Ciencias de París.

En 1897 publicó écoulement Théorie de l'tourbillonnant et des tumultueux liquides, una obra que contribuyó en gran medida al estudio de la turbulencia y la hidrodinámica. La palabra "turbulencias" nunca fue usada por Boussinesq. Usó frases como "écoulement tourbillonnant et tumultueux".

Boussinesq desarrolló un método para el cálculo del incremento de esfuerzos (esfuerzos inducidos) en cualquier punto situado al interior de una masa de suelo. La solución de Boussinesq determina el incremento de esfuerzos como resultado de la aplicación de una carga puntual sobre la superficie de un semi-espacio infinitamente grande; considerando que el punto en el que se desea hallar los esfuerzos se encuentra en un medio homogéneo, elástico e isotrópico. 

Teoria de Boussinesq
Bulbo de presión bajo carga circular uniforme


En 1885, presentó el concepto de dilatancia en los suelos (aumento de volumen que se presenta al comprimir una arena compacta en una dirección).

Nació en Belfast, Irlanda del Norte, el 23 de agosto de 1842 - y murió en Watchet, Inglaterra, el 21 de febrero de 1912. 

Fue un ingeniero y físico irlandés que realizó importantes contribuciones en los campos de la hidrodinámica y la dinámica de fluidos, siendo la más notable la introducción del Número de Reynolds en 1883.

Tras unos brillantes estudios en Cambridge, obtiene a la edad de 26 años, la cátedra de Ingeniería en el Owens College de Manchester.

Aunque sus contribuciones más importantes atañen al campo de la Hidráulica, define en 1885 el concepto de la dilatancia en los suelos, o cambio de volumen por aplicación de esfuerzos cortantes. Para ello estableció una serie muy cuidada de experimentos con arena, llegando a construir un aparato triaxial para ensayar suelos con diferentes grados de saturación, aunque no consiguió comprender los conceptos de tensión total, efectiva e intersticial.


Deformaciones en grupo irregular de esferas

Allen Hazen


Allen Hazen en MIT

En 1890, establece propiedades granulométricas de arenas y gravas para filtros.

Allen Hazen (1869-1930) fue un ingeniero químico estadounidense que desarrollo numerosos estudios para la depuración de efluentes cloacales e industriales. Entre ellos, un método para determinar la permeabilidad de los suelos en función de su granulometria.

Con una medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hazen propuso el coeficiente de uniformidad:

Cu = D60 / D10

Esta idea fue producto de Allen Hazen para clasificar arenas de filtro rápido de acueductos, y en ella se incluyen: 

Coeficiente de Uniformidad (Hazen)
D10: tamaño máximo de las partículas que constituyen la porción 10% más fina del suelo. Recibe el nombre particular de diámetro efectivo.

D60: tamaño máximo de las partículas que constituyen la porción 60% más fina del suelo.

Estos dos últimos parámetros no tienen nombres literales y el de diámetro efectivo fue ideado por Allen Hazen.

La obtención del coeficiente de uniformidad es muy sencilla: consiste en trazar abcisas por los porcentajes 10,30 y 60 de material pasante hasta intersecar la curva granulométrica semilogarítmica acumulativa. Los diámetros correspondientes a los puntos de intersección serán , respectivamente, D10, D30 y D60. Estos parámetros servirán para la obtención de los coeficientes de uniformidad y curvatura que definen cuantitativamente la graduación de los materiales granulares.

El coeficiente de uniformidad (Cu) es la razón por cociente entre D60 y D10. No tiene valores límites.

A medida que D60 se aleja más de D10, aumenta el coeficiente de uniformidad, lo que significa que mejora la graduación del material. Si, por el contrario, son muy parecidas, tenemos un material mal graduado cuya gráfica tiende a una línea vertical. De modo que Cu mide la mejor representación de tamaños. En arenas graduadas: Cu >6, mientras que las gravas bien graduadas son aquellas en las que Cu > 4.

Lewis Fry Richardson

En 1908, presenta su trabajo "The lines of flow of water in saturated soils", en donde desarrolló redes de flujo como una solución gráfica para el análisis de la filtración, basándose en el "Elementary treatise on electricity" de Clerk Maxwell (Oxford, 1881) para adelantar el método del ensayo y error, para resolver redes de flujo bidimensionales.

Lewis Fry Richardson (11 de octubre de 1881 - 30 de septiembre de 1953) fue un matemático, físico, meteorólogo y pacifista inglés. Fue pionero en las modernas técnicas matemáticas de la predicción del tiempo atmosférico y en la aplicación de técnicas similares para el estudio de las causas de las guerras y el cómo prevenirlas. También destacó por su trabajo pionero sobre fractales. Fue miembro de la Royal Society.



Red de Flujo de Richardson

Mecánica de Suelos Moderna (1910-1927)

A comienzos del siglo XX, una serie de grandes fallas en importantes obras, se produjeron lo que condujo a la formación casi simultánea de grupos de investigación geotécnica en diversos países. En Estados Unidos, fallas de taludes en el Canal de Panamá, condujeron a la formación de la Comisión de Fundaciones de EE.UU., de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles en 1913; y en Suecia, deslizamientos de tierra durante la construcción del ferrocarril, resultaron en la formación de la Comisión Geotécnica Estatal en el mismo año. 

Tras una cantidad de fallas de terraplenes y diques, se creó un comité del gobierno dirigido por Buisman, en Holanda en 1920. Casagrande (1960), sin embargo, señala la fecha de la llegada de la mecánica de suelos moderna para el período comprendido entre 1921 y 1925, cuando Terzaghi publicó varios artículos importantes relacionados con el desarrollo de presiones de poros en la arcilla durante la carga, y su disipación durante la consolidación, y también publicó su libro Erdbaumechanik auf Bodenphysikalischer Grundlage.

En este período, se publicaron los resultados de las investigaciones realizadas en arcillas, donde se determinaron las propiedades y parámetros fundamentales de las arcillas. 

Estudios importantes en arcillas entre 1910 - 1927. En Das, B.-Principles of Foundation Engineering 

Alrededor de 1908, Albert Mauritz Atterberg (1846-1916), un químico sueco y científico del suelo, definió la fracción arcillosa como el porcentaje en peso de las partículas menores de 2 micras de diámetro. Se dio cuenta de la importante función de las partículas de arcilla en los suelos y la plasticidad de los mismos. En 1911, explicó la consistencia de los suelos cohesivos mediante la definición de los límites líquido, plástico, y de contracción. También definió el índice de plasticidad como la diferencia entre el límite líquido y límite plástico. Este trabajo fue publicado en 1911 en “Über die physikalische Bodenuntersuchung, und über die Plastizität de Tone” International Mitteilungen für Bodenkunde, Verlag für Fachliteratur. G.m.b.H. Berlin, Vol. 1, 10–43.

En octubre de 1909, falló la presa de tierra de 17 m (56 pies) de altura en Charmes, Francia. Fue construida entre 1902-1906. El ingeniero francés, Jean Fontard (1884-1962), llevó a cabo investigaciones para determinar la causa de la falla. En ese contexto, llevó a cabo pruebas de dobre corte sin drenaje de muestras de arcilla (de 0,77 m2 de superficie y 200 mm de espesor), bajo esfuerzo vertical constante, para determinar sus parámetros de resistencia al corte. Los tiempos para el fracaso de estas muestras eran entre 10 a 20 minutos. Los resultados fueron publicados en 1914 en “Notice sur L’Accident de la Digue de Charmes” Anns. Ponts et Chaussées 9th Ser., Vol. 23, 173–292.

Arthur Langley Bell (1874-1956), un ingeniero civil inglés, trabajó en el diseño y construcción del dique externo en Rosyth Dockyard. Basado en su trabajo, desarrolló relaciones para la presión lateral y la resistencia de la arcilla, así como de capacidad portante de cimentaciones superficiales en arcilla y presentó los resultados en 1915 en “The Lateral Pressure and Resistance of Clay, and Supporting Power of Clay Foundations” Min. Proceeding of Institute of Civil Engineers, Vol. 199, 233–272. También utilizó ensayos de caja de corte para medir la resistencia al corte sin drenaje de muestras de arcilla inalteradas.

Wolmar Fellenius (1876-1957), un ingeniero sueco, desarrolló el análisis de estabilidad de taludes de arcilla saturada (es decir,en condición φ=0 condición) con la suposición de que la superfice crítica de deslizamiento es el arco de un círculo. Este análisis desarrollado fue publicado en sus artículos de 1918 (“Kaj-och Jordrasen I Göteborg” Teknisk Tidskrift. Vol. 48, 17–19.) y 1926. El artículo publicado en 1926 presentó las soluciones numéricas correctas para los 'números de estabilidad' de las superficies de deslizamiento circulares que pasan por la pata del talud.

Karl Terzaghi (1883-1963) de Austria, desarrolló la teoría de la consolidación de arcillas como la conocemos hoy en día. La teoría se desarrolló cuando Terzaghi estaba enseñando en el Colegio Americano Roberts en Estambul, Turquía. Su estudio abarcó un período de cinco años, de 1919 a 1924. Utilizó cinco suelos de arcilla diferentes. El límite líquido de los suelos varió entre 36 a 67, y el índice de plasticidad estaba en el intervalo de 18 a 38. La teoría de la consolidación fue publicada en Erdbaumechanik célebre libro de Terzaghi en 1925.

Estos trabajos, en gran parte provinieron de la apreciación de Terzaghi, de la necesidad de complementar la información geológica con datos numéricos, tras dos años dedicados a la recopilación de información geológica sobre los sitios de construcción de represas en EE.UU. (Terzaghi 1936).

En resumen, Atterberg (1911), un científico sueco, propuso pruebas sencillas para determinar los límites de consistencia de los suelos cohesivos. Fellenius (1927) dirigió una Comisión Geotécnica Sueca para determinar las causas de falla de muchos terraplenes de ferrocarriles y canales. El llamado método del Círculo Sueco o el método de Deslizamiento Circular fue el resultado de ésta investigación publicado en 1926.


En 1911, Atterberg ya había desarrollado y presentó en Suecia, las pruebas de límite líquido y límite plástico de arcillas y limos. 

Nació el 19 de marzo de 1846 y falleció el 4 de abril de 1916 en Suiza. Este científico de suelos, fue el creador de los límites de consistencia o limites de Atterberg que se utiliza para caracterizar el comportamiento de los suelos finos, y que hizo posible el entender el concepto de propiedades físicas de los suelos.

Los límites de Atterberg se utilizan para caracterizar el comportamiento plástico de los suelos finos. Se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino sólo pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad: Sólido, Semisólido, Plástico y Líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro, son los límites de consistencia.



Límites de Atterberg de Minerales Arcillosos
Representación Gráfica de IP

Wolmar Fellenius 

Wolmar Knut Axel Fellenius, nació el 10 de septiembre 1876 en Salem Township, Condado de Estocolmo, y falleció en 1957. Aunque se co0nsidera que puede existir un error de fechas y en realidad vivió entre los años 1867-1953. 

Fellenius se matriculó en 1894 en el departamento de ingeniería civil y construcción, donde se graduó en 1898 del Instituto Real de Tecnología de Estocolmo. Entre 1899 y 1905 se desempeño en algunos cargos de obras municipales y entre 1905 y 1911, fue ingeniero de ferrocarriles y dirigió el departamento de diseño estructural de los ferrocarriles suecos de Gotemburgo, donde fue ingeniero jefe en el puerto, donde se destacó la instalación del muelle de Stigenberg, el puerto pesquero Sannegårdshamnen y otros proyectos de infraestuctura para el desarrollo del principal puerto del país. Al mismo tiempo, entre 1906 y 1911, trabajó como profesor de ingeniería civil en la institución educativa de construcción Chalmers. 

Entre los años 1908 y 1912, fue secretario de la Asociación Técnica Municipal Sueca (de la cual se hizo miembro honorario en 1930), en 1911 fue Miembro de la Comisión para el Ferrocarril Estatal Rönninge-Power y entre 1914 y 1922 miembro de la Comisión Estatal de Ferrocarriles Sueca (de la cual fue Presidente desde 1919). 

Entre 1911 y 1943 fue profesor de ingeniería hidráulica en el Instituto Real de Tecnología de Estocolmo (KTH), e investigó activamente la estabilidad de taludes, muelles y diques. Desde 1915 fue director del departamento técnico de ingeniería civil y construcción de la universidad, cuyo laboratorio creado por su iniciativa. En 1919 se convirtió en presidente de la Comisión Geotécnica de Suecia. 

Fue nombrado en 1904 Teniente, en 1920 Mayor y en 1930 Teniente Coronel en el Cuerpo de Ingeniería Civil. Se convirtió en ciudadano honorario de la Universidad Técnica de Karlsruhe en 1921, y recibió un doctorado en ingeniería de la Universidad Técnica de Darmstadt en 1936. 

Fellenius también ejerció amplias actividades de consultoría, en diferentes instalaciones portuarias en varias ciudades de Suecia y Noruega, y llevó a cabo investigaciones de varios temas importantes durante la construcción de los puertos, y junto con el profesor Otto Linton, construyó un puente de pontones a través del estrecho de Traneberg, en Estocolmo. Publicó una larga serie de artículos relativos a la construcción de puertos. 

El Desarrollo del Método de Falla Circular 

Fellenius fue presidente de una comisión sueca, que fue creada en 1913 por la Administración de Ferrocarriles del Estado para investigar las fallas de taludes a lo largo de las vías. La Comisión examinó 300 casos de fallas en taludes y deslizamientos de tierra, el informe final se presentó en 1922. Esta Comisión en 1916, junto a Knut Petterson y Hultin Sven, y otros expertos internacionales, elaboró el estudio de la estabilidad de los taludes del muelle en el puerto de Gotemburgo, y creó el término Geotecnia (del sueco: "geoteknik"). 

En el caso de la falla del puerto de Gotemburgo, las investigaciones detectaron que en el muelle existe un depósito de arcilla blanda, de 150 pies (45.72 m) de espesor. Se extrajeron 50 pies (15.24 m) de material, y fueron sustituidos por relleno de arena. Se hincaron pilotes para estabilizar el muelle. Posteriormente, el 5 de marzo de 1916, varios cientos de metros de muros se deslizaron hacia el mar.

Análisis de la falla del Puerto de Gotemburgo en marzo 5 de 1916
Construcción del plano de falla circular en el Muelle Stigberg, en el puerto de Gotemburgo (Fellenius 1926a)

Fellenius extendió el método del círculo de deslizamiento de suelos cohesivos y de suelos cohesivos - friccionantes, y desarrolló el análisis de la estabilidad análisis de taludes de arcilla saturados (es decir, condición f= 0), con la hipótesis de que la superficie de deslizamiento crítica es el arco de un círculo. Estos desarrollos fueron pormenorizados en sus artículos publicados en 1918 y 1926. El artículo publicado en 1926, dio soluciones numéricas correctas para los números de estabilidad de las superficies de deslizamiento circulares que pasan por el pie del talud. Este trabajo resultó en el desarrollo del "Método del Círculo de Deslizamiento Sueco", o "Método Fellenius", en el que la superficie de falla más probable se ​​determina por un método combinado analítico y gráfico. El método fue traído a la atención internacional por Karl Terzaghi y Donald W. Taylor y fue ampliamente adoptado. 

El mérito de Fellenius es haber desarrollado el método de cálculo de estabilidad de taludes, publicado en un libro suyo en 1926, ampliamente utilizado hoy en día, y que se ha convertido en el procedimiento indispensable para el estudio de taludes de presas, carreteras o de cualquier otro tipo.

El método fue desarrollado por Fellenius como resultado de sus estudios sobre fallas en taludes de arcillas sensibles en Suecia y fue el primer método de las rebanadas a ser ampliamente aceptado y utilizado, que reduce el sistema de fuerzas (esfuerzos) sobre el talud, a una estructura estáticamente determinada. Este es el método de tajadas o rebanadas (slices) más simple para producir el menor valor del factor de seguridad, siendo generalmente el método más conservador.

El método también se conoce como método Fellenius, método sueco o método del círculo de deslizamiento sueco. También existe la regla Fellenius de 1927, para calcular la estabilidad de un terraplén, como una relación de la resistencia al corte real requerida y de la para resistencia al corte disponible, donde introdujo el concepto de los factores de seguridad para las fundaciones, que se utilizan hoy en día (Fellenius 1926a, 1926 b), como la relación entre la fuerza total disponible y las fuerzas que actúan, o para la estabilidad de taludes, como la relación entre la resistencia y forzar momentos giratorios. 

Fellenius había sido hasta 1911 Director de Planificación del puerto de Gotemburgo y desarrolló el procedimiento de cálculo de estabilidad de taludes, estando al frente de una comisión para investigar deslizamientos de tierra en los ferrocarriles suecos (que presentó el Informe Final en 1922), donde también tomó en cuenta la cohesión. Fue adoptada más tarde por Krey, y Bishop desarrolló otro método similar. 

Bengt H. Fellenius (nieto de Wolmar Fellenius)
Fellenius publicó varios trabajos sobre el análisis de estabilidad de taludes y fundaciones entre 1916 y 1927, de los cuales el más conocido es su "Erdstatische Berechnungen" en 1926 (que reconoce los primeros trabajos de Petterson y Hultin) y "Cálculo de la estabilidad de Represas de Tierra", presentado al II Congreso de Grandes Presas, Washington, DC, en 1936. Sus numerosas publicaciones sobre la construcción de concreto reforzado entre 1902 y 1910 fueron la base de los principios de diseño sueco de concreto reforzado. Fue uno de los iniciadores de la Sociedad Internacional de Investigaciones Hidráulicas, en la que se desempeñó como presidente desde su fundación hasta después de la II Guerra Mundial. 

Su hijo Bror y su nieto Bengt también estuvieron activos en el campo de la ingeniería geotécnica.

Bibligrafía Seleccionada 

Fellenius, W. (1926)a. "Jordstatiska beräkningar med friktion of kehesion och under antagande av cirkulärcylindriska glidytor." Kungliga Väg- och Vatten-byggnadskåren 1851-1926, Festskrift, Stockholm, pp. 79-127. 
Fellenius, W. (1926)b. "Erdstatische Berechnungen mit Reibung und Kohäsion und unter nnahme kreiszylindrische Gleitflächen." Ernst Vorlag, Berlin, 48 p.

El Nacimiento de la Mecánica de Suelos

A comienzos del siglo XX, Karl Terzaghi se encargó de recopilar y exponer a la academia, lo que en adelante se conocería como una nueva ciencia denominada 'Mecánica del Suelo'. Junto a un grupo de ilustres colaboradores, y a través de un extenso listado de publicaciones, le presentó a la comunidad de ingenieros civiles (ya diferenciados de los ingenieros militares) las bases para el estudio sistemático del comportamiento del suelo como material de ingeniería, dando también lugar al nacimiento de la ingeniería geotécnica.

Los más importantes contribuyentes al desarrollo de la mecánica de suelos son los siguientes:


En 1925 publica "Erdbaumechanik", en donde sienta las bases y punto de partida para la Mecánica de Suelos.

Vida temprana


Nació en Praga (que en ese tiempo era la capital de la región austriaca de Bohemia) el 2 de octubre de 1883, y murió el 25 de octubre de 1963, en Winchester, Massachusetts. 

Karl von Terzaghi, fue el primogénito del teniente coronel del Ejército Anton von Terzaghi y Amalia Eberle en Praga. Luego del retiro de Anton Terzaghi del ejército, la familia se trasladó a Graz, Austria. A la edad de diez años, Terzaghi fue enviado a un internado militar. Allí desarrolló un interés por la astronomía y la geografía. A los catorce años, Terzaghi entró en una escuela militar diferente, en Hranice, la 'Corona de Bohemia'. Él era un estudiante excelente, sobre todo en la geometría y las matemáticas, y se graduó con honores en la edad de diecisiete años.

En 1900, Terzaghi ingresó en la Universidad Técnica de Graz para estudiar ingeniería mecánica. Se interesó por la mecánica teórica, pero casi llegó a ser expulsado de allí. Se graduó con honores en 1904. Posteriormente, cumplió un año de servicio obligatorio de un militar. En cumplimiento de sus obligaciones militares, tradujo y extendió ampliamente un popular manual de geología de campo, del inglés al alemán. Regresó a la universidad por un año y combinó el estudio de la geología con cursos sobre temas tales como la ingeniería de carreteras y ferroviaria. En poco tiempo produjo su primer trabajo académico, cuyo tema es la geología de las terrazas en el sur de Estiria (Austria).

Los primeros años profesionales

Su primer trabajo fue como ingeniero de diseño junior para la firma Adol Baron Pittle, de Viena. La firma estaba cada vez más involucrada en el campo relativamente nuevo de la generación de energía hidroeléctrica, y Karl se vio envuelto en los problemas geológicos que enfrentó la empresa. Sus responsabilidades aumentaron rápidamente, y en 1908, ya estaba manejando un frente de construcción, los trabajadores, y el diseño y construcción de estructuras de acero reforzado. Se embarcó en un proyecto ambicioso y desafiante para la construcción de una represa hidroeléctrica en Croacia.Continuó con gran éxito hacia un proyecto aún más caótico en San Petersburgo. Durante seis meses en Rusia, desarrolló algunos nuevos métodos gráficos para el diseño de tanques industriales, que presentó como tesis para su doctorado en la universidad. Su creciente lista de logros empezó a abrirle más oportunidades. 

La experiencia práctica en los proyectos de Croacia y Rusia, junto con un creciente interés en la geología, expuso a Terzaghi a las lagunas en el conocimiento de las condiciones geológicas subyacentes a los proyectos de construcción y las consecuencias de ingeniería resultantes de estas condiciones. Luego decidió ir a los Estados Unidos de América, lo que hizo en 1912, para explorar los limitados avances en la ingeniería de movimientos de tierra.

En los EE.UU., por su propia cuenta, emprendió una gira de ingeniería de los principales sitios de construcción de presas en el oeste. Esto no fue un viaje normal, pero era su oportunidad de reunir los informes y de primera mano el conocimiento de los problemas de muchos proyectos diferentes, y lo aprovechó al máximo antes de regresar a Austria en diciembre de 1913. Cuando estalló la Primera Guerra Mundial, se encontraba reclutado en el ejército como oficial de la dirección de un batallón de 250 hombres de la ingeniería. Sus responsabilidades nuevamente aumentaron, hasta llegar a manejar 1000 hombres, y se enfrentó en combate en Serbia y fue testigo de la caída de Belgrado. Después de un breve período en la gestión de un campo de aviación, se convirtió en profesor en el Colegio Real de Ingeniería del otomano en Estambul (ahora Universidad Técnica de Estambul).

Aquí inició una época feliz, muy productiva, en la que comenzó su trabajo de toda la vida de brindar la verdadera comprensión en la ingeniería, del suelo como material de ingeniería cuyas propiedades se pueden medir en forma estandarizada. Instaló un laboratorio y usando equipos rudimentarios, comenzó su revolución.Sus mediciones y análisis de los esfuerzos sobre los muros de contención, fueron publicados por primera vez en inglés en 1919, y fue rápidamente reconocido como una nueva contribución importante a la comprensión científica del comportamiento fundamental de los suelos. 

Portada del libro de Terzaghi en 1925

Al final de la guerra, se vio obligado a dimitir su puesto en la Universidad, pero se las arregló para encontrar un nuevo puesto en el Robert College de Estambul. Aquí pasó su lengua de enseñanza del francés al inglés, y otra vez construyó un laboratorio a partir de equipos sencillos. Esta vez, estudió varios aspectos experimentales y cuantitativos de la permeabilidad de los suelos al agua, y fue capaz de llevar a cabo algunas teorías para explicar las observaciones. 

Allí comenzó su trabajo de investigación sobre el comportamiento de los suelos, el asentamiento en las arcillas y la falla por tubificación en arenas bajo presas. 

Él inventó todos los  nuevos aparatos para la medición, y pasó muchos largos días de trabajo para efectuar las mediciones él mismo. En 1924, publicó gran parte de este trabajo en su Opus Magnum, Erdbaumechanik, en idioma alemán, que revolucionó el campo con gran éxito. El resultado fue una oferta de trabajo en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), que él aceptó de inmediato.

Más tarde esa obra clásica fue traducida al inglés (1960), recibiendo la Ingeniería Civil un fuerte impulso al iniciarse una era de investigaciones por eminentes científicos, en diferentes escenarios geológicos en el mundo, que permitió la construcción de grandes puentes, rascacielos, puertos, túneles y presas, donde la poca resistencia de los suelos, en el pasado lo habían hecho casi imposible.

El libro contiene la ecuación diferencial fundamental para el proceso de consolidación asociado con la compresión de la arcilla, una ecuación análoga a la ecuación de difusión que rige el flujo de calor en los sólidos, dependiente del tiempo. El libro también contiene la teoría de la tensión efectiva para explicar el comportamiento de los suelos bajo cargas.

Últimos años

Una de sus primeras tareas en los EE.UU. fue conseguir la atención de los ingenieros a su trabajo. Aunque las ideas de Terzaghi fueron recibidas con escepticismo en algunos círculos de ingeniería civil, siguió escribiendo, dictando conferencias, y demostrando la validez de sus conceptos mediante su aplicación práctica.

Procedió a hacer por escrito una serie de artículos para el Engineering News Record, que fueron publicados en el invierno de 1925, luego como un pequeño libro en 1926. Encontró las instalaciones del MIT abominables y la obstrucción de la administración. Apartó a un lado esos obstáculos, y una vez más estableció un nuevo laboratorio orientado a hacer mediciones en suelos con instrumentos de su propia invención. Entró en una nueva fase de publicación prolífica y una implicación de ejercicio profesional con rapidez creciente y lucrativa, como ingeniero consultor en muchos proyectos de gran envergadura.

En 1927, en una interesante coincidencia, Aurelia Schober Plath , posteriormente se convertiría en la madre de la famosa poetisa Sylvia Plath, trabajó como secretaria de Terzaghi. Ella era de origen austríaco y trabajó para Terzaghi en la traducción de un manuscrito en alemán que trataba sobre nuevos principios de la mecánica de suelos. Después del trabajo cenaban juntos, y la conversación chispeante Terzaghi la llevaba a la tragedia griega, a la literatura rusa, a las obras de Hermann Hesse, a los poemas de Rainer María Rilke, así como los escritos de los grandes filósofos del mundo. Ella afirma que la experiencia le afectó para el resto de su vida y que "se dio cuenta de lo estrecho que había sido mi mundo y que la auto-educación podría y debería ser una emocionante aventura para toda la vida. Fue el comienzo de mi sueño para la educación ideal de los hijos que esperaba algún día tener". De 1926 a 1932, Arthur Casagrande, otro pionero de la mecánica de suelos e ingeniería geotécnica, trabajó como asistente privado de Terzaghi en el MIT.

Terzaghi era muy solicitado como un compañero de cena y era un conversador fascinante. Sus miradas llamativas y el poder evidente era muy atractivo para las mujeres. En 1928 conoció a la joven estudiante de Harvard de doctorado en geología, Ruth Dogget, y se enamoraron profundamente.

De 1925 a 1929, Terzaghi trabajó en el Instituto Tecnológico de Massachusetts donde inició el primer programa estadounidense sobre mecánica de suelos y consiguió que esta ciencia se considerase como una materia importante en la ingeniería civil. Siendo Profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts - MIT, USA, 1926, Terzaghi construyó su propio aparato de consolidación en pequeña escala.

En 1928, Terzaghi tuvo suficiente del MIT y su presidente, y decidido a regresar a Europa. Aceptó una cátedra en la Vienna Technische Hochshule en el invierno de 1929. Se casó con Ruth, que se convirtió en su editora y colaboradora también. Un corto viaje de consultoría a Rusia antes de tomar posesión de su cargo le horrorizó, y pasó a oponerse al sistema comunista caracterizándolo como un régimen ejemplificado por la brutalidad y el caos. Hizo de Austria su base, viajó incesantemente por toda Europa, en consultoría y docencia, y en hacer nuevos contactos profesionales y colaboraciones. Su carga de trabajo docente ahora era relativamente ligera, así que continuó sus investigaciones experimentales, y estuvo especialmente interesado en los problemas de asentamientos de las fundaciones, y de la lechada. Comenzó a escribir el manuscrito de una versión mucho más actualizada y ampliada del Erdbaumechanik, ahora preparado para dos volúmenes. Sin embargo, la agitación política en Austria comenzón a interferir con su trabajo, y en 1935 decidió tomar una licencia de Viena entre 1935 y 1936.

Comenzó su año sabático con un corto viaje a consultar con Fritz Todt (ingeniero alemán que trabajó para el partido Nazi) y los arquitectos de los grandiosos planes propuestos para los inmensos edificios en el sitio del Nazi's Party Day Rally en Nuremberg. Esto llevó a un conflicto sobre la mejor manera de apoyar una cimentación superficial, lo que condujo a una discusión con el propio Hitler, quien tomó un gran interés en todos los detalles de la arquitectura. Terzaghi regresó a América, donde presidió y dictó una conferencia plenaria en la Primera Conferencia Internacional de Mecánica de Suelos en la Universidad de Harvard, en 1936.

Fue a través de la inspiración y la guía de Terzaghi, desarrollada en el anterior cuarto de siglo, que fueron presentados los trabajos en la Conferencia, cubriendo una amplia gama de temas, tales como la resistencia al corte, el esfuerzo efectivo, los ensayos in situ, el penetrómetro de cono holandés, las pruebas de centrifugación, el asentamiento por consolidación, la distribución elástica de esfuerzos, la precarga para la mejora del suelo, la acción de las heladas, las arcillas expansivas, la teoría de arco de la presión de la tierra, la dinámica del suelo, y los terremotos. Durante el siguiente cuarto de siglo, Terzaghi fue el espíritu que guió el desarrollo de la mecánica de suelos e ingeniería geotécnica en todo el mundo. 

A tal efecto, en 1985, Ralph Peck escribió que "pocas personas durante la vida de Terzaghi habrían estado en desacuerdo que él no fue solamente el espíritu rector de la mecánica de suelos, sino que fue el centro de investigación y aplicación en todo el mundo. En los años siguientes (a la Conferencia de Harvard de 1936) se involucró en proyectos en todos los continentes excepto Australia y la Antártida.".

Continuó Peck diciendo "Aún hoy en día, difícilmente se puede mejorar su evaluación contemporánea del estado de la mecánica de suelos, como la expresó en sus documentos de resumen y los discursos presidenciales.".

Hizo una gira de conferencias en muchas otras universidades, pero descubrió que las perspectivas de empleo eran sombrías. Regresó a Viena en noviembre de 1936, poco después del nacimiento de su primer hijo, Eric.

En Viena, regresó a una controversia desagradable profesional y política, que sólo superó con cierta dificultad. En ese momento declaró memorablemente "La patria que me señala como un nazi, los nazis como un bolchevique, y los bolcheviques como un idealista conservador. Ciertamente, sólo uno de los tres podría estar en lo cierto, y son los bolcheviques". Escapó de Viena con frecuencia por los extensos viajes de consultoría a importantes proyectos de construcción en Inglaterra, Italia, Francia, Argelia y Letonia; acumulando una gran cantidad de experiencia en la práctica de la ingeniería.

En 1938, Terzaghi emigró a los Estados Unidos y tomó un puesto en la Universidad de Harvard. Antes de la final de la guerra, participó como consultor en el sistema de metro de Chicago, la construcción del puerto de Newport News, y construyendo el Normandie, entre otros. En la Universidad de Harvard desarrolló y expuso su curso sobre geología aplicada a la ingeniería. 

En 1939, Terzaghi presentó la 45a Conferencia James Forrest en la Institución de Ingenieros Civiles de Londres. Su intervención se tituló "Mecánica de Suelos - Un nuevo capítulo en Ciencias de la Ingeniería". En ella proclamó que la mayoría de las fallas de cimentación que ocurrían ya no eran "actos de Dios."

En 1943 se convirtió en ciudadano estadounidense y publicó su “Theoretical Soil Mechanics” seguido por “Soil Mechanics in Engineering Practice” de K. Terzaghi y R.B. Peck en 1948, este último probablemente sea el libro más conocido por los graduados de Ingeniería Civil en el mundo.

Portada de 'Mecánica de Suelos en la
 Práctica de la Ingeniería' de Terzaghi
 

Así se pudo difundir por el mundo traducido a varios idiomas su teoría sobre los Esfuerzos Efectivos Hidrodinámicos y de la Consolidación en un régimen de flujo estacionario o constante.

Fue galardonado con la Medalla Frank P. Brown en 1946. Permaneció como profesor de tiempo parcial en la Universidad de Harvard hasta su jubilación en 1953 a la edad obligatoria de 70 años. En julio del año siguiente, se convirtió en el presidente del Consejo Consultivo para la construcción de la presa de Asuán. Renunció a este cargo en 1959 después de entrar en conflicto con los ingenieros rusos a cargo del proyecto, pero continuaron sus consultas sobre varios proyectos hidroeléctricos, especialmente en la Columbia Británica. Murió en 1963 y sus cenizas enterradas en el sur de Waterford, Maine, cerca de "Bear Corner", el retiro de la familia.

La extraordinaria carrera de Terzaghi fue descrita con amplia documentación en el libro From Theory to Practice in Soil Mechanics (Wiley, 1960). En este libro se recopilaron todas las publicaciones de Terzaghi hasta 1960 (256). A Terzaghi se le otorgaron numerosos premios honoríficos, incluyendo la Medalla Norman de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) en los años 1930, 1943, 1946 y 1955. Universidades de ocho países diferentes concedieron a Terzaghi nueve títulos de doctor honoris causa. Durante muchos años desempeñó el cargo de Presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y Cimentaciones.

Legado

Sobre de Primer Día - Correos de Austria
La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles estableció en 1960 el Premio Karl Terzaghi a un "autor de notables contribuciones al conocimiento en los campos de la mecánica de suelos, ingeniería del subsuelo y de movimiento de tierras, y la construcción y movimiento de tierras subterráneas". La Biblioteca Terzaghi y Peck, que es administrada por el Instituto Geotécnico de Noruega, en Oslo, Noruega, mantiene una extensa colección de sus documentos. La presa Mission en Columbia Británica, Canadá, fue renombrada en su honor como la Presa de Terzaghi en 1965.

Terzaghi no sólo inició la mecánica de suelos sino que hasta su muerte ejerció una profunda influencia en esta ciencia y, dos días antes de fallecer, aún trabajaba diligentemente en un artículo científico. Los escritos de Terzaghi aportan importantes conocimientos sobre muchos temas, en especial la teoría de la consolidación, el proyecto y construcción de cimentaciones, el cálculo de ataguías y el mecanismo de deslizamiento de taludes. Quizá la aportación más importante de Terzaghi a la mecánica de suelos fue su forma de tratar los problemas que se plantean en ella, de acuerdo con la metodología que él enseñó y supo poner en práctica.

Estampilla en homenaje a Terzaghi

Ir a:

El Legado de Terzaghi en la Ingeniería Geotécnica
Terzaghi y la Mecánica de Suelos
La Clasificación Geomecánica de Terzaghi (1946)
Terzaghi, el ingeniero y el escándalo Fillunger
Terzaghi y el SPT

La Ingeniería Geotécnica después de 1927

La publicación de Erdbaumechanik auf Grundlage Bodenphysikalisher por Karl Terzaghi en 1925 dio a luz a una nueva era en el desarrollo de la mecánica de suelos. Terzaghi es conocido como el padre de la mecánica de suelos moderna, y con razón, como se ha visto anteriormente. 

El primer trabajo profesional de Terzaghi en Inglaterra fue en 1939, cuando fue contratado para investigar una falla de talud en el embalse Chingford (Cooling y Golder 1942). Como resultado, John Mowlem creó en 1943 el primer laboratorio de mecánica de suelos comercial, en el Reino Unido, y se llamó Soil Mechanics Ltd. Whyte (1976) reporta que para 1948 otros cinco contratistas y un consultor, disponían divisiones de suelos.

Un estímulo importante a la investigación en suelos en el Reino Unido, fue dado por Cooling, que influyó en una serie de ingenieros (por ejemplo, Skempton, Bishop y Golder) que trabajaban en la Building Research Station en la década de 1940. En 1948, comenzó su publicación Géotechnique, y para 1955 un gran número de importantes documentos en mecánica de suelos se habían publicado sobre temas tales como la investigación de campo, infiltración, estabilidad de taludes y asentamiento.

La investigación de sitio moderna, se diferencia de sus antecesoras principalmente, debido a la necesidad de cuantificar el comportamiento del suelo. Terzaghi, en su conferencia James Forrest a la Institución de Ingenieros Civiles ICE, de Londres (1939) señaló que, en 1925 los métodos de muestreo en los EE.UU. eran "primitivos", con muestras de tubos sellados siendo casi inaudito. El trabajo de Casagrande entre 1925 y 1936 demostró la influencia de la perturbación del suelo durante el muestreo (reportada por A. Casagrande en 1932) y condujo al desarrollo en los EE.UU. de "procedimientos complejos e ingeniosos para obtener muestras casi inalteradas hasta un diámetro de 5" (Terzaghi, 1939). Al mismo tiempo, se hicieron avances considerables en Dinamarca, Francia, Alemania, Suecia e Inglaterra.

R.V. Southwell (1938) describe los métodos de relajación para resolver la ecuación de flujo en un medio poroso, presentados por él originalmente en 1935. Donald W. Taylor (1948), presenta una discusión sobre el uso de factores parciales en la estabilidad de taludes, en lugar del factor de seguridad total. Hansen (1965) sugiere reemplazar el tradicional sistema de factores de seguridad totales, por el mucho más consistente sistema de factores de seguridad parciales.

En el Reino Unido, Cooling y Smith (1936) reportaron un intento temprano de muestreo  «inalterado» del suelo usando un tubo partido de 105 mm de diámetro, forzado en el terreno desde la parte posterior de un camión. Para 1937, la herramienta era un tubo de 105 mm de diámetro hincado en el suelo (Cooling y Golder 1942; Cooling1942), con una relación de área (la relación de área de suelo desplazada con el área de la muestra) de aproximadamente 20%. La perforación era con un perforador de pozos "hincado en la forma habitual con barrenos, cinceles, etc" (Cooling 1942). Para el año 1945 el tubo de muestreo se había convertido en el U100, que está todavía en uso hoy en día (Longsdon 1945).

En 1949, el primer borrador del proyecto de Civil Engineering Code of Practice for Site Investigations fue emitido para comentarios. En ese tiempo Harding (1949) entregó un documento a la División de Construcción de Obras de la Institución de Ingenieros Civiles en el que se detallan los métodos de perforación y muestreo disponibles entonces. Las recomendaciones formuladas en dicho documento, y los debates sobre el informe de Skempton, Toms y Rodin, conforman la base de la mayoría de las técnicas todavía en uso, en la investigación de sitio en el Reino Unido.

En 1953, Terzaghi dijo en relación con la investigación de sitio que "hemos adquirido todos los conocimientos necesarios para una interpretación racional de los datos observacionales y experimentales. Desde 1950, han tenido lugar cuatro principales cambios. En primer lugar, muchos de los métodos presentó antes y después, fueron objeto de críticas como consecuencia de las diferencias entre predicciones y observaciones posteriores. En segundo lugar, un número considerable de las lecciones aprendidas antes de 1950 han caído en el olvido: pocos muestreadores U100 en uso hoy en día, son del nivel requerido por Hvorslev (1949) para la toma de muestras inalteradas, y aún queda mucho trabajo de campo sin ser supervisado por los ingenieros. En tercer lugar, pocos ingenieros tienen experiencia o conocimiento de las técnicas de perforación y sondeo para las investigaciones in situ, y la mayoría de los clientes no son conscientes de la importancia de esta parte del trabajo. Finalmente, en los últimos años se ha visto la introducción de sofisticados y costosos métodos de ensayo y análisis por computador, que no puede ser sensiblemente aplicados a las muestras y las predicciones de las condiciones del suelo de
calidad indeterminada.

La 1a Conferencia de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones ISSMFE fue celebrada en la Universidad de Harvard en 1936, con Karl Terzaghi como su presidente. La Conferencia fue posible debbido a la convicción y esfuerzos del profesor Arthur Casagrande de la Universidad de Harvard. Cerca de 200 personas representando a 21 países asistieron a esta Conferencia. Fue a través de la guía e inspiración de Terzaghi en el cuarto de siglo precedente que los trabajos llegaron a la Conferencia cubriendo un amplio rango de tópicos tales como:

  • Esfuerzos efectivos
  • Resistencia al corte
  • Ensayos con el penetrómetro de cono holandés
  • Consolidación
  • Ensayos centrífugos
  • Teoría elástica y distribución de esfuerzos
  • Precarga para control de asentamientos
  • Arcillas expansivas
  • Acción de las heladas
  • Terremotos y licuación de suelos
  • Vibración de maquinaria
  • Teoría de arco de presión de tierras

A continuación se presentan algunos aspectos destacados en el desarrollo de mecánica de suelos e ingeniería geotécnica que ocurrieron después de la 1a Conferencia de ISSMFE en 1936:

  • Publicación del libro Theoretical Soil Mechanics por Karl Terzaghi en 1943 (Wiley, New York).
  • Publicación del libro Mecánica de Suelos en la Práctica de la Ingeniería de Karl Terzaghi y Ralph Peck en 1948 (Wiley, New York).
  • Publicación del libro Fundamentos de Mecánica de Suelos de Donald W. Taylor en 1948 (Wiley, New York). 
  • Inicio de la publicación de Géotechnique, la revista internacional de mecánica de suelos en 1948 en Inglaterra.
  • Presentación del artículo sobre concepto Ø = 0 de arcillas por A. W. Skempton en 1948. 
  • Publicación de artículo de AW Skempton sobre los parámetros A y B del agua de presión de poros en 1954, que hizo el cálculo de los esfuerzos efectivos más práctico para varios trabajos de ingeniería. 
  • Publicación del libro "La medición de las propiedades del suelo en la prueba triaxial" por A.W. Bishop y B.J. Henkel en 1957 (Arnold, Londres).
  • ASCE Conferencia de Investigación sobre la Resistencia al corte de suelos cohesivos, celebrada en Boulder, Colorado, en 1960.

Después de una breve interrupción por la II Guerra Mundial, se llevó a cabo la 2a Conferencia de ISSMFE, en Rotterdam, Holanda, en 1948. Asistieron cerca de 600 participantes y se publicaron siete volúmenes de memorias. En esta conferencia, A. W. Skempton presentó el prominente artículo sobre el concepto Ø = 0 en arcillas. Las Conferencias de ISSMFE habían sido organizadas casi cada cuatro años en diferentes partes del mundo. Como consecuencia de la conferencia de Rotterdam, se gestaron Conferencias Regionales en Ingeniería Geotécnica como:

  • Conferencia Regional Europea sobre Estabilidad de Taludes, Estocolmo (1954).
  • 1a Conferencia Australia-Nueva Zelanda sobre Características de Cortante de los Suelos (1952).
  • 1a Conferencia Pan Americanarence, Ciudad de México (1960).
  • Conferencia de Investigación sobre resistencia al corte de suelos cohesivos, Boulder, Colorado, (1960).

A comienzos de la década de 1950, las soluciones de diferencias finitas asistidas por computador y los elementos finitos, fueron aplicados a varios tipos de problemas de la Ingeniería Geotécnica. Estas soluciones aún constituyen una importante y útil herramienta de trabajo en la profesión.

Desde los primeros días, la profesión de la ingeniería geotécnica ha recorrido un largo camino y ha madurado. Ahora es una rama establecida de la ingeniería civil, y miles de ingenieros civiles declaran que la ingeniería geotécnica es su área de especialidad preferida.

Desde la primera conferencia en 1936, a excepción de una breve interrupción durante la Segunda Guerra Mundial, las conferencias ISSMFE se han celebrado cada cuatro años. En 1997, el nombre ISSMFE fue cambiado a ISSMGE (Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica) para reflejar su verdadero alcance. Estas conferencias internacionales han sido fundamentales para el intercambio de información sobre las actividades de investigación en ingeniería geotécnica nuevas y en curso.

Hasta principios de la década de 1960, los Ingenieros Geotécnicos estaban agrupados en la ISSMFE (“International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering”). Luego aparecieron nuevas sociedades como la ISRM (“International Society for Rock Mechanics”) en 1962 y la IAEG (“International Association of Engineering Geology”) en 1970.


Conferencias ISSMFE (1936 –1997) e ISSMGE (1997–2009) 
Presidentes de las Conferencias ISSMFE (1936 –1997) e ISSMGE (1997–2009)

Comités Técnicos ISSMGE entre 1997–2001 (basados on Ishihara, 1999)


Comité N° / Nombre de Comité

TC-1  Instrumentación para Monitoreo Geotécnico
TC-2  Prueba Centrifuga
TC-3  Geotecnia de Pavimentos y vías de ferrocarril
TC-4  Ingeniería Geotécnica de Terremotos
TC-5  Geotecnia Ambiental
TC-6  Suelos no saturados
TC-7  Escombreras (o presas de relaves)
TC-8  Heladas
TC-9  Geosintéticos y reforzamiento del suelo
TC-10 Caracterización Geofísica del sitio
TC-11 Deslizamientos
TC-12 Validación de la simulación por computador
TC-14 Ingeniería Geotécnica Marina (u Offshore)
TC-15 Turbas y suelos orgánicos
TC-16 Caracterización de las propiedades del suelo de ensayos in-situ
TC-17 Mejoramiento del suelo
TC-18 Fundaciones en pilas
TC-19 Preservación de Sitios Históricos
TC-20 Práctica Profesional
TC-22 Suelos endurecidos y rocas blandas
TC-23 Ingeniería Geotécnica de Diseño del Estado Límite
TC-24 Muestreo de suelos, evaluación e interpretación
TC-25 Suelos tropical y residuales
TC-26 Sedimentos calcáreos
TC-28 Construcción subterránea en suelos blandos
TC-29 Prueba de esfuerzo-deformación de Geomateriales en el Laboratorio
TC-30 Ingeniería Geotécnica de Costas
TC-31 Educación en Ingeniería Geotécnica
TC-32 Evaluación y manejo de Riesgos
TC-33 Socavación de las fundaciones
TC-34 Deformación de los Materiales Terrestres

Karl Terzaghi en su artículo de 1951 (Bjerrum, et. Al., 1960), sobre "La Influencia de los estudios modernos de suelos en el Diseño y Construcción de Fundaciones", comentó respecto de las fundaciones lo siguiente: 

"Las fundaciones puede describirse adecuadamente como un mal necesario. Si un edificio se va a construir sobre un afloramiento de roca sólida, no se requiere cimentación. Por lo tanto, en contraste con el edificio en sí, que satisface necesidades específicas, apela al sentido estético, y llena sus espacios con orgullo, las cimentaciones sólo sirven como remedio para las deficiencias de cualquier capricho que la naturaleza haya previsto para el apoyo de la estructura en el lugar que ha sido seleccionado. Teniendo en cuenta que la gloria no acompaña a las cimentaciones, y que las fuentes del éxito o el fracaso se ocultan profundamente en el suelo, las cimentaciones siempre han sido tratadas como hijastros, y sus actos de venganza por la falta de atención pueden ser muy embarazosos.

Las observaciones formuladas por Terzaghi son muy importantes y deben ser consideradas por todos los Arquitectos e Ingenieros. Los arquitectos o ingenieros que no deseen hacer uso del creciente conocimiento en el diseño de fundaciones no están prestando ejercicio fiel a su profesión. Debido a que las subestructuras son tan importantes como las superestructuras, las personas bien calificadas en el diseño de subestructuras siempre deben ser consultadas y el antiguo proverbio de que una "una puntada a tiempo ahorra nueve" siempre debe tenerse en cuenta. 

El diseño de fundaciones es una rama de la Ingeniería Civil. La experiencia ha demostrado que la mayoría de estas ramas han pasado en sucesión por dos etapas, la empírica y la científica, antes de llegar a la actual que puede llamarse la etapa de madurez. La transición de la ingeniería de fundaciones de la etapa empírica a la científica se inició a comienzos del siglo XX. El diseño de fundaciones en la etapa empírica se basó principalmente en la intuición y la experiencia. Solía haber muchos fracasos ya que el procedimiento de diseño era sólo por ensayo y error. 

La contribución de Terzaghi para el desarrollo de la Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones es tan grande que él verdaderamente puede ser llamado el Padre de la Mecánica de Suelos, y su actividad se extendió por un período de cerca de 50 años a partir del año 1913. Su impresionante carrera está bien documentada en el libro "De la Teoría a la Práctica de Mecánica de Suelos" (Bjerrum, L., et. Al., 1960). 

Terzaghi definió la Mecánica de Suelos de la siguiente manera:

La Mecánica de Suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica e hidráulica a los problemas de la ingeniería relacionados con los sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas producidas por la desintegración mecánica y química de las rocas, independientemente de si contienen o no una mezcla de componentes orgánicos.

El término Mecánica de Suelos se acepta ahora generalmente para designar la disciplina de la ciencias de la ingeniería que se ocupa de las propiedades y el comportamiento del suelo como material estructural.

Todas las estructuras se construyen sobre los suelos. Nuestro principal objetivo en el estudio de la mecánica de suelos es establecer ciertos principios, teorías y procedimientos para el diseño de una estructura sana y salva. El tema de la Ingeniería de Fundaciones se ocupa del diseño de varios tipos de subestructuras bajo el suelo y diferentes condiciones ambientales.

Muchos investigadores en el campo de la Mecánica de Suelos fueron inspirados por Terzaghi. Algunas de las notables personalidades que siguieron sus pasos son Ralph B. Peck, Arthur Casagrande, Alec W Skempton, etc. Debido a los incesantes esfuerzos de estos y otros innumerables investigadores, la Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones ha llegado para quedarse como una parte muy importante de la Ingeniería Civil. 

En la era científica actual, el diseño de fundaciones basado en análisis científicos ha recibido mucho ímpetu. Las teorías se han desarrollado sobre la base de las propiedades fundamentales de los suelos. Aún se puede evidenciar un desempeño insatisfactorio de algunas estructuras construidas incluso sobre principios científicos. Las razones de tan pobre comportamiento son muchas. La masa del suelo sobre el que se construirá una estructura es de carácter heterogéneo y ninguna teoría puede simular la condiciones de campo. La propiedades fundamentales del suelo que determinamos en los laboratorios pueden no reflejar realmente las propiedades del suelo in situ. Una combinación de juicio entre la teoría y la experiencia es esencial para el desempeño exitoso de toda estructura construida sobre el terreno. Otro método que está ganando popularidad es el enfoque observacional. Este procedimiento consiste en hacer observaciones pertinentes con suficiente anticipación durante la construcción para detectar signos de distanciamiento entre las condiciones reales y las asumidas por el diseñador y proceder a modificar el diseño o el método de construcción de acuerdo a los resultados.

La Ingeniería Geotécnica ha seguido progresando y se han realizado importantes avances en nuevas áreas tales como la aplicación del método de elementos finitos para resolución problemas geotécnicos, la comprensión del comportamiento de pilas y geotecnia en alta mar. El efecto de la globalización también ha introducido nuevos desafíos a los ingenieros geotécnicos donde la comprensión de la Mecánica de Suelos básica, es importante para complementar la experiencia local en las obras en diferentes partes del mundo.

En resumen, el desarrollo de la ciencia de la Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones del año 1925 en adelante fue fenomenal. Terzaghi estableció los procedimientos definitivos en su libro publicado en 1925 para determinar las propiedades y las características de resistencia de los suelos. La Mecánica de Suelos moderna nació en 1925. La etapa actual de los conocimientos en mecánica de suelos y procedimiento de diseño de las fundaciones son en su mayoría debido a las obras de Terzaghi y su grupo de dedicados colaboradores.

El término 'Geotecnología' fue probablemente introducido por primera vez por R. Glossop cuando presentó la Octava Conferencia de Rankine en 1968. Los ingenieros de Asia también han contribuido significativamente a la práctica de la ingeniería geotécnica y algunos nombres notables incluyen a Kenji Ishihara, Chin Fung Kee, Za-Chieh Moh, AS Balasubramaniam, E. W. Brand y Lee Seng.

La evolución de la teoría de la capacidad portante

La determinación de la capacidad portante del suelo, basada en la teoría de presión de tierras clásica de Rankine (1857) se inició en 1857 con G.E.Pauker, un ingeniero militar ruso (1889) (en "An explanatory report on the project of a sea-battery" (in Russian), Journal of the Ministry of Ways and Communications, St. Petersburg,), quien fue el primero en proponer una fórmula analítica para determinar la estabilidad de cimientos, en la que la profundidad de la fundación fue reemplazada por una sobrecarga equivalente; y fue modificada por Bell (1915). La teoría de Pauker era aplicable sólo para los suelos arenosos, pero la teoría de Bell tomó en cuenta también la cohesión. Ninguna teoría tuvo en cuenta el ancho de la fundación. La evolución posterior dio lugar a la modificación de la teoría de Bell para incluir también el ancho de una zapata.

Los métodos de cálculo de la capacidad de carga última de zapatas superficiales alargadas por la teoría plástica se desarrolló considerablemente en los años transcurridos desde que Terzaghi (1943) propuso por primera vez un método, teniendo en cuenta el peso del suelo por el principio de superposición. Terzaghi extendió la teoría de Prandtl (1921). Prandtl desarrolló una ecuación basada en su estudio de la penetración de un punzón metálico largo y duro en materiales más blandos para el cálculo de la capacidad de carga máxima. Supuso que el material no pesaba y que solamente poseía cohesión y fricción. Taylor (1948) extendió la ecuación de Prandtl, considerando el efecto de la sobrecarga del suelo sobrecargado a nivel de cimentación.

No existe en la actualidad una solución analítica exacta disponible, para calcular la capacidad de soporte de las zapatas, debido a que el sistema básico de ecuaciones que describen los problemas de cedencia no es lineal. Por las anteriores razones, Terzaghi (1943) propuso por primera vez una ecuación semi-empírica para calcular la capacidad de carga última de zapatas alargadas, teniendo en cuenta la cohesión, la fricción y el peso del suelo, y reemplazando la presión de sobrecarga con una sobrecarga equivalente al nivel de la base de la fundación. Este método fue para la condición de falla de corte general y el principio de superposición fue adoptada. Su trabajo era una extensión de la obra de Prandtl (1921). La forma final de la ecuación propuesta por Terzaghi es la misma que la dada por Prandtl.

Con posterioridad a la obra de Terzaghi, muchos investigadores se interesaron en este problema y presentaron sus propias soluciones. Sin embargo, la forma de la ecuación presentada por todos estos investigadores se mantuvo la misma que la de Terzaghi, pero sus métodos de determinación de los factores de capacidad portante eran diferentes.

La mecánica de suelos es la teoría de la base natural del suelo; su papel entre las ciencias de la ingeniería es enorme y solo puede ser comparado con la "resistencia de materiales". Sin el conocimiento de los principios de la mecánica de suelos, es imposible diseñar correctamente las modernas estructuras industriales, edificios de apartamentos, especialmente los más altos; autopistas, y estructuras hidráulicas.

El uso de la mecánica de suelos permite la completa utilización de la capacidad portante de los suelos, y un cálculo más acertado de las deformaciones de los suelos de apoyo, bajo el efecto de las cargas externas aportadas por las estructuras, y así se obtienen soluciones no sólo económicas, sino confiables.

La contribución de los científicos soviéticos al desarrollo general de la mecánica de suelos, como una de las áreas más complejas en la mecánica del medio continuo, y la base científica de la ingeniería de fundaciones, fue excepcionalmente grandiosa. La complejidad de los problemas estudiados por la mecánica de suelos, se debe al hecho de que el suelo es un medio disperso, y en sus poros hay atrapados gas y agua. Las deformaciones en el suelo no sólo ocurren instantáneamente, y las propiedades del suelo cambian cuando es compactado por una sobrecarga. Las leyes de deformación de suelos arcillosos o arenosos, congelados o hundidos, son diferentes en muchos aspectos. El suelo de base es usualmente estratificado, irregular, con nivel de agua subterránea variable, y está frecuentemente sujeto al efecto de las fuerzas hidrodinámicas.

Las investigaciones en el área de los cimientos de las estructuras comenzaron Rusia antes de la Gran Revolución de Octubre. Es necesario aclarar que el primer curso de cimientos y fundaciones fue publicado en San Petersburgo en 1869 por V.M. Karlovich. El método de investigación de la pérdida estabilidad de cimientos que fue propuesto por V.I. Kurdyumov en 1891 es ampliamente utilizado por los científicos soviéticos y extranjeros aún hoy en día: G.E. Pauker (1889) y S.I. Belzetskii (1914) desarrollaron teorías simplificadas de estabilidad, y P.A. Minyaev (1914) fue el primero en proponer el uso de la teoría de elasticidad para determinar deformaciones del terreno, que posteriormente fueron ampliamente empleadas en la práctica el diseño.

Sin embargo, el vigoroso y acompasado desarrolló de la mecánica de suelos, comenzó durante la era soviética cuando los equipos de científicos exhibieron oportunidades sin precedentes en el desarrollo de sus investigaciones.

En 1923, N.P. Puzyreskii publicó el libro "Cálculos de Fundaciones", que presentó los métodos más avanzados de calcular vigas sobre una base continua entre otros métodos que utilizaban la hipótesis del módulo de reacción de la subrasante.

El denominado método de condiciones iniciales, luego fue ampliamente desarrollado por el Profesor A.N. Krylov (1930) y otros investigadores soviéticos, ampliamente término los métodos para calcular vigas sobre una base elástica más amplia. En el libro "Fundaciones" (1934), N.P. Puzyreskii investigó ampliamente las oportunidades ofrecidas para estudiar procesos en el suelo utilizando la teoría de la elasticidad. Su pupilo el Profesor I.V. Yaropol'skii desarrolló sus ideas aún más.

Dentro de la evolución de la Ingeniería Geotécnica, primero apareció y se desarrolló la práctica y luego se fueron sumando los descubrimientos y avances científicos dentro del esquema de teoría y análisis. De esta manera, en el siglo XIX no existía una aproximación científica o sistemática a los problemas de fundaciones, y hasta había cierta reluctancia a aceptar los conocimientos científicos (Glossop, 1968). 

En la edición del 60avo aniversario de la revista especializada Geotechnique, se recopiló la influencia de esa publicación en el desarrollo de las ideas geotécnicas, clarificando el estado del arte desde el siglo XIX (Chrimes, 2008). Se indicó que el peso del desarrollo tecnológico ha sido muy importante y se continúa en la actualidad (Glossop, 1968). Muchos desarrollos se han realizado empíricamente, para luego ser interpretados teóricamente, como se presenta en la siguiente tabla

Hay ejemplos significativos, como la aplicación de la compactación dinámica en suelos finos, que a priori era considerada como imposible por sus propios creadores, y en donde la experimentación motivó un cambio en la concepción teórica del fenómeno y la formulación de nuevos modelos para entenderlo (Menard y Broise, 1976).



AÑO
DESARROLLO
FUENTE
1779
Coulomb inventó el cajón a aire comprimido
Glossop 1968
1802
Berigny inventó la inyección en aluviones con arcilla y cal hidráulica
Glossop 1968
1802
Rennie utilizó vapor en piloteadora
Hussein & Goble 2004
1811
Telford aplicó precarga para reducir asentamientos en arcilla
Glossop 1968
1827
Telford introdujo la idea del núcleo arcilloso en presas.
Glossop 1968
1830
Cochrane empleó el cajón con la válvula de aire
Glossop 1968
1835
Pilotes con camisa de acero en Inglaterra
Hussein & Goble 2004
1839
Primer ensayo de carga de pilotes en USA
Hussein et 2004
1841
Triger estudió efectos del aire comprimido sobre la salud
Glossop 1968
1843
Naysmyth inventó el martinete a vapor (Escocia)
Hussein & Goble 2004
1846
Clarke, Freeman y Varley usaron martinete a aire comprimido en Inglaterra
Hussein & Goble 2004
1852
Michoux estudió el congelamiento de suelos
Glossop 1968
1860
Se funda Keller (Alemania)
Keller
1865
Tratamiento de pilotes de madera con creosota en USA
Hussein & Goble 2004
1866
Jacob: presas con taludes 3:1 para aguas arriba y 2:1 para taludes aguas abajo
Glossop 1968
1867
Hawkesley introdujo la inyección con cemento para presas en roca
Glossop 1968
1867
Vulcan desarrolló su martinete a vapor en USA
Hussein & Goble 2004
1883
Stephenson aplicó el rebatimiento de agua subterránea por medio de pozos
Glossop 1968
1888
Formula Engineering News para pilotes hincados
Hussein & Goble 2004
1893
Grandes Cajones excavados a mano en Chicago
Hussein & Goble 2004
1893
Mckiernan-Terry construyó el martinete de doble acción (USA)
Hussein & Goble 2004
1893
Raymond usó pilotes hormigonados in situ en USA
Hussein & Goble 2004
1896
Hennebique usó pilotes prefabricados en Francia
Hussein & Goble 2004
1908
Raymond empleó pilotes prefabricados en USA
Hussein & Goble 2004
1908
Bethlehem introdujo pilotes H de acero en USA
Hussein & Goble 2004
1908
Frankignoul inventó el pilote Franki en Bélgica
Hussein & Goble 2004
1910
Primer ensayo estático de pilares en Chicago
Hussein & Goble 2004
1913
ASCE creó el Comité de Fundaciones
Hussein & Goble 2004
1926
Delmag inventó el martinete a explosión (mezcla de benzol)
Hussein & Goble 2004

Durante el siglo XX, la Ingeniería Geotécnica, también, como producto de accidentes, guerras o decisiones políticas, tuvo importantes avances, algunos de los cuales merecen ser mencionados:

Ejemplos de avances en la Ingeniería Geotécnica, producto de accidentes, guerras o decisión política 

James K. Mitchell, durante su conferencia "Current Problems And New Directions In Geotechnical And Geoenvironmental Engineering" durante el lanzamiento del Nottingham Centre for Geomechanics, de la Universidad de Nottingham, en el Instituto Virginia Tech, presentada el 26 de septiembre de 2002, efectúa a través de un mapa mental, basado en una trascendetal premisa, un pormenorizado recuento del estado-del-arte de la práctica de la Ingeniería Geotécnica a nivel mundial, que se considera aún vigente. La premisa o punto de partida es la siguiente:

Para entender dónde estamos y ayudar a predecir hacia dónde vamos, es útil revisar en dónde hemos estado. 

A continuación, a manera de mapa mental en sucesión de ideas, se describe la evolución de la Ingeniería Geotécnica, incluyendo destacados aspectos que han evolucionado hacia una rama de gran importancia hacia finales del siglo XX, la Ingeniería Geotécnica Ambiental y la Geotecnología.

HITOS DESTACADOS EN EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA 


Antes de 1940 - Karl Terzaghi 
Después de la Segunda Guerra Mundial: las demandas políticas y sociales para: 
  • Las nuevas estructuras e instalaciones 
  • Protección y mejora del medio ambiente 
  • Nuevos recursos 
  • La mitigación de los riesgos de desastres naturales 

LA MECANICA DE SUELOS Y LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA DE FUNDACIONES EN 1949


Alcance del campo limitado principalmente a: 

  • Clasificación de Suelos 
  • Capilaridad y flujo 
  • Análisis de esfuerzos por teoría de la elasticidad 
  • Consolidación y análisis de asentamientos 
  • Resistencia al corte 
  • Estabilidad de taludes 
  • Presiones laterales 
  • Capacidad portante 
  • Cimentaciones superficiales y profundas 
  • Amplio énfasis en las arcillas y arenas saturadas 

DESARROLLOS ENTRE 1950 - 1960


  • Estabilidad de taludes 
  • Resistencia al corte 
  • Estructura del suelo, causas de la sensibilidad en las arcillas 
  • Propiedades de las arcillas compactadas 
  • Diseño de pavimentos 
  • Estabilización de suelos 
  • Carga transitoria 

DESARROLLOS ENTRE 1960-1970


  • Presión de poros, análisis bajo esfuerzo efectivo 
  • Fenómenos físico-químicos 
  • Mecánica de Rocas 
  • Aplicaciones informáticas 
  • Análisis de elementos finitos 
  • Interacción suelo-estructura 
  • Dinámica del Suelo 
  • Licuefacción 
  • Presas de tierra y enrocados (escolleras) 
  • Proyectos en alta mar, regiones heladas y lunares 

DESARROLLOS ENTRE 1970-1980


  • Modelos constitutivos 
  • Ensayos in situ 
  • Suelos expansivos 
  • Dinámica del Suelo 
  • Pruebas Centrífugas 
  • Suelos parcialmente saturados 
  • Ingeniería geotécnica sísmica 
  • Construcción subterránea 

DESARROLLOS ENTRE 1980-1990


  • Riesgo y confiabilidad 
  • Aguas subterráneas y geohidrología 
  • Ingeniería geoambiental 
  • Geosintéticos 
  • Tierra reforzada 
  • Mejoramiento del suelo 

DESARROLLOS ENTRE 1990-2000


  • Contenedores de residuos 
  • Rehabilitación de sitios 
  • Mitigación del riesgo sísmico 
  • Recuperación de tierras 
  • Infraestructura 
  • Aplicaciones geofísicas 
  • Sistemas de información geográfica SIG 

CONTRIBUCIONES MÁS SIGNIFICATIVAS DE LA INVESTIGACIÓN EN EL REINO UNIDO ENTRE 1950 - 2000 

  1. Mecánica de suelos del estado crítico 
  2. Deformaciones menores y rigidez no lineal 
  3. Ensayos triaxiales bajo esfuerzos efectivos 
  4. Análisis numérico 
  5. Modelado centrífugo 
  6. Efectos de la estructura y la fábrica 
  7. Esfuerzos residuales en suelos OC 
  8. Suelos parcialmente saturados 
  9. Análisis de esfuerzos efectivos en taludes y estructuras de contención 
  10. Mediciones de campo en el BRE (Building Research Establishment) 

SITUACIÓN EN EL SIGLO XXI 

ÁMBITO DE LA GEOTECNOLOGÍA 

  • Ingeniería Geotécnica 
  • Geología e ingeniería geológica 
  • Geofísica 
  • Geoquímica 
  • Geohidrología 
  • Sismología 
  • Ingeniería Civil 
  • Minería e ingeniería mineral 
  • Ingeniería del petróleo 
  • Ciencia y tecnología de la información 

PROYECTOS Y PROBLEMAS 

  • Fundaciones para todo tipo de estructuras
  • Infraestructura de transporte (carreteras, aeropuertos, ferrocarriles, puertos y subterráneos) 
  • La recuperación de tierras 
  • Seguridad sísmica - mitigación del riesgo sísmico 
  • Recuperación de Recursos 
  • Energía 
  • Conservación y restauración de estructuras antiguas 
  • Disposición y eliminación de residuos 
  • Rehabilitación de sitios y mejoramiento del medio ambiente 
  • Suelos y rocas como material de construcción 
  • Profundidades oceánicas, regiones heladas, espacio exterior 
  • Protección de amenazas naturales y reducción de riesgos (deslizamientos, tornados, huracanes, tsunamis, inundaciones, suelos expansivos, etc.) 

NUEVAS TECNOLOGÍAS Y MATERIALES 

  • Tierra reforzada 
  • Mezcla de suelos profundos 
  • Jet grouting 
  • Grouting de compactación 
  • Geosintéticos 
  • Micro-pilotes 
  • Micro-túneles 
  • Geocompuestos 
  • Métodos geofísicos

INVASIVIDAD DE LAS MEDICIONES (en orden descendente de invasividad)

Medición
Método
Satélites, aeronaves
Helicóptero
Caminar sobre suelo
Perturbación, <1m
Perturbación, <100 m
Percepción remota, fotografías
Percepción remota, electromagnetismo, magnetismo
Magnetismo, gravedad, GPR, conductividad
Sísmica, resistividad, muestreo: geoquímico, biológico, de suelos
Penetrómetros; sondeos y muestras, mediciones de fondo de pozos, tomografía

APLICACIONES DE LOS MÉTODOS NO INVASIVOS

Caracterización de subsuelo para:
- Eliminación de residuos, contención, recuperación
- Construcción de infraestructura
Localización de:
- Cavidades
- Recursos naturales
- Servicios subterráneos
- Minas terrestres enterradas y municiones sin estallar

Monitoreo a:
- Movimientos del terreno
- Decadencia de la infraestructura

Investigaciones arqueológicas o forenses

Búsqueda y rescate

NUEVAS REALIDADES EN LA PRÁCTICA DE INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN

  • Participación pública 
  • Asuntos legales y regulatorios 
  • Salud y Seguridad 
  • Decisión y análisis de riesgos 
  • Sustitución de la práctica de diseño-licitación-construcción la de diseño-construcción 
  • Cuestionable relación costo/beneficio 
  • Economías en dificultades 
  • Objetivos mal definidos 

ALGUNAS NECESIDADES DEL CONOCIMIENTO

  • Licuefacción y predecir sus consecuencias 
  • Evaluación de terrenos mejorados 
  • Predicción de deformaciones 
  • Trabajo con terrenos difíciles 
  • Capacidad portante de fundaciones 
  • Caracterización de sitios mejorados 
  • Modelos constitutivos (¡siempre!) 

TEMAS EN LOS QUE SE HA VENIDO PROFUNDIZANDO RECIENTEMENTE

  • Pilotes y pilas perforadas
  • Ingeniería geotécnica sísmica y licuefacción
  • Comportamiento constitutivo, mecánica
  • Mejoramiento del suelo y estabilización
  • Propiedades y comportamiento
  • Micro-mecánica
  • Transporte de contaminantes
  • Estabilidad
  • Geosintéticos
  • Presiones laterales, excavaciones
  • Otros

ALGUNAS NUEVAS FRONTERAS DE LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA

  • Micro-mecánica 
  • Nanotecnología 
  • Procesos biológicos 
  • "Observar dentro del suelo" ('Seeing into the earth') 
  • Materiales inteligentes 
  • Auto-monitoreo y sistemas de corrección 

PREGUNTAS CLAVE

  • ¿Qué es el suelo? 
  • ¿Cómo responde a diferentes estimulos? 
  • ¿Por qué se responde de esta manera? 
  • ¿Cómo relacionamos las respuestas a estas preguntas con el problema o proyecto en cuestión? 

Propiedades Mecánicas Fundamentales

  • Cambio de volumen 
  • Esfuerzo-deformación 
  • Resistencia 
  • Conductividad hidráulica (y sus cambios con el tiempo) 

PROBLEMAS SIN RESOLVER MÁS IMPORTANTES

  • Mercantilización de los servicios 
  • Reducir la brecha entre "el estado de la práctica" y "estado del conocimiento" - transferencia rápida de los mejores resultados de la investigación a la práctica 
  • Comportamiento sísmico de estructuras de tierra 
  • Los desplazamientos de las estructuras de tierra durante y después de la construcción 
  • Caracterización y diseño de materiales comprendidos entre el suelo y la roca 
  • Efectos del tiempo suelos alterados 
  • Caracterización de sitio mejorados 
  • Cómo generalizar y simplificar la disciplina 

INVESTIGACIÓN DE ALTA REMUNERACIÓN EN EL 2010

  • Ensayos in situ más rápidos, más económicos, y más confiables 
  • Métodos rápidos de evaluación/caracterización/investigación de sitio 
  • Métodos de análisis de alto nivel más baratos, y más fáciles de usar 
  • Nuevas y mejores tecnologías de mejoramiento del terreno 
  • Cómo aplicar los SIG y la WWW, para maximizar el valor de nuestra base de conocimientos colectivos 
  • Implementación en el Siglo XXI del Método Observacional - integración en tiempo real de observaciones, datos de pruebas, análisis y diseño durante la construcción 

Los desafíos de la Ingeniería Geotécnica son muchos, las oportunidades para marcar la diferencia son grandes, y se requieren importantes esfuerzos para liderar el camino en los momentos emocionantes e impredecibles que quedan por delante.

Sucesores de la Ingeniería Geotécnica

Continuando el trabajo iniciado por Karl Terzaghi y los precursores de la mecánica de suelos anteriores a él, se desarrolló una escuela de importantes investigadores, que contribuyeron a enriquecer aún más la Ingeniería Geotécnica, tal y como la conocemos en la actualidad.

Arthur Casagrande

Nació en Austria el 28 de agosto de 1902. Renombrado por sus diseños ingeniosos de aparatos de prueba del suelo y la investigación fundamental sobre la filtración y licuefacción del suelo, también le acreditan el desarrollo del programa de enseñanza de la mecánica del suelo en Universidad de Harvard a comienzos de los años 1930s, continuado desde entonces en muchas universidades alrededor del mundo.

A los 22 años (en 1924), Casagrande obtiene su título de ingeniería civil en la ciudad de Vienna. Luego de eso permanece en la universidad como asistente a tiempo completo del laboratorio de hidráulica. Después de la primera guerra mundial no había mucha oferta de trabajo para el campo de la ingeniería civil, esto y la muerte de su padre provocaron que Casagrande decidiera emigrar hacia los Estados Unidos. Estando allí visitó el MIT (Massachusetts Institute of Technology) para una entrevista de trabajo, donde conoció a Karl Von Terzaghi, el cual inmediatamente le dio empleo como su asistente privado. Pronto se convirtió en la mano derecha de Terzaghi, quien fue su más grande inspiración. Desde 1926 hasta 1932, Casagrande trabajó junto a terzaghi en diversas investigaciones de técnicas y aparatos para el estudio de los suelos, todas estas investigaciones pertenecían al MIT. En 1929 ambos (Casagrande y Terzaghi) viajan a Vienna para instalar lo que sería el más grande centro de investigación de la mecánica de suelos.

Regresa por su propia cuenta a los Estados Unidos y, desde MIT, se convierte en un pionero haciendo grandes aportes a la mecánica de suelos, como son: la copa de Casagrande para determinar el límite líquido, la prueba del hidrómetro, fue el primero en conducir la prueba de cortante triaxial, entro otros. Es seguro asumir que la "línea A" en la carta de plasticidad es por el nombre de Arthur.

En 1932 ingresa a la universidad de Harvard, donde comienza el programa de mecánica de suelos y fundaciones. Todos los programas de esta materia a nivel mundial adoptan el mismo formato de este que ideó Casagrande, y por eso se le reconoce, después de Terzaghi, como la figura más relevante de la mecánica de suelos. Casagrande sirvió de inspiración para muchos ingenieros geotécnicos importantes de la historia. Aunque también se le da crédito a Terzaghi por los avances producidos en Harvard, fue Casagrande quien en realidad desarrolló los programas que hoy en día se utilizan.

En 1936 organizó la primera conferencia de mecánica de suelos e ingeniería de fundaciones, algo que Terzaghi consideró como demasiado debido al poco tiempo que tenía dicha ciencia. Sin embargo después de esta conferencia, la mecánica de suelos se vuelve una parte esencial de la ingeniería civil, y se considera este periodo como la formación de la mecánica de suelos moderna. El trabajo de Casagrande en Harvard duró alrededor de cuatro décadas, en las cuales publicó numerosas publicaciones.

Las contribuciones de Casagrande a la mecánica de suelos le fueron reconocidas otorgándole el “Rankine Lecturer” por la Asociación de Ingenieros civiles del Reino Unido, y también recibió el primer premio “Terzaghi Lecturer” por la ASCE (American Society of Civil Engineers).

Durante su estadía en Harvard fue presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y Cimentaciones. También sirvió como presidente del ISSMFE (International Society for Soil Mechanics and Fundation Engineering) en los años 1960. Escribió más de cien notas de investigación e informes sobre muchos grandes temas, desde asentamientos hasta cargas dinámicas en suelos.

Arturo Casagrande muere a la edad de 79 años el 6 de septiembre del año 1981 y se considera hoy en día junto con Terzaghi el padre de la mecánica de suelos moderna.


Nació en Winnipeg, Canadá, hijo único de padres estadounidenses, Orwin K y Ethel Huyck Peck, el 23 de junio de 1912, y falleció de insuficiencia cardíaca congestiva el 18 de febrero de 2008, en su casa en Albuquerque, Nuevo México, a los 95 años. Desarrolló la práctica totalidad de su carrera profesional en el campo de la mecánica de suelos y la ingeniería geotécnica.

La familia Peck se mudó a los Estados Unidos cuando el joven Ralph Brazelton tenía seis años. Recibió el grado de Ingeniero Civil del Instituto Politécnico Rensselaer en 1934, y fue galardonado con una beca de tres años para estudios de posgrado. La mayor parte de su trabajo de graduación fue en las estructuras con énfasis en las matemáticas y la geología. El 14 de junio 1937 Peck se casó con Marjorie Truby. Además, ese mismo día completó su trabajo de grado y obtuvo un doctorado en título en Ingeniería Civil. 

Peck inicialmente creía que su campo de estudio eran las estructuras, pero luego se centró en la ingeniería geotécnica. Tuvo la oportunidad de trabajar con Karl Terzaghi al principio de su carrera. En varias ocasiones Terzaghi dio Peck asesoría sobre mecánica de suelos y de hecho influyó en su carrera. Peck y Terzaghi colaboraron en varios manuscritos y su trabajo ha sido fundamental en la mecánica del suelo. 

Peck estuvo tres décadas en la Universidad de Illinois. Durante ese tiempo, influyó en una cantidad inimaginable de los estudiantes. También fue muy influyente como ingeniero consultor. Allí ayudó a prácticas pioneras en fundaciones, instalaciones de almacenamiento de mineral, proyectos de túneles, presas y diques. El proyecto del Mar Muerto fue una de las obras más importantes de Peck. Más tarde dijo que "No hay duda de que el Mar Muerto de trabajo es la actividad más alto vuelo de las que se había envuelto

Ralph Peck ganó un título de Ingeniero Civil en 1934 y Doctorado en Ingeniería Civil en 1937, ambos del Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, Nueva York. En 1938-39 asistió al curso de Mecánica de Suelos en la Universidad de Harvard y fue un asistente de laboratorio de Arthur Casagrande, encargado de dictarlo. De 1939 a 1942 Peck fue ingeniero asistente del Metro de la ciudad de Chicago, en representación de Karl Terzaghi que era un consultor en el proyecto de metro de Chicago. Se incorporó a la Universidad de Illinois en 1942, y fue profesor de la Fundación de Ingeniería desde 1948 hasta 1974. Desde 1974, el profesor Peck fue profesor emérito de la Universidad de Illinois, y consultor en ingeniería geotécnica.

En 1948, junto con Karl Terzaghi, Ralph Peck fue co-autor del libro de texto más influyente en la ingeniería geotécnica, Mecánica de Suelos en la Práctica de la Ingeniería (Soil Mechanics In Engineering Practice). En el año 1953 con Walter E. Hanson y Thomas H. Thornburn, Peck fue co-autor del libro de texto ampliamente utilizado Ingeniería de Fundaciones (Foundation Engineering).

En 1942, el Dr. Peck se unió al Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Illinois, donde permaneció como profesor y mentor hasta su jubilación como profesor emérito en 1974. Después de mudarse a Albuquerque, el Dr. Peck continuó su práctica de consultoría activa, que incluye trabajos en 44 estados de los EE.UU. y 28 países de los 5 continentes. Sus más de mil proyectos de consultoría incluyen: los sistemas de tránsito rápido en Chicago, San Francisco, y Washington, el sistema de oleoducto de Alaska, la Bahía de James proyectos en Quebec, y los diques del Mar Muerto. Su último proyecto fue el puente Rion-Antirion en Grecia.

Es autor de más de 250 publicaciones técnicas, y se desempeñó como Presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones ISSMFE desde 1969 hasta 1973. En 1974, fue galardonado con la Medalla Nacional de Ciencia por el presidente Gerald Ford. Algunos de sus muchos honores incluyen la Medalla Norman, el Premio de Wellington, y el Premio a la Trayectoria Destacada en la educación de la Sociedad Americana de Ingenieros. Recibió la ASCE del OPAL, premio sobresaliente de Ingeniería Civil en el año 2005, y es el único proyecto fuera de los Estados Unidos en recibir este honor.

Fue conocido como el padrino de la Mecánica de Suelos. Le sobreviven su hija y su yerno-, Nancy Peck (Allen) Young, y su hijo y su nuera-, James (Laurie) Peck, y sus nietos, Michael Young y Peck Maia.

Laurits Bjerrum 

Hijo de Chresten A. Bjerrum y Henrietete Krag Hansen, nació el 6 de Agosto de 1918 en Farso Noruega y fallece el 27 de Febrero de 1973. Fue el primer director de Instituto Geotecnico Noruego y galardonado con el premio Terzaghi.

Recibió un título en Ingeniería Civil de la Universidad Técnica de Copenhague, Dinamarca, en 1941. En 1951 recibió un doctorado en ciencias de tecnología del Instituto Federal de Tecnología de Zurich, Suiza. Mientras asistía a la Universidad Técnica de Dinamarca, trabajó en el Laboratorio para el Harbour Work And Foundations entre 1941-1942. Fue empleado por el Dr. Ostenfeld como Jefe de la Sección de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones de 1941 a 1947. En 1947 se convirtió en un miembro del personal de la Erdbauabteilung der Versuchaanstalt fur Wasserbau and Erdbau (ETH), Zurich, Suiza, y permaneció allí hasta 1951. 

Entre 1951 y 1973, fue Director de Instituto Geotécnico de Noruega en Oslo. Dictó clases regulares en las universidades de los Estados Unidos y Europa. Entre los lugares en los que enseñó están el MIT, Cambridge, MA, EE.UU., Terzaghi Lecture, ASCE, y conferencia de Rankine, Institución de Ingenieros Civiles de Londres.

Fue miembro de la institución danesa de Ingenieros Civiles, el Instituto Noruego de Ingenieros de Caminos, miembro de la British Institution of Civil Engineers, la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas, miembro de la Academia de Ciencias de la Técnica de Dinamarca, miembro de la Academia de Ciencias de la Técnica de Dinamarca, miembro de la Academia de Ciencias Técnicas, Noruega, y un miembro de la Real Sociedad Noruega de Ciencias y Letras. Se le concedió un Dr. Sc. HC de Loyola College, Baltimore, MD, EE.UU., en 1965, el Premio Karl Terzaghi en 1971. Miembro Honorario de la Sociedad Geotécnica de Noruega, y miembro correspondiente del Instituto de Ingenieros Civiles de Venezuela. Fue el sexto (6o) Presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de la Fundación en el período diciembre 1965-1969.

Murió el 27 de febrero de 1973. Bjerrum y sus colegas publicaron en NGI una gran cantidad de reportes especialmente sobre el mecanismo de las características de resistencia al corte, de sensibilidad de los suelos, y la estabilidad de taludes.

Delwyn G. Fredlund

Nació en marzo de 1940 en Canadá. Ph.D., Se graduó de la Universidad de Saskatchewan, Canadá, en 1962, 1964 y 1973, respectivamente, en la Universidad de Alberta, Canadá en maestría y un doctorado. El Profesor Fredlund se ha centrado en el estudio de la mecánica de suelos no saturados, que presidió como jefe del Consejo Nacional de Ciencias Naturales de la Fundación de Canadá (NSERC) en más de 20 proyectos (incluidos tres proyectos clave), las Naciones Unidas y el International Development Research Centre (IDRC), financiado por la cooperación internacional, la Fundación Canadiense para el Desarrollo Internacional (CIDA) financiado por dos proyectos de cooperación internacional. 

Ha publicado la primera monografía Internacional de mecánica de suelos no saturados, "Mecánica de Suelos de los suelos no saturados", con más de 500 artículos, incluyendo las principales revistas académicas del mundo. Se desempeñó como Jefe del Departamento de Ingeniería Civil Ingeniería de la Universidad de Saskatchewan, Canadá (1989 - 1994), Presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica en los miembros profesionales de mecánica de suelos no saturados (TC6) (1990 - 2002). Profesor Honorario de la Universidad de Saskatchewan (Profesor Emérito), y líder mundial en revistas académicas en este campo.

Nilmar Janbu



El Profesor Emérito Nilmar Janbu, reconocido erudito en la ingeniería geotécnica en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), nació en 1922 y falleció en Trondheim (Noruega) el 4 de enero de 2013, a los 91 años.

Janbu estuvo activo en el trabajo geotécnico hasta hace pocos años. Era un colega querido por muchos en la comunidad geotécnica y la ingeniería en Noruega y en el extranjero, y un fabuloso educador en ingeniería geotécnica. Su entusiasmo motivó a cientos de estudiantes de ingeniería civil en NTH/NTNU para elegir la ingeniería geotécnica como su especialización.

Nilmar recibió su grado de maestría en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, EE.UU., en 1949, donde trabajó con los profesores Karl Terzaghi y Arthur Casagrande. En 1954, defendió con éxito su tesis de doctorado, también en Harvard. Nilmar Janbu se unió al NGI (Norway Geotechnical Institute) en 1952, en estrecha colaboración con Laurits Bjerrum y Kjærnsli Bjørn. Nilmar se estableció y se convirtió en el líder del departamento de NGI y los laboratorios en Trondheim. En 1961, cuando NTH (acrónimo anterior de NTNU) abrió un nuevo Departamento de Ingeniería Geotécnica en Trondheim, Nilmar fue nombrado su primer profesor.

Nilmar Janbu se hizo internacionalmente reconocido por su trabajo dentro de la ingeniería geotécnica. Él tenía un conocimiento profundo del comportamiento mecánico de los suelos, y con los años desarrolló muchos conceptos nuevos e hizo valiosas contribuciones a la solución práctica de problemas de ingeniería geotécnica, incluyendo los asentamientos, la estabilidad de taludes y las deformaciones. Además de su enseñanza, trabajó también como consultor y solucionador de problemas, tanto para organizaciones privadas como para organismos gubernamentales.

El Profesor Janbu hizo numerosas contribuciones a la Ingeniería Geotécnica, pero la que probablemente es más conocida, es el análisis de estabilidad de taludes utilizando parámetros adimensionales, que es esencialmente su tesis doctoral en la Universidad de Harvard en 1954. Nilmar fue profesor invitado por todo el mundo, como Australia, Brasil, Canadá, India, Japón, China, Rusia y los EE.UU.. En 1985, impartió la prestigiosa "Conferencia Rankine" en el Imperial College de Londres. Escribió más de 130 publicaciones científicas, incluyendo entre las principales:


  • Análisis de estabilidad de taludes con parámetros adimensionales, Tesis doctoral, Universidad de Harvard Soil Mechanics. Serie 46. Cambridge, EE.UU. 1954.
  • Guía de soluciones prácticas en ingeniería de fundaciones (Veiledning ¿ved Løsning av Fundamenteringsoppgaver¿), con L. Bjerrum y B. Kjærnsli, NGI Publicación No 16 de 1956.
  • Fundamentos de geotecnia ("Grunnlag i geoteknikk"), Tapir. Trondheim. 1970.
  • Cálculos de estabilidad de taludes, en la Ingeniería de Represas de Terraplén. R. Hirschfeld (ed.). Nueva York. 1973, pp 47-86.
  • Modelos de suelo en ingeniería. 25a Lectura Rankine, Geotechnique 35, No. 3, Londres. 1985, pp 241-285.


Carta de Estabilidad para suelos Ø=0

Gerald A. Leonards

El profesor Gerald Allen Leonards nació el 29 de abril de 1921 en Montreal, Quebec, Canadá, de padres inmigrantes rusos, y en 1960 se convirtió en un ciudadano naturalizado de los EE.UU.

Para ganar dinero extra mientras estaba en la escuela secundaria, entre otros trabajos, como le gustaba decir, trabajó en la fábrica de pajillas de soda (o pitillos) de su tío. Obtuvo su licenciatura en ingeniería civil en 1943 en la Universidad McGill en Montreal, donde se destacó tanto en lo académico y en el atletismo. Después de su graduación (1943 a 1944), comenzó su carrera como diseñador estructural en GL Wiggs & Company en Montreal. Luego se desempeñó como jefe de un grupo de estudio para el Departamento Canadiense de Minas y Recursos en Ottawa (1944 a 1945) y como ingeniero de suelos (1945 a 1946) para el Departamento de Transporte de Canadá. En el invierno de 1944, también participó como conferencista en McGill y presentó su primera instrucción formal en mecánica de suelos. Fue el comienzo de una carrera ilustre.

En mayo 13 de 1945, se casó con Beryl Freed en Montreal, quien murió en septiembre 5, 1994. Al darse cuenta de la importancia del floreciente campo de la mecánica de suelos y técnicas de cimentación, Gerald y Beryl se trasladaron en 1946 a Lafayette, Indiana, donde se unió al personal de la Universidad de Purdue como instructor y comenzó a trabajar en estudios de postgrado con el Profesor Ralph Fadum. Sus dos hijos, David y Helen, nacieron en Lafayette. Recibió los grados de maestría y doctorado en ingeniería civil de Purdue en 1948 y 1952, respectivamente. Su tesis doctoral es un trabajo seminal en la resistencia de arcilla compactada, titulado, "Características de resistencia de arcillas compactadas", demostrando los efectos de la historia de cargas previa del material.

Tuvieron un hijo y una hija nacidos en Lafayette. El profesor Leonards murió el Sábado, 1o de febrero de 1997.

El Maestro

Comenzó a enseñar en la Universidad McGill en 1944 y en Purdue en 1946. El Dr. Leonard fue ascendido al rango de profesor asistente en 1952, profesor asociado en 1955 y profesor en 1958. Fue director de la Escuela de Ingeniería Civil de 1964 hasta 1968.

Sus conferencias fueron inspiradoras y en la vanguardia de la profesión. Su profundo conocimiento era fenomenal. Sus cursos de Ingeniería Avanzada deFundaciones y Mecánica de Suelos Aplicada son considerados clásicos por los centenares de exalumnos de posgrado de Purdue. El alumnado lo escogió como el "mejor profesor de ingeniería civil" en 1976.

Fue autor o coautor de 96 trabajos profesionales que no sólo abarcaron temas geotécnicos y de cimentaciones sino que también contribuyó a otras áreas de la ingeniería civil. A pesar de que se retiró de la enseñanza en 1991, cuando fue nombrado profesor emérito, él siguió contribuyendo de manera significativa al programa de investigación y desarrollo de los estudiantes de posgrado en la Universidad Purdue.

El Investigador

Los intereses en la investigación del porfesor Leonards fueron muy amplios e hizo contribuciones pioneras a los conocimientos sobre la resistencia y ​​la compresibilidad de suelos arcillosos compactados, la resistencia y consolidación de los depósitos naturales de arcilla blanda, agrietamiento de presas de tierra, acción de las helada, diseño de pavimentos flexibles y rígidos, análisis de conductos enterrados, fundaciones en pilotes, estabilidad de taludes y terraplenes en arcillas blandas, esfuerzo-deformación y licuefacción de la arena y metodologías para la investigación de fallas. Efectuó numerosas publicaciones a nivel nacional e internacional. Era un orador técnico muy solicitado y dictó numerosas conferencias invitadas en congresos e instituciones, aquí y en el extranjero. El libro sobre "Ingeniería de Fundaciones", que editó, fue publicado por McGraw-Hill en 1962 y rápidamente se convirtió en una referencia estándar a nivel mundial.

El Ingeniero

A lo largo de su carrera, la visión y experiencia del Dr. Leonards fue buscada para proyectos de movimiento de tierras y cimentaciones de todo el mundo, algunos de los cuales implicaron la investigación de fallas. Fue miembro de la Primera Delegación EE.UU.-URSS de Intercambio Científico en Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones en 1959. Fue nombrado como el único no europeo en sentarse en una comisión oficial del Gobierno de Italia para investigar formas de estabilizar la Torre de Pisa. El Dr. Leonard fue un participante activo en la ASCE (Life Fellow) y en la Transportation Research Board (TRB).


En 1980 fue honrado por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles con la presentación de la Conferencia Terzaghi. En 1988 fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería y en 1989, el Dr. Leonard fue honrado por la Universidad de McGill en Montreal, donde se convirtió en Doctor en Ciencias, honoris causa. Él también fue presentado con el Premio Terzaghi 1989. Durante su carrera recibió numerosos premios de las sociedades profesionales y técnicas, incluido el máximo galardón de la ASCE, la Medalla Norman, que se adjudicó en 1965.

Los Estudiantes

Desde la perspectiva de los estudiantes, "GAL" era un profesor dedicado e investigador. Su filosofía geotécnica se resume en "entender la física del fenómeno". Él solía decir: "Nosotros aprendemos más de nuestros errores que de nuestros éxitos."

Los estudiantes admiraron sus conocimientos de ingeniería y su intuición, y la profundidad y claridad de sus conceptos. Nunca perdió la oportunidad de aprender más acerca de su campo y de compartir sus puntos de vista sobre los nuevos desarrollos.
  
En el otoño de 1996, fue nombrado profesor adjunto en el Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad de California, Berkeley, además de su trabajo en la Universidad Purdue, que en ese momento se había extendido por más de 50 años. Se estableció la beca de posgrado Gerald y Beryl Leonards, en Ingeniería Geotécnica, en su honor en la Universidad de Purdue.

Leonards fue miembro fundador del Greater Lafayette Press Club, un miembro de la American Contract Bridge League, un Kentucky Colonel, miembro del Templo de Israel, afiliado a los Hijos de la sinagoga de Abraham, y un árbitro de la Asociación Americana de Arbitraje. Otros intereses de Jerry no académicas incluyen arqueología, puente, golf y tenis.

La Conferencia Leonards, fue establecida en la Universidad de Purdue en su honor en el año 2003.



George Geoffrey Meyerhof

George Geoffrey Meyerhof nació 29 de mayo 1916, en Kiel, Alemania, y fue profesor emérito de Ingeniería Civil, Universidad de Dalhousie. Fue Jefe del Departamento de Ingeniería Civil y Decano de Ingeniería de la Universidad Técnica de Nova Scotia en Halifax durante muchos años. Después de graduarse como ingeniero civil en la Universidad de Londres en 1938, trabajó durante varios años con ingenieros consultores estructurales en Inglaterra y posteriormente obtuvo el título de Doctor en ingeniería. Era hijo del fallecido profesor Otto Meyerhof, Premio Nobel de Fisiología.

En 1946 se unió al personal de la Building Research Station cerca de Londres, Inglaterra, donde llevó a cabo una amplia investigación sobre la mecánica de suelos y los problemas de cimentaciones, especialmente en el diseño de fundaciones y la capacidad de carga de cimentaciones. En 1950 obtuvo su doctorado en ingeniería de la Universidad de Londres, y posteriormente, por sus destacadas contribuciones en este campo, la Universidad de Londres le otorgó el grado de Doctor en Ciencias en 1954. Después de emigrar a Canadá en 1953, se convirtió en ingeniero supervisor de la Oficina de Montreal de la Fundación de la Canada Engineering Corporation, donde estuvo a cargo del diseño de varios edificios, puentes y otras estructuras de ingeniería civil. En 1955 se unió a la Nueva Escocia Technical College (coocida luego como TUNS) y con el tiempo, se convirtió en Jefe del Departamento de Ingeniería Civil y Decano de Ingeniería de la Universidad Técnica de Nova Scotia en Halifax, NS, entre 1964 y 1970.

Más conocido por su trabajo en la capacidad portante de cimentaciones, fue el autor de más de 200 artículos y un libro de ponencias seleccionadas sobre temas de estructuras y mecánica de suelos, que han sido publicados por las sociedades científicas y de ingeniería en varios países, y un folleto de "Memorias de un Ingeniero Civil en la Segunda Guerra Mundial" ('Memories of a Civil Engineer in World War II').

Fue miembro de la Sociedad Real de Canadá, miembro de la Academia Canadiense de Ingeniería y de muchas otras sociedades científicas y de ingeniería en Canadá y en el extranjero, y un ingeniero registrado. Fue miembro fundador de la escuela secundaria de Halifax, y un defensor de la música y el teatro en Halifax. En 1999 fue honrado al ser nombrado miembro de la Orden de Canadá por su distinguido servicio en la ingeniería geotécnica. La Asociación de Ingenieros Profesionales de Nueva Escocia le otorgó el reconocimiento más prestigioso, el Premio FH Sexton, por sus excepcionales servicios profesionales de ingeniería, prestados a la Provincia de Nueva Escocia. Fue galardonado en el año 2000 Becas de Honor de la Institución de Ingenieros Civiles (Reino Unido) por sus contribuciones a la ingeniería geotécnica de renombre mundial. Recibió la Medalla del Centenario de Canadá, la Medalla de Plata del Jubileon de la Reina, y la Medalla de Oro del Jubileo de la Reina por su destacado servicio a Canadá. Además, recibió la Medalla Duggan y la Medalla Julian C. Smith del Instituto de Ingeniería de Canadá, el Premio RF Legget de la Sociedad Geotécnica Canadiense, el Premio de Ingeniería de la Asociación de Ingenieros Profesionales de Nueva Escocia, y el Premio Karl Terzaghi de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles por su destacada contribución a la ingeniería de fundaciones.

Fue el primer Presidente de la Sociedad Geotécnica canadiense, miembro del Consejo del Instituto de Ingeniería de Canadá, miembro del Consejo de la Institución de Ingenieros Civiles de Gran Bretaña, Conferenciasta Terzaghi de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, Conferencista Buchanan de la Texas A&M University, y Conferencista Hardy de la Sociedad Geotécnica Canadiense. La Universidad Técnica de Aachen, Alemania, otorgó al Dr. Meyerhof el grado honorario de Doctor en Ingeniería, y la Universidad de Gante, Bélgica, le otorgó el grado honorario de Doctor en Ciencias. También se le otorgó el grado honorario de Doctor en Ingeniería por la Universidad Técnica de Nova Scotia, así como Doctor Honorario en Ciencias de la Universidad McMaster, Hamilton, y la Universidad de Queen en Kingston. Recibió el Doctor honorario en Derecho por la Universidad de Concordia.

George Geoffrey Meyerhof, CM, PHD, DEnghc, DSc hc, Dr. Ing. hc, D es Sc.hc, LL D hc, Hon FICE, FEIC, Fasce, FRSC, FCAE, P. Eng. falleció el 2 de enero 2003, los 86 años, en Queen Elizabeth II Health Sciences Centre, Halifax, Canadá.

Bibliografía Seleccionada



Nació el 19 de Agosto de 1922 en Bolton, Inglaterra y falleció el 23 de Abril de 1989. Fue precursor de la nueva área la ingeniería sísmica geotécnica; como la investigación que condujo a una comprensión del comportamiento del suelo y la respuesta del suelo durante los terremotos.

Primeros Años

Harry Bolton Seed nació en Bolton, Inglaterra, el 19 de agosto 1922, en el seno de la familia de un gerente de una fábrica de algodón. Pasó su infancia en el centro industrial de Lancashire y asistió a la Farnworth Grammar School, donde expuso talento tanto en los deportes y como en lo académico. A la edad de 18 años, eligió una beca para estudiar en el King's College de la Universidad de Londres, sobre una carrera como un posible futbolista profesional. Sus estudios fueron interrumpidos por la II Guerra Mundial, cuando sirvió al ejército como teniente. Después del servicio militar, Seed regresó a la Universidad de Londres para terminar sus estudios y recibió un título en Ingeniería Civil en 1944 y un doctorado en Ingeniería Estructural en 1947. Su título de su tesis fue "Deformaciones No Elásticas en el Concreto y sus Efectos en el Diseño". Seed también fue capitán del equipo de fútbol de la Universidad de Londres, ​​y del equipo All-England durante este período. 

Después de dos años como profesor asistente en el King's College, Seed llegó a la Universidad de Harvard para estudiar la mecánica de suelos, bajo la tutela de Karl Terzaghi y Arthur Casagrande. Recibió su título en Mecánica de Suelos de Harvard en 1948, y pasó el siguiente año como profesor en Harvard, seguido por un año como ingeniero de fundaciones de la Thomas Worcester Inc., de Boston.

Carrera en la Universidad de California, Berkeley

En 1950 se unió a la facultad de ingeniería civil en la Universidad de California, en Berkeley, donde pasó los siguientes 39 años como educador, investigador y consultor. Él hizo del programa de ingeniería geotécnica en Berkeley, uno de los mejores del mundo. Un factor importante en este desarrollo fue haber reunido colegas de diferentes áreas de la ingeniería geotécnica, incluyendo la ingeniería geológica y la mecánica de rocas, así como la mecánica de suelos e ingeniería de fundaciones.

Se desempeñó como director del Departamento de Ingeniería Civil de 1965 a 1971. Dirigió con éxito 50 candidatos a grado de Ph.D., que terminaron sus tesis durante sus carreras. Muchos decidieron seguir su ejemplo y desarrollar carreras en la universidad. Harry se sentía muy orgulloso del éxito de sus estudiantes de doctorado, y se alegró muchísimo de ver tres de ellos ingresar a la Academia Nacional de Ingeniería.

Murió de cáncer en su casa de Orinda, California el 23 de abril de 1989.

El Padre de Ingeniería Geotécnica Sísmica

El profesor Seed publicó cerca de 300 artículos y reportes, sobre diversos temas en Ingeniería Geotécnica. Sus primeras investigaciones sobre la interacción pilote-suelo, sobre la compactación del suelo y las influencias de los métodos de compactación en la estructura del suelo y las propiedades mecánicas proporcionó la base para la comprensión actual. Sus contribuciones a los métodos de análisis de diseño de pavimentos fueron de primera categoría.

En la década de 1960s él fundó una nueva área de investigación, la ingeniería geotécnica sísmica, y es comúnmente considerado como el padre dicha materia. Sus trabajos pioneros incluyeron el desarrollo del método lineal equivalente (SHAKE) para el análisis sísmico de respuesta de sitio, el análisis de la interacción suelo- estructura del suelo, la evaluación y mitigación de la licuefacción del suelo, etc.

En el nuevo campo se abordaron temas como la licuación de arenas saturadas durante episodios de cargas cíclicas, las características de resistencia de suelos no cohesivos, y la mecánica de los deslizamientos durante la ocurrencia de sismos. El trabajo de Seed contribuyó a determinar la influencia de las condiciones del suelo en daños de edificaciones cuando se presentaba un sismo. Naturalmente, en el nuevo campo de Seed había trascendentales aplicaciones prácticas.

Interacción Suelo-Estructura en terremoto de Caracas, 1967
Investigó muchos desastres de gran magnitud, como el Gran Terremoto de Alaska de 1964 (cuando comenzó la investigación que condujo a una comprensión del comportamiento de los suelos y la respuesta del suelo durante los terremotos, que es la base del actual diseño sísmico en todo el mundo), el terremoto de ​​San Fernando, California en 1971, la falla de la Represa Teton, Idaho en 1976, el deslizamiento en el puerto de Niza, Francia en 1979, y en 1985 el terremoto de Ciudad de México; que condujo, con la ayuda de modernos métodos de análisis y técnicas experimentales, a una comprensión básica de sus causas y de las medidas que se deben adoptar para evitar situaciones similares en el futuro.

Se desempeñó como consultor en cientos de proyectos en todo el mundo, incluyendo más de 100 grandes represas, más de 20 plantas de energía nuclear, e innumerables edificios importantes e infraestructura de transporte. Su investigación, basada en sólidos principios científicos, condujo a una revisión total de los conceptos y métodos para el diseño geotécnico sísmico, así como la revisión de los códigos de procedimientos de práctica de diseño, y regulaciones en todo el mundo.

Formó parte de un equipo internacional llamado por el gobierno de Egipto, bajo el patrocinio de la Agencia para el Desarrollo Internacional, para estudiar la presa de Asuán en Egipto, donde después de los terremotos se hicieron preguntas sobre su resistencia sísmica. Allí, tuvo la seguridad de millones de personas prácticamente en sus manos. También se desempeñó como consultor de la represa Tarbela en Pakistán, la presa de Oroville en California y el Proyecto Alaska Pipe-Line.

En 1972 anunció que si el terremoto de San Fernando hubiera sucedido un año antes (el 9 de febrero de 1970, en lugar del 9 de febrero de 1971), la presa más baja en altura del Van Norman Reservoir se habría roto y enviado 6 millones de galones de agua en cascada sobre 80,000 personas que vivían bajo ésta. Había estudiado la mecánica de suelos de la zona y la cantidad de agua (menos en el momento del sismo) en el depósito antes de llegar a esa conclusión.

En una entrevista de 1985 con United Press International, se le preguntó si los expertos en sísmica deben revelar sus hallazgos o tratar de predecir el futuro, y él recordó una vez cuando vivía en Berkeley, directamente sobre la falla de Hayward. Cerca de allí, recordó, vivía una pareja de ancianos cuyo patrimonio era exclusivamente su casa. ¿Debía advertirles del posible desastre? Él decidió no hacerlo y marido y mujer vivieron sin la preocupación adicional.

Seed, sin embargo, se mudó de allí.

Honores y Premios

Seed recibió numerosos premios y honores durante su carrera. Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 1970 y de la Academia Nacional de Ciencias en 1986. Recibió la Medalla Nacional de la Ciencia, la más alta distinción científica de la nación, de parte del presidente Reagan en 1987. La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles le concedió más premios que a cualquier otro ingeniero en la historia de la sociedad, entre ellos dos Medallas Norman, tres Medallas James J.R. Croes, cuatro Premios Thomas A. Middlebrooks, y el premio Thomas Fitch Rowland, el premio Wellington, el premio Walter A. Huber a la Investigación, y el premio Karl Terzaghi. Fue elegido miembro honorario de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles en 1985, miembro de honor en el Instituto de Investigación de Ingeniería Sísmica en 1988. Fue galardonado con premio de Enseñanza Distinguida y como Profesor de Investigación de Facultad de la Universidad de California en 1986. Fue conferencista de la cátedra Karl von Terzaghi y de la Conferencia Rankine entre muchas cátedras, de muchas sociedades profesionales. En 1993, la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles estableció la Medalla H. Bolton Seed en su honor.

Bibliografía Seleccionada

1957
Con L. C. Reese. The action of soil along friction piles. Trans. Am. Soc. Civ. Eng. 122:731-54.
Con C. K. Chan. Thixotropic characteristics of compacted clays. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 83(SM4)
1960
Con J. K. Mitchell and C. K. Chan. The strength of compacted cohesive soils. American Society of Civil Engineers Research Conference on Shear Strength of Cohesive Soils. University of Colorado, Denver:877-964.
1966
Con J. M. Duncan. Anisotropy and stress reorientation in clay. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 92(SM5):21-50.
Con K. L. Lee. Liquefaction of saturated sands during cyclic loading. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 92(6):105-34.
1967
Con I. M. Idriss. Analysis of soil liquefaction: Niigata earthquake. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 93(SM3):83-108.
Con H. A. Sultan. Stability of sloping core earth dams; stability analyses for a sloping core embankment. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 93(SM4):69-83.
Con K. L. Lee. Drained strength characteristics of sands. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 93(SM6):117-41.
Con K. L. Lee. Undrained strength characteristics of cohesionless soils. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 93(SM6):333-60.
1968
The Fourth Terzaghi Lecture: Landslides during earthquake due to liquefaction. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 94(SM5):1055-1122.
1970
Con I. M. Idriss. Soil moduli and damping factors for dynamic response analyses. Report No. EERC 70-10. Earthquake Engineering Research Center, University of California at Berkeley.
1971
Con I. M. Idriss. Influence of soil conditions on building damage potential during earthquakes. J. Struc. Div. ASCE 97(ST2):639-63.
Con I. M. Idriss. Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 97(SM9):1249-73.
1972
Con otros. Soil conditions and building damage in the 1967 Caracas earthquake. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 98(SM8):787-806.
1975
Con otros. The slides in the San Fernando dams during the earthquake of February 9, 1971. J. Geotech. Eng. Div. ASCE 101(GT7):651-88.
1977
Con J. R. Booker. Stabilization of potentially liquefiable sand deposits. J. Geotech. Eng. Div. ASCE 103(GT7):757-68.
1978
Con F. I. Makdisi. Simplified procedure for estimating dam and embankment earthquake-induced deformations. J. Geotech. Eng. Div. ASCE 104(GT7):849-67.
1979
Considerations in the earthquake-resistant design of earth and rockfill dams. 19th Rankine lecture of the British Geotechnical Society, Geotechnique 29(3):215-63.
Con F. I. Makdisi. Simplified procedure for evaluating embankment response. J. Geotech. Eng. Div. ASCE 105(GT12):1427-34.
1983
Con I. Arango and I. M. Idriss. Evaluation of liquefaction potential using field performance data. J. Geotech. Eng. Div. ASCE 109(3):458-82.
1986
Con R. W. Clough and O. C. Zienkiewicz. Earthquake analysis procedures for dams: State of the art. Intl. Com. on Large Dams, Bul. 52.
1987
Influence of local soil conditions on ground motions and building damage during earthquakes. Eighth Nabor Carillo Lecture. Sociedad Mexicana de Mexica de Suelos, A.C.
Design problems in soil liquefaction. J. Geotech. Eng. Div. ASCE 112(8):827-45.
Con K. Tokimatsu. Evaluation of settlements in sands due to earthquake shaking. J. Geotech. Eng. Div. ASCE 113(8):861-78.
1988
Con otros. The landslide at the port of Nice on October 16, 1979. Report No. UCB/EERC-88/10.

Fue profesor del Imperial College de la Universidad de Londres, donde introdujo la enseñanza de la mecánica de suelos. Fue presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y Fundaciones. Sus contribuciones han discurrido sobre presiones efectivas, capacidad de carga y estabilidad de taludes.

Nacido en 1914 en Northampton y fallecido en Londres en 2001, es el único hijo de Alec y Beatrice Skempton, fue educado en Northampton Grammar School. Se fue a estudiar Ingeniería Civil en el City & Guilds College, y luego asistió al Imperial College de Londres. Allí desarrolló un interés en la geología y la investigación.

A continuación, comenzó la investigación en concreto. Sin embargo, se le ofreció un empleo en la sección de concreto de la Building Research Station en Garston, Hertfordshire. La oportunidad de investigar percibiendo un salario era entonces rara. Tomó una Maestría en Ciencias para investigación y se trasladó en 1936. Una sección de mecánica de suelos acababa de ser creada en Garston, dirigida por Leonard Cooling. Atraído por la nueva área, Skempton se transfirió para trabajar con Cooling.

Siguió un período muy activo en el que se desarrolló la nueva sección y se probó y ensayó en numerosas aplicaciones de campo. De particular interés fue el trabajo realizado sobre el colapso del terraplén del embalse de Chingford en el norte de Londres, durante su construcción en 1937. Fue construido más rápido de lo que era usual, sin permitir suficiente tiempo para la consolidación y el aumento en la resistencia de la fundación en arcilla blanda. Karl Terzaghi fue contratado por el contratista para dar una segunda opinión. Estuvo de acuerdo con la conclusiones del joven Skempton. Una relación de amistad involucrando respeto mutuo se desarrolló.

Skempton se casó con Mary (conocida como Nancy) Wood, una graduada del Royal College of Arts, en 1940, ella iba a ser su compañía constante y apoyo hasta su muerte en 1993.

En 1945 fue invitado a dar unas conferencias sobre Mecánica de Suelos en el City & Guilds College por Sutton Pippard, jefe del departamento de Ingeniería Civil. En 1946 se incorporó a la universidad a tiempo completo. Diez años después su grupo de mecánica de suelos había ganado fama internacional. Un curso de posgrado de un año de duración, se estableció en 1950. Skempton había reunido un grupo de personal muy talentoso, que se animó a perseguir una amplia gama de intereses. El tema dominante fue la observación y la solución de problemas de ingeniería reales.

En ese momento Skempton era consultado sobre problemas de orden práctico, a razón de uno por mes. El informe sobre cada uno de ellos era meticulosamente encuadernado por Nancy, que era, entre otras cosas, una encuadernadora profesional.

El grupo aún permanece, quizás debido a los principios con los que se creó. En 1957 Skempton se convirtió en el segundo presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y de Ingeniería de Fundaciones, sucediendo a Terzaghi. Se convirtió en Profesor de Mecánica de Suelos en 1955 y jefe del Departamento de Ingeniería Civil en 1957. Fue elegido Miembro (Fellow) de la Royal Society en 1961 y Miembro Fundador de la Academia Real de Ingeniería en 1976.

Skempton enfrentó toda la gama de problemas de ingeniería. Su síntesis de la ingeniería y la geología era particularmente notable. Hizo contribuciones a la geología, particularmente a la geología del Cuaternario, tan

importante para su interés en la estabilidad de los taludes naturales. A medida que avanzaba el proyecto de autopistas, participó en los deslizamientos de la carretera de circunvalación Sevenoaks, la M6 y la M4, que retrasaban o amenazaban con retrasar la finalización de estas nuevas carreteras. La investigación de estos movimientos en masa involucró el pre-corte de arcillas plásticas rígidas por congelamiento Cuaternario del suelo. El deslizamiento en la Autopista M6, se produjo contemporáneamente a la construcción del gran terraplén de la Represa en Mangla en Pakistán. Superficies similares de cizallamiento se encontraron en la cimentación. Skempton estudió el problema y recomendó medidas correctivas.

En 1984 el gran dique de contención de terraplén de la Represa en Carsington, en Derbyshire, desarrolló un deslizamiento justo antes de su finalización. Skempton fue contratado por el propietario, la Severn Trent Water, para dirigir las investigaciones sobre la falla. Éstas demostraron el importante papel de la geología del Cuaternario y de la falla progresiva en arcillas plásticas, lo que hizo el terraplén mucho menos seguro de lo que se pensaba por sus diseñadores.

El tercer ámbito en el que Skempton trabajó era la historia de la ingeniería. Fue Presidente de la Newcomen Society para el Estudio de la Historia de la Ingeniería y Tecnología de 1977 a 1979 y escribió muchos artículos. Jugó un papel importante en el desarrollo de los intereses de la Institución de Ingenieros Civiles, en la preservación de su propia historia, ayudando a cambiar una organización que echaba a la basura los libros antiguos cuando necesitaba más espacio, a una con un sistema de archivo activo y que publica libros sobre la historia de la ingeniería. Por lo general, hizo un gran trabajo de investigación bibliográfica por sí mismo, produciendo, por ejemplo, los Primeros Informes y Mapas Impresos (1665-1850) en la Biblioteca de la Institución de Ingenieros Civiles (1977).

Su gran amor fuera ingeniería era la música clásica, y se convirtió en un flautista competente en la vida adulta para mejorar este disfrute. Él y Nancy eran entusiastas jugadores de croquet y miembros activos del Hurlingham Club durante muchos años.

Skempton fue un hombre excepcional, un líder para ejemplo, sin exhorto, un académico singular que consideraba la investigación como su primera prioridad, un estudiante cuyo enfoque requería íntima asociación con la práctica de la ingeniería y las reales en el campo, un gran pensador cuyos intereses múltiples reforzaron y se refrescaron unos a otros a través de una larga y activa carrera, un ingeniero que nunca pretendió ser inteligente, pero que tenía la costumbre notable de tener razón. Como profesor siempre discutía con sus alumnos como un igual, pero a los que habían preparado sus argumentos inadecuadamente les daba problemas, independientemente de su edad. Sus propios hábitos de trabajo eran meticulosos, y él no aceptaba nada hasta que hubiera ensamblado, trazado y analizado los datos por sí mismo, formado sus propias conclusiones y escrito en su elegante y muy afilada prosa.

Fue uno de los más influyentes ingenieros civiles británicos del siglo XX . Fundó la primera escuela del Reino Unido de la mecánica de suelos en el departamento de ingeniería civil. También actuó como consultor en proyectos de ingeniería civil en todo el mundo, quizás el más importante es la presa de Mangla en Pakistán, y desempeñó un papel clave en la investigación a raíz del colapso de la presa Carsington.

Así como sus inmensas contribuciones científicas y profesionales a la ingeniería civil, el Profesor Skempton es el principal historiador de la geotecnia. Escribió muchos artículos y libros, y debido a su inspiración y liderazgo, el tema ahora recibe la atención que merece con fuertes vínculos históricos en las instituciones de Ingenieros Civiles y de Ingenieros Estructurales. 

En 1945 fue invitado a dar conferencias sobre Mecánica del Suelo en el City & Guilds College por parte del Dr. Sutton Pippard, jefe del departamento de Ingeniería Civil. En 1946 se incorporó a la universidad a tiempo completo. En 10 años de enseñanza, su grupo de la mecánica del suelo adquirió fama internacional. Un año de curso de postgrado de enseñanza fue creado en 1950.

En 1957 se convirtió en el segundo Presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica del Suelo y la Fundación de Ingeniería, logrando el premio Terzaghi. Se convirtió en profesor de Mecánica del Suelo en 1955 y jefe del departamento de Ingeniería Civil en 1957. Fue elegido miembro de la Royal Society en 1961 y miembro fundador de la Real Academia de Ingeniería en 1976.

Su síntesis de la ingeniería y la geología es particularmente notable. Hizo contribuciones a la geología en sí, en particular, la geología del Cuaternario, tan importante para su interés en la estabilidad de laderas naturales.

Ir a la Biografía detallada de Alec Westley Skempton

George F. Sowers

Nació el 23 de septiembre de 1921 y falleció el 23 de octubre de 1996 en los Estados Unidos. Fue vicepresidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos. Publicó mas de 130 documentos relacionados con la mecánica de suelos, que hoy en día se utilizan en los programas de ingeniería civil en los EE.UU. George F. Sowers, profesor del Instituto Georgia Tech y Presidente del Grupo Law de Empresas Consultoras, fue un destacado profesor y consultor durante 50 años. De los proyectos de represas en la India a sumideros cercanos al campus del Georgia Tech, Sowers fue uno de los expertos en ingeniería geotécnica más buscados.

Durante su carrera Sowers escribió más de 130 artículos técnicos y 8 libros, incluyendo el ampliamente conocido 'Introductory Soil Mechanics And Foundations'. George Sowers nació en Cleveland, Ohio en 1921. Siguiendo los pasos de su padre el ingeniero George B. Sowers (quien se especializó en diseño de fundaciones diseño de puertos y construcción pesada, y por ello el jóven George desde muy niño acompañaba a su padre en inspección de túneles, elaborando mapas geológicos y observando cimentaciones), recibió su título en ingeniería civil de la Case Western Reserve University en 1942. Durante sus estudios, trabajó a tiempo parcial como asistente de ingeniería de la firma de consultoría de su padre, en la construcción de puertos en Ohio y brevemente como ingeniero asistente en hidráulica de la Tennessee Valley Authority, en Knowville Tennessee, donde conoció y se casó con una compañera hidróloga llamada Frances Adair Lott, de Greenwood, Mississippi.

En 1944 entró al servicio militar y sirvió como instructor en Mantenimiento Electrónico para la Marina de los EE.UU. Éste fue su entrenamiento formal en la enseñanza. Después de la Armada, Sowers se convirtió en estudiante de Karl Terzaghi y Casagrande Arthur en la Universidad de Harvard, donde completó su maestría en ingeniería civil en 1947. Habiendo sido educado por estas autoridades de primera clase en el campo de la mecánica de suelos, las habilidades Sowers fueron reclutadas por universidades y empresas de ingeniería por igual. Finalmente acordaron una posición conjunta en el Instituto de Tecnología de Georgia y la compañía consultora en ingeniería Thomas C. Law.

Durante los siguientes 50 años, Sowers encontró éxito en éstas dos carreras: como profesor regente de Ingeniería Civil de Georgia Tech y Vicepresidente, Vicepresidente Senior y Presidente de la Junta en la firma consultora Law. Fue un ingeniero profesional registrado en diez estados y un geólogo matriculado en el Estado de Georgia.

George, el fundador Thomas C. Law, y el entonces presidente George Nelson vertieron sus corazones y mentes en la construcción de la empresa. Una y otra vez, a veces con grandes sacrificios, reinvirtieron las ganancias en el negocio, en lugar de gastar el fruto de su considerable trabajo. Durante los siguientes 50 años, Law pasó de ser un grupo de empleados que trabajaban en el sótano de una librería, a ser un líder mundial en una amplia gama de disciplinas de ingeniería y científicas. George, con su conocimiento, energía y trabajo ético, fue parte integral del éxito de la compañía.

El trabajo de consultoría de George, generalmente involucró la evaluación de sitios, para determinar la causa de una falla estructural, o para proporcionar los datos necesarios para diseñar y construir estructuras apropiadas para la propiedad. Estaba constantemente comparando las propiedades de un sitio con su "base de datos mental" de conocimientos geológicos y de ingeniería. "George se acercó a cada proyecto como si estuviera resolviendo un misterio", dice David Alcott. "Básicamente, le gustaba resolver problemas, y él los resolvía en términos de geología".

Gran parte de la consultoría de George fue en el sudeste de Asia y en el sureste de Estados Unidos, trabajando en represas. Pasó un tiempo considerable de consultoría en América del Sur y Central, sobre todo en la Carretera Panamericana y otros proyectos de transporte. También es bien conocido por su trabajo con el terreno de piedra caliza en el Caribe y los EE.UU., especialmente Puerto Rico y Florida. En la década de 1970s, George trabajó también en la evaluación de los sitios propuestos para las centrales nucleares. Las consideraciones principales eran la geología y la actividad sísmica de los sitios, porque la estabilidad y la propensión hacia los terremotos eran de gran preocupación.

Portada del clásico libro de Sowers
Como profesor y consultor, Sowers era un narrador talentoso, y podía exponer una serie de estudios de casos, ejemplos prácticos y el aprendizaje empírico que eran pertinentes para la Ingeniería Geotécnica. Tenía la habilidad de dar vida a temas mundanos, y en 1971 fue distinguido como el profesor del año del Georgia Tech. Además, su libro de texto, Mecánica de Suelos y Fundaciones Introductoria, se convirtió en material de lectura estándar para una generación de ingenieros civiles.

Su experiencia se extendió mucho más allá del aula, y se hizo internacionalmente conocido por su conocimiento de la ingeniería de presas rellenas de tierra y roca, ingeniería vial, y la construcción de edificios sobre sumideros naturales (en calizas solubles). También fue un pionero como perito para pleitos de construcción. George Sowers participó en el liderazgo de muchas sociedades profesionales, entre ellos como Presidente de la División de Ingeniería Geotécnica de ASCE, Presidente del capítulo Georgia de la ASCE, y Vicepresidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones.

Durante su último año de vida luchando contra el cáncer, George trabajó fervientemente en completar su última contribución técnica titulada Building on Sinkholes: Design and Construction of Foundations in Karst Terrain (1996), disponible en la ASCE. George falleció en 1996.

Imagen de un sumidero -sinkhole- del libro de Sowers en 1996

Bibliografía Seleccionada

1948 Discussion of classification and identification of soils: ASCE Transactions, v. 113.
1953 Discussion on methods for making highway soil surveys: ASCE Transactions, v. 118A.
—— Application of geophysical exploration: AIME Transactions, Mining Engineering, August.
1961 Earth and rockfill dam engineering: Bombay, Asia Publishing House.
1954 Soil problems in the southern Piedmont regions: ASCE Proceedings, v. 80, March.
1956 Foundation investigation for industrial sites: Industrial Development, v. 3, no. 5, September, p. 7–14.
1957 Trench excavation: Bulletin of Construction Safety Association of Ontario, Canada, September.
1961 Use and misuse of earth dams: Consulting Engineer, July.
1964 Excavation failures and their prevention: Construction, March, p. 28.
1973 Remote sensing for water resources: Civil Engineering, no. 2, p. 35–42.
1974 Engineering approach to responsibility for unexpected problems in foundations: ASCE, Boston Society of Civil Engineers Section, Journal, v. 61, no. 4, October, p. 201–223.
1975 Failures in limestones in humid subtropics: ASCE, Geotechnical Engineering Division, Journal, v. 101, no. GT8, August, p. 771–787.
—— Engineering properties of Georgia soils: Georgia Geologic Survey Bulletin 60.
1977 Dam failure at Toccoa Falls: USCOLD Newsletter, no. 54, November, p. 13–16.
1978 Reconnaissance report on the failure of Kelly Barnes Lake Dam, Toccoa Falls, Georgia: Washington, D.C., National Academy of Sciences, Committee on Natural Disasters.
1979 Introductory soil mechanics and foundations: Geotechnical engineering [fourth edition]: New York, Macmillan.
—— (with Carter, R. B.) Paracti rockslide, Bolivia, in Voight, B., ed., Rockslides and avalanches, Volume 2: Engineering sites: New York, Elsevier.
1981 Lost-ground subsidences in two shallow tunnels, in Resendiz, D., and Romo, M. P., eds., Soft-ground tunneling failures and displacements: Rotterdam, Netherlands, A. A. Balkema
—— There were giants on the earth in those days: ASCE, Geotechnical Engineering Division, Journal, v. 107, no. GT4, April.
1983 Residual soils of Piedmont and Blue Ridge: Transportation Research Record 919, p. 10–16. 1984 (with Akins, K. P. ) Tunneling under a building with thin rock cover: ASCE, Geotechnical Engineering Division Journal, v. 110, no. 3, p. 311–318.
—— Ancient earthworks: Geotechnical News, v. 2, no. 4, December.
1986 Correction and protection in limestone terrain: Environmental Geologic Water Science, v. 8, nos. 1/2, p. 77–82.
1988 Foundation problems in residual soils, in Proceedings, Conference on Engineering Problems of Regional Soils: Beijing, International Academic Publishers.
1992 (with Schuster, Robert L.) Volcanic debris, avalanche, and lahar deposits, in Proceedings of the Twelfth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Rio de Janeiro, 1989, Volume 4: Rotterdam, Netherlands, A. A. Balkema, p. 2453–2461.
1994 Geotechnical issues in site selection and project development: Association of Engineering Geologists Bulletin, v. 31, no. 2, p. 209–216.


Donald Wood Taylor

En su libro de 1948, Donald Taylor reconoció que la interconexión y la dilatación de las partículas densamente empaquetadas contribuía a la resistencia pico de un suelo. Las interrelaciones entre el comportamiento de cambio de volumen (dilatación,contracción, y la consolidación) y el comportamiento al cortante estaban conectadas por la teoría de la plasticidad, utilizando la mecánica de suelos del estado crítico propuesta por Roscoe, Schofield, y Wroth, con la publicación de "On the Yielding of Soils" en 1958 . La mecánica de suelos del Estado Crítico es la base para muchos modelos constitutivos contemporáneos avanzados, que describen el comportamiento del suelo.

Nació en Worcester, Massachusetts, en 1900 y murió en Arlington, Massachusetts, en 1955. En 1922 se graduó de la Academia de Worcester, en la costa de Estados Unidos y trabajó en el Departamento de Servicio Geodésico y en la New England Power Association durante nueve años, después enseño en el  Departamento de Ingeniería Civil del Instituto de Tecnología de Massachusetts, hasta su muerte.

Participó activamente en la Sociedad de Ingenieros Civiles de Boston, donde fue su presidente, y la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. De 1948 a 1953, ocupó el cargo de secretario de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos Cimentaciones.

Su contribución incluye estudios sobre el problema de la consolidación en la arcilla, la resistencia al corte y dilatancia de las arenas, y la estabilidad de taludes. Su artículo titulado "Estabilidad de taludes" recibió el máximo galardón de la Boston Society of Civil Engineers - el Premio Desmond Fitzgerald. Escribió el libro de texto "Principios básicos de mecánica de suelos", que ha sido ampliamente utilizado, y es un clásico de la mecánica de suelos.

Aleksandar Sedmak Vesic


A. S. Vesic en la Biblioteca de la Universidad de Duke
Nacio en Yugoslavia en 1924 y falleció el 3 de mayo de 1982 en los Estados Unidos. Fue Decano de la Escuela Pratt de Ingeniería de la Universidad de Duke desde 1974 hasta su muerte en 1982. Hizo muchas contribuciones a la ingeniería civil, especialmente en el ámbito de la ingeniería geotécnica. Gran parte de su trabajo se centró en la distribución de esfuerzos derivada de las cargas en los suelos.

Vida

Vesic nació en Yugoslavia en 1924 y recibió su doctorado de la Universidad de Belgrado. Se casó poco después con la ingeniera Milena Sedmak, y pasó la primera parte de su carrera como docente en el Instituto Geotécnico de Bélgica en Ghent, Bélgica. De allí se trasladó al Georgia Tech en 1958, en Atlanta, y luego a la Universidad de Duke en 1963, donde aceptó ser profesor de tiempo completo y en donde, en 1965 creó un gran simposio en ingeniería de fundaciones, al que asitió todo el que era 'alguien' en la Mecánica de Suelos de la época. Continuó enseñando en la Escuela Pratt de Ingeniería  hasta su muerte en 1982. Su esposa siguió continuamente activa en la comunidad de ingeniería, hasta su muerte en 2007.

Carrera

A.S. Vesic y Robert Koerner en la Universidad de Duke, 1966
En el Instituto Técnico Belga, Vesic desarrolló un trabajo pionero en los campos de la capacidad de carga en geotecnia, y en las vigas sobre subrasantes totalmente elásticas. Desde allí, su obra revolucionó el análisis de la capacidad de soporte de pilas. En la Universidad de Duke, su trabajo sobre excavaciones con explosivos, convirtió el campo en una ciencia confiable y predecible.


Vesic, continuamente se esforzó por profundizar en el estudio de la ingeniería, publicando y contribuyendo en muchos artículos y libros dirigidos hacia la educación de los estudiantes de ingeniería en el estándar de los  principios y técnicas de la ingeniería geotécnica. Por su dedicación a la Universidad de Duke, y más específicamente a la Escuela Pratt de Ingeniería, la escuela bautizó a la jefatura del departamento de ingeniería civil, como el profesorado Aleksandar S. Vesic.

Para honrarlo aún más, la biblioteca técnica, de matemáticas, y ciencias, pasó a llamarse Biblioteca Vesic en 1982, poco después de su muerte. Esta biblioteca llevó su nombre hasta su cierre en 2008.

Investigación y Contribuciones a la Ingeniería

Vesic hizo muchas contribuciones al campo de la mecánica de suelos, escribiendo numerosos artículos y libros sobre cimentaciones sobre pilotes y cimentaciones profundas, cargas en fundaciones superficiales, cohesión y estudios del fondo oceánico. 

Modos de falla por capacidad portante. (a) Falla general. (b) Falla local. (c) Falla por punzonamiento

Su investigación encontró que muchos de los cálculos utilizados para determinar la relación entre la capacidad de carga, y el ángulo de fricción del suelo, eran inexactos a elevados ángulos de fricción. A través de su investigación encontró que el ángulo real de falla es más pequeño que el predicho por los modelos existentes. Esto hace que esos modelos sean excesivamente conservadores y pueden limitar las envolventes máximas de diseño o añadir costos innecesarios a un proyecto.

Gran parte de su investigación también apuntó más hacia la aplicación de ingeniería hacia materiales de construcción reales. Vesic, continuamente investigó superficies de carretera de material rígido (concreto), así como pavimentos flexibles (asfalto). Esta investigación se centró principalmente en que tan bien, las sobrecargas son transferidas desde la superficie de la carretera, a través de las diversas capas de base, al subsuelo. A partir de ahí, desarrolló ideas de cómo estas cargas pueden ser soportadas por los suelos existentes. Gran parte de su trabajo, fue utilizado en las técnicas de construcción y mantenimiento empleadas por los diseñadores del Sistema Americano de Autopistas Interestatales.

Capacidad portante de fundaciones superficiales
Una de sus investigaciones más interesantes, fue sobre el uso de explosivos para propósitos de excavación. Desarrolló teorías, y esencialmente creó la ciencia para determinar cómo se comportarían las cargas explosivas, si ciertos parámetros del suelo eran conocidos. Posteriormente, amplió su trabajo para incluir los dispositivos con tanto potencial explosivo, como los atómicos. Este trabajo permitió explosiones más controladas, aumentando su precisión y reduciendo su tamaño. A partir de esta investigación, las voladuras podrían ocurrir en áreas donde antes era imposible.

Otra gran parte de su investigación, se centró en el comportamiento de los suelos en el fondo del océano. Estos suelos tienden a tener una consistencia plástico o líquida consistencia, lo que hace difícil de predecir su comportamiento. Los primeros modelos subestimaron la fuerza de desprendimiento de objetos incrustados en este tipo de suelos. Vesic centró gran parte de su esfuerzo en comprender cómo la succión de suelos densos y adhesión del suelo alrededor objetos embebidos, se puede atribuir a las cualidades conocidas del material de suelo.

Fue el primer presidente del comité de cimentaciones profundas de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles.

Premios y Distinciones
  • Highway Research Board Award 1969
  • Thomas A. Middlebrooks Award, ASCE 1974
  • Distinguished Service Award, Duke University
Principales Libros y Artículos
  • Design of Pile Foundations, Transportation Research Board, 1977.
  • A Study of Bearing Capacity of Deep Foundations, Georgia Institute of Technology, 1967.
  • Analysis of Structural Behavior of AASHO Road Test Rigid Pavements, Highway Research Board, 1970.
  • Theoretical Analysis of Structural Behavior of Road Test Flexible Pavements, Highway Research Board, 1964.
  • Breakout Resistance of Objects Embedded in Ocean Bottom, 1969.
  • Quarrying with Nuclear Explosives, 1970.
  • Analysis of Ultimate Loads of Shallow Foundations, 1973.
  • Engineering Properties of Nuclear Craters, Report 6, 1967.
  • Mechanics of Pile-Soil Interaction in Cohesionless Soils, 1975.
  • Bearing Capacity Therory from Experimental Results". Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division 98: 1311-1324. Diciembre. 1972.


Nació el 27 de noviembre de 1914 en el estado de Veracruz (México) y falleció el 16 de febrero del 2010. Realizó sus estudios de secundaria en el Colegio Alemán, y sus estudios de preparatoria en la Escuela Nacional Preparatoria (Colegio de San Ildefonso). Ingresó en 1932 a la entonces Escuela Nacional de Ingenieros de la Universidad Nacional de México, en donde obtuvo el título de Ingeniero Civil en 1939.

Su inquietud por ampliar sus conocimientos le llevó al Instituto Tecnológico de Massachusetts, al que ingresó en 1939 para realizar estudios de posgrado en Ingeniería Civil. En su plan de estudios incluyó la asignatura de Mecánica de Suelos que impartía el Prof. D.W. Taylor, asignatura por la cual después sentiría una poderosa atracción. En 1940 obtuvo el grado de Maestría, con una tesis sobre fotoelasticidad.

El conocimiento que adquirió en los Estados Unidos lo aplicó en beneficio de nuestro país cuando al regresar entró a trabajar a la Comisión Nacional de Irrigación, además destinó parte de su tiempo a brindar servicios de ingeniero consultor.

En 1942, por recomendación del profesor Taylor, conoció al Prof. Karl Von Terzaghi, con quien tuvo la oportunidad de colaborar en la investigación de la estabilidad de las cortinas de relleno hidráulico del Sistema Hidráulico Necaxa. Así que tuvo que pasar tres meses en la oficina del Dr. Terzaghi, en la Universidad de Harvard para realizar la planeación de la investigación y, posteriormente, residió varios más en el sitio de la presa.

Esto fue el inicio de una gran amistad entre los doctores Zeevaert y Terzaghi, de la que obtuvo valiosas enseñanzas. Por este motivo, la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos le pidió hacer la semblanza del Prof. Terzaghi en 1983 con motivo del centenario de su nacimiento.

Su constante superación y la relación con el Prof. Terzaghi hicieron que éste lo invitará, en 1947, a colaborar con él en la Universidad de Illinois, en problemas especiales de mecánica de suelos, donde tuvo el nombramiento de investigador visitante. Dos años después obtuvo el grado de Doctor en Filosofía en dicha Universidad con la tesis "Investigación de las propiedades mecánicas de la arcilla lacustre volcánica de la ciudad de México".

Junto con un grupo de destacados especialistas fundó la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos en 1954, de la cual fue su primer presidente, cargo en el que permaneció hasta 1968. Su prestigio internacional fue patente al haberle nombrado la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos, Vicepresidente por Norteamérica, durante el período 1961-1965.

Su amplia experiencia dentro de la actividad docente la inició en 1941, fue el primer profesor de mecánica de suelos e ingeniería de cimentaciones en la Facultad de Ingeniería de la UNAM, labor que desempeñó hasta 1974, año en el que lo conocí personalmente y lo invité a colaborar en la Sección de Mecánica de Suelos de la División de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingeniería para que impartiera la asignatura de Cimentaciones, lo que dio origen a la cátedra de Cimentaciones, y a los seminarios de Cimentaciones superficiales y de Cimentaciones profundas, cursos que son sinónimo de excelencia y motivo de orgullo para la DEPFI.

Contribuyó en la elaboración de otros libros publicados en el extranjero, entre los que destacan: el volumen en honor del Prof. Nathan M. Newmark; el libro en honor del Prof. De Beer y, el más reciente, el Ground Engineer's Reference Book, editado en Inglaterra.

http://jfjpm-genie-civil.blogspot.com/2010/05/nathan-newmark-1910-1981-un-leader-en.html
Como reconocimiento a su labor, en 1986 la Universidad Nacional Autónoma de México lo designó "Profesor Emérito" y en 1989 le otorgó el "Premio Universidad Nacional" en el área de Innovación Tecnológica.

En 1994, el Colegio Alemán le otorgó el Premio "Alexander Von Humboldt" y la medalla "Cum Laude" en el área de Ciencia y Tecnología. El Instituto Politécnico Nacional honró al Dr. Zeevaert, al instituir en 1993 la "Conferencia Leonardo Zeevaert", en la Semana de la Geotecnia.

Una de las aportaciones más importantes del trabajo profesional del Dr. Zeevaert lo constituye la búsqueda de soluciones y métodos de cálculo para diferentes problemas de cimentaciones tanto para solicitaciones estáticas como sísmicas. En el primer aspecto se pueden mencionar los sistemas de cimentación empleados exitosamente en la ciudad de México, basados en los conceptos de cimentaciones compensadas mediante cajones y cimentaciones compensadas con pilotes de fricción, considerando, en este caso, el efecto de la fricción negativa.

Otro tópico de gran interés para el Dr. Zeevaert fue el comportamiento sísmico de cimentaciones y estructuras; sus trabajos de 1947 pueden considerarse pioneros en el tema. Su preocupación por realizar mediciones e incorporar esta información en el diseño sísmico de obras de ingeniería lo llevó a proponer la instalación de dos acelerógrafos de tres componentes, uno de los cuales fue colocado a fines de 1961 en la cimentación de la torre Latinoamericana y el otro en el Alameda Central.

La trascendencia de la propuesta se constató durante los sismos del 11 y 19 de mayo de 1962, ya que se obtuvo por primera vez en México la información instrumental para el cálculo de los espectros de respuesta del centro de la ciudad de México, y que sirvieron de base para formular el Reglamento para Diseño Sísmico del Distrito Federal.


La Torre Latinoamericana tuvo un comportamiento dinámico que se calificó excelente durante el sismo de 1957, por lo que el American Institute for Steel Construction otorgó al Dr. Zeevaert un premio especial después del sismo. Este premio fue el primero que se concedió al edificio más alto localizado fuera de los Estados Unidos, cimentado en un subsuelo de condiciones difíciles y sujeto a sismos intensos. En 1986 The International Iron and Steel Institute le otorgó el premio al diseñador de una estructura de acero de 43 pisos que ha resistido cinco sismos de gran intensidad.

En el diseño de la cimentación de la torre Latinoamericana utilizó un método para calcular los períodos de resonancia del subsuelo, cuya aproximación se verificó en el sismo de 1957. Esto le hizo encontrar la forma de obtener los parámetros que requeriría su procedimiento de cálculo, lo que le impulsó a diseñar en 1965 el péndulo de torsión libre.

Péndulo de Torsión Libre
Como ingeniero le llamaron poderosamente la atención los sedimentos lacustres de la ciudad de México, tanto por el interés de adquirir conocimientos sobre el tema, como por la necesidad de incorporarlos en el análisis y diseño de proyectos en los que el factor de seguridad tenía que ser alto.

Toda la investigación al respecto y su experiencia la ha aplicado en cada una de sus obras, más de 700, entre las que destacan, el edificio de Seguros La Comercial, la Bolsa de Valores de México, el Banco de Comercio, la Embajada Americana, el Puerto de Liverpool, el Hotel María Isabel, etc.

Entre los innumerables proyectos, sin duda su obra más conocida que constituye uno de los símbolos de la ciudad de México y por la que el Dr. Zeevaert siente un gran orgullo y cariño muy particular, es la torre Latinoamericana. Para valorar este magnífico proyecto debe tomarse en cuenta que se realizó hace más de 49 años, cuando el Dr. Zeevaert tenía 36 años de edad.

Con un procedimiento de su invención diseñó dos edificios colgantes; el de la Compañía de Seguros Monterrey y el de Celanese Mexicana. Ha sido consultor de empresas privadas tanto nacionales como extranjeras; asimismo, ha desarrollado importantes funciones como asesor de instituciones del gobierno. Realizó estudios para la expansión y construcción de fábricas e industrias de equipos pesado, acerías, fábricas de papel y silos.

Edificio Celanese
En lo relativo a ingeniería de costas, ha realizado estudios sobre navegación en ríos, acción de oleajes sobre la costa, e hidráulica de lagunas marginales. Para el diseño de un puerto de altura en Acapulco, en la laguna de Tres Palos, realizó importantes estudios sobre la corriente litoral y su acción, y con ello diseñó el canal de entrada. Diseñó el puerto y marina para pequeñas embarcaciones del hotel Las Hadas en Manzanillo, Col., además, de puertos y marinas en el Estero de Punta Banda, Baja California, y en Careyes, Jalisco.

Debido a su brillante trayectoria profesional, en 1987, la American Society of Civil Engineers lo invitó a impartir la Twenty-third Terzaghi Lecture, el doctor ha sido el único mexicano que recibió esta distinción.

La personalidad del Dr. Zeevaert ha dejado una huella indeleble en todos aquellos que han tenido la oportunidad de tratar con él, ya sea como colaboradores en su despacho o como alumnos en la UNAM.

La búsqueda de la solución óptima basada en el conocimiento de la física de los problemas, su seriedad en el ejercicio de la ingeniería, el rigor y disciplina que se impone a sí mismo y que comunica y exige a sus colaboradores en beneficio de los usuarios y de la sociedad, ha hecho que en cada proyecto que ha intervenido sea en si una investigación, razón por la cual puede afirmarse que la escuela Zeevaert ha formado a grande número de profesionales de alta calidad para la ingeniería civil en México.


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2 comentarios:

  1. un post muy interesante; para darle al artículo un poco más de visión histórica estaría bien ordenar las entradas por cronología. Gracias

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    1. Agradezco tan importante comentario, que espero atender a la mayor brevedad.

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