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11
Indice
CARACTERISTICAS O FASES DEL SUELO
CARACTERISTICAS DEL SUELO EN TERRENO
ENSAYES INDICES DE LOS SUELOS
ANALISIS GRANULOMETRICO
LIMITES DE ATTERBERG
EJEMPLO
22
PROPIEDADES INDICESCARACTERISTICAS O FASES DEL SUELO
Los componentes del suelo pueden encontrarse en los tres estados de la materia :
• Aire : Aire, gases orgánicos, vapor de agua• Agua : Agua y sales minerales disueltas• Sólido : Partículas , agentes cementantes ,minerales y materia orgánica
Las propiedades índices permiten la diferenciación de suelos de una misma categoría,condiciones de estado del suelo y comportamiento físico.
Sólido
Aire
Agua W tW w
W s
Va
Vw
Vs
Vv
V t
MasasVolúmenes
PROPIEDADES INDICESCARACTERISTICAS O FASES DEL SUELO
PROPIEDADES INDICES SIMBOLO DEFINICIONPeso unitario natural γ t W t / V tPeso unitario seco γ d W s / V tPeso específico γ s W s / V sGravedad específica Gs γ s / γ wHumedad ( % ) ω Ww /WsIndice de vacíos e Vv /VsPorosidad n Vv / V tGrado de saturación ( % ) S V w / Vv Indice de Densidad o D.R. (emáx - e ) / ( emáx - emín)
Densidad Relativa γ dmax(γd - γdmin)/γd(γ dmax- γ dmin)
33
COMPORTAMIENTODEL SUELO EN
TERRENO
Características de laspartículas del suelo
Características dela masa de suelo
• Forma• Tamaño• Composición mineralógica
• Textura• Estructura• Consistencia• Compacidad• Humedad
CARACTERÍSTICAS DEL SUELOEN TERRENO
TAMAÑO
• Bloques : Fragmentos de roca mayores a 300 mm• Bolones : Fragmentos de roca de 80 ( 3” ) a 300 mm• Gravas : Agregados sin cohesión de 4,76 a 80 mm ( 3” )• Arenas : Partículas de roca sin cohesión de 0,074 a 4,76 mm• Limos : Suelo de grano fino, no plástico de 0,002 a 0,074 mm• Arcillas : Suelo fino cohesivo, plástico de tamaño menor a 0,002
mm .
CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTICULAS DEL SUELO
COMP.MINERALsuelos finos
• Caolinitas• Ilitas• Montmorilonitas
CARACTERÍSTICAS DEL SUELOEN TERRENO
FORMAsuelos granulares
• Angulosa : Resistencia al desplazamientoResistencia al corteLas partículas se trituran con facilidad
• Redondeada : Resistencia a la compresiónBaja resistencia al desplazamientopor vibración
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CARACTERÍSTICAS DEL SUELOEN TERRENO
CARACTERÍSTICAS DE LA MASA DE SUELO
TEXTURA Grado de finura y uniformidad detectado con el tacto
CONSISTENCIAGrado de adherencia y resistencia frente a cargas, propia de los suelos finos. Medida subjetiva expresada mediantelos Límites de Atterberg
Grado de compactación de los suelos no cohesivos.D.R. = γ γ γ γ d máx (γ γ γ γ d - γ γ γ γ d mín ) · 100
γ γ γ γ d ( γ γ γ γ d máx - γ γ γ γ d mín )COMPACIDAD
HUMEDAD Cantidad de agua en los suelos, medida como porcentaje sobre el suelo seco.
ESTRUCTURA• Suelos no cohesivos : e máx => Suelo suelto
e mín => suelo compacto• Suelos cohesivos : Depende de la composición mineral . Puede
ser floculada o dispersa
DR
ENSAYES INDICES DE LOS SUELOS
Objetivo : Destinados a expresar cuantitativamente las características de un suelo. Son parámetros de clasificación de suelos, principalmente, la granulometría y los límites de Atterberg.
Contenidode agua oHumedad
DensidadDensidadRelativa
Gravedad Específica
Límites deAtterberg
Granulometría
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
v = ( 2 γ γ γ γ s - γ γ γ γ w ) · D18 n
n = viscosidad cinemática
2
Determina la distribución por tamaño de las partículas de una muestra ,utilizando una serie de tamices normalizados, siendo la más común la serie ASTM.Se aplica a los suelos granulares y se expresa en porcentaje que pasa respecto a la abertura de malla en forma semilogarítmica.
El suelo bajo la malla n�� ��
200 se analiza por Sedimentación en el Hidrómetro, procedimiento basado en la Ley de Stokes , en que se determina el diámetro de las partículas de acuerdo a su velocidad de caída en un tiempo t . Este es el método Boyoucos.
Indicadores de Graduación :Cc = ( D30 ) Cu = D60D60 * D10 D10
Coeficiente de Curvatura( Regularidad de la curva )
1 < Cc < 3
Coeficiente de uniformidad( Tipo de graduación)Cu > 6 en arenasCu > 4 en gravas
2
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
Tipo de curva : A. Empinada : Suelo uniformeB. Suave : Suelo graduadoC. Con inflexión : Suelo discontinuo o graduación incompleta
Un material bien graduado otorga lassiguientes propiedades al suelo :• Mejor estabilidad• Menor número de huecos• Baja permeabilidad• Baja compresibilidad• Mayor resistencia
A
BC
Designación Tam.abertura3” 75mm2” 50mm
1 1/2” 37,5mm1” 25mm
3/4” 19mm1/4” 9,5mmnº 4 4,75mmnº 8 2,36mm
nº 10 2mmnº 16 1,18mmnº 20 850 µmnº 30 600 µmnº 40 425 µmnº 50 300 µmnº 60 250 µm
nº 100 150 µmnº 140 100 µmnº 200 75 µm
Norma ASTM
66
LIMITES DE ATTERBERG
La consistencia de los suelos cohesivos varía aumentando o disminuyendo la humedad .Se definen en la NCh 179 los límites deAtterberg, los cuales permiten establecer el contenido de agua con el cual se produce el cambio de estado, es decir, miden la consistencia o plasticidad del suelo fino ( bajo malla n
�� ��
40 )
•Límite Líquido ( L.L) : humedad del suelo en el límite entre el estado semilíquido y plástico
•Límite Plástico ( L.P ) : humedad del suelo en el límite entre plástico y semisólido
•Límite de Contracción ( Ls ) : humedad máxima para la cual una reducción de lahumedad no causa variación en el volumen.
Sólido Semisólido Plástico Semilíquido
LC LP LL
CUCHARA DE
CASAGRANDE
77
LIMITES DE ATTERBERGCarta de Plasticidad
Límite Líquido
Indi
ce d
e pl
astic
idad
CL
CH
MH o OH
ML o OL
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
70
60
50
40
30
20
10
Línea ALíne
a U
74
Línea A = 0,73 ( LL - 20 )Línea U = 0,90 ( LL - 8 )
88
LIMITES DE ATTERBERG
• Indice de Consistencia ( IC ) : IC = ( LL - W ) / IP
Si IC < 0,00 Muy blandaSi IC 0,00 - 0,50 BlandaSi IC 0,50 - 0,75 RígidaSi IC 0,75 - 1,00 Muy rígidaSi IC >1,00 Dura
Si IC < 0,00 Muy blandaSi IC 0,00 - 0,50 BlandaSi IC 0,50 - 0,75 RígidaSi IC 0,75 - 1,00 Muy rígidaSi IC >1,00 Dura
• Indice de Plasticidad ( IP ) : Rango de humedad en que el suelo se encuentra en el estado plástico
Ip = LL - LP
- Indice de liquidez o fluidez ( IF ) : Relación agua - plasticidad, relaciona el LL y LP con la humedad del suelo
IF = ( W - LP ) / IPSi IF = 0 => W = LPSi IF = 1 => W = LL
Ejemplo : Propiedades Indice
Problema 1 Una muestra cilíndrica de suelo saturado de 10cm de diámetro, pesa 493 gr y tiene un peso específico de 2,78 T/m3. Si la humedad de saturación es del 35%, calcular la altura de la muestra.
Sol : S = 1 => Vv = Vw = Ww / 1
Gs = Ws / Vs ω = Ww / Ws => Ws * ω= Ww
=> Vt = Vs + Vw = Vs + WwWt = Ww + WsWt = W * Ws + Ws = Ws ( 1 + W )
Ws / ( 1 + W ) = Ws => Ws / Gs = Vs Ws = 365,2 grs
Ww = Wt - WsVt = Vs + Ww = π (d2 * h)/4
H = 3,3 cm
99
Ejemplo : Propiedades IndiceProblema 2Dos zapatas se encuentran fundadas sobre arena con e = 0,64. Después de un sismo, se produce una densificación del terreno . Calcular el asentamiento diferencial entre zapatas.
Sol : V inicial = 6 * área ( Vi )V final = H’ * área ( Vf )
Vi / Vf = 6 / H’ e = Vv / Vs e + 1 = Vv / Vs + 1 = Vt / Vs
=> V = Vs ( e + 1 )
=> 6 / H’ = Vs ( ei + 1 ) / Vs ( ef + 1 ) => H’ = 6 ( 1 + ef ) / ( 1 + ei )
Zapata izquierda : H’ = 5,49 mZapata derecha : H’ = 5,67 m
Diferencia de asentamiento = 0,18 m
6mef = 0,5 ef = 0,55
Roca
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