unam-2014-02

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QUINTODIPLOMADO EN

SEGURIDADESTRUCTURAL

Consideraciones para el Diseñoy la Construcción

Noviembre 2014

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Propiedades de los suelos

Consideraciones para el Diseñoy la Construcción

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Ing. José Antonio Segovia P.

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• Estudios de laboratorio

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Estudios de Laboratorio

Pruebas índice

Pruebas mecánicas

Granulometría

Límites de consistencia

Resistencia al esfuerzo cortante

Compresión triaxial

Deformabilidad

Estudios de laboratorio

Contenido de agua

Densidad de sólidos

Peso volumétrico

Compresión no confinada

Corte directo

Torcómetro

Compresibilidad

Expansividad

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MUESTRAS DE SUELO

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RELACIONES GRAVIMÉTRICAS

FASES DEL SUELO

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VOLÚMENES Y PESOS

• Vm Volumen total de la muestra de suelo• Vs Volumen de la fase sólida• Vv Volumen de vacíos• Vw Volumen de agua• Va Volumen de aire• Wm Peso total de la muestra de suelo• Ws Peso de la fase sólida• Ww Peso del agua• Wa Peso de la fase gaseosa de la muestra = 0

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• Contenido de agua

WsWaw =

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Grado de saturación

v

ww V

VG =

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Densidad de sólidos

00 γ=

γγ

=s

ss

VWSs

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20

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Relación de vacíos

s

vVVe =

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Peso volumétrico del suelo

Peso volumétrico sólidos

Peso volumétrico del agua

Peso volumétrico seco

VmWm

m =γ

VsWs

s =γ

VaWa

a =γ

1−γ=γ−γ=γ mams

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• Granulometrías

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Límites de consistencia

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Estados de consistencia. Límites de plasticidad

1. Estado líquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión.

2. Estado semilíquido, con las propiedades de un fluido viscoso.

3. Estado plástico, en que el suelo se comporta plásticamente.

4. Estado semisólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aún disminuye de volumen al estar sujeto al secado.

5. Estado sólido, en que el volumen del suelo no varía con el secado.

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Límites de consistencia o Límites de Atterberg

• Límite líquido, frontera entre el estado semilíquido y plástico.

• Límite plástico, frontera entre el estado plástico y semisólido.

• Límite de contracción, frontera entre los estados semisólido y sólido.

• Índice de plasticidad.

Ip = Lw - Lp

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Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

SUCS

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Tamaño en mm

2.0 0.2 0.02 0.002 0.0002

Arena gruesa

Arena fina

Limo Arcilla Ultra arcilla

(colides)

Clasificación Internacional

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Clasificación M.I.T

Tamaño en mm

2.0 0.6 0.2 0.06 0.02 0.006 0.002 0.0006

0.0002

Gruesa Media Fina Gruesa Media Fina Gruesa Media Fina(Coloides)

Arena Limo Arcilla

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60

Coeficiente de uniformidad

610

60 >=DDCu

61

Coeficiente de curvatura

311060

230 <=<DDDCc

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SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS

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Permeabilidad

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V = k i

v Velocidad de flujok coeficiente de permieabilidadi Gradiente hidráulico

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Grado de permeabilidad Valor de k (cm/s)Elevada Superior a 10 -1

Media 10 -1 a 10 -3

Baja 10 -3 a 10 -5

Muy baja 10 -5 a 10 -7

Prácticamente impermeable Menor de 10 -7

En la tabla siguiente se dan algunos valores orientativos.

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En la tabla siguiente se dan algunos valores orientativos.

Tipo de formación o sueloValor de k (cm/s)

Depósitos fluviales -

Ródano, en Genissiat Hasta 0.40

Pequeños ríos de los Alpes orientales 0.02 - 0.16

río Missouri 0.02 - 0.20

río Misisipi 0.02 - 0.12

Depósitos glaciares -

Llanura de aluvión 0.05 - 2.00

Esker, Westfield, Mass. 0.01 - 0.13

Delta, Chicopee, Mass. 0.0001 - 0.015

Till morrénico Menor de 0.0001

Depósitos eólicos -

Arena de médano 0.1 - 0.3

Loes1 (+ ó -) 0.001

Tierra loésicas (+ ó -) 0.0001

Depósitos lacustres y marinos (no costeros) -

Arena muy fina uniforme (Ua = 5 - 2)2 0.0001 - 0.0064

"Hígado de Toro"3 0.0001 - 0.0050

"Hígado de Toro"4 0.00001 - 0.0001

Arcilla Menor de 0.0000001

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Labrado de muestras

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Consolidaciones

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Ensaye de consolidación

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Gráfica de compresibilidad

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Módulo de compresibilidad

)1( 0

0

epee

m fv +Δ

−=

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RESISTENCIA AL

EDFUERZO CORTANTE

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100

Penetrómetro de

BolsilloY

Torcómetro o veleta miniatura

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Veleta de laboratorio

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Compresión simple

Compresión no confinada

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Ensayes triaxiales

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Esfuerzo

cortante

Esfuerzo normal

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σ1 Esfuerzo principal mayorσ2 Esfuerzo principal menor

τ = σ1 – σ2 Esfuerzo cortante

ε Deformación unitaria

E Módulo de elasticidad 100xHHΔ

=ε

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Prueba de corte directo

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Columna resonante

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Perfil de suelos

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0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 125 250 375 500

w, %

Prof

undi

dad,

m

W

WL

WP

2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2

Gs

0 4 8 12 16

eo

1 1.1 1.2 1.3 1.4

γm, t/m3

CS

FAS

CD

FAI

DPS

TFA

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Uso de las propiedades índicesY mecánicas

Su Relación con las obras de ingeniería

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σv

σh1

σh2

151

3321 σ+σ+σ

=σoct

Esfuerzo Octaédrico

152223

321

0

vovoct

oct

v

h

k

k

σ+σ=σ

σ+σ+σ=σ

σσ

=

Esfuerzo normal

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Modo de aplicación de cargas

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Compactación

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Comportamiento geotécnico

Consideraciones para el Diseñoy la Construcción

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Valores permisibles

190

• Inclinación visible

ΔH= 100 / (100+3H)

El ΔH máximo es 1%

191Valores permisibles

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Grado del daño Descripción típica de los daños Ancho aproximado de la grieta

mm

1. Muy ligero Grietas muy finas que pueden ser fácilmente reparadas durante la decoración normal. Fracturas ligeras aisladas. Grietas en tabiques sólo visibles de muy cerca

<= 1

2. Ligero Grietas que se pueden rellenar fácilmente. Redecoración requerida. Familias de fracturas ligeras en el interior del edificio. Las grietas son visibles desde el exterior. Puede requerir algún relleno de juntas externas para asegurar la impermeabilidad de la estructura. Puertas y ventanas pueden colgarse ligeramente.

<= 5

3. Moderado Las grietas requieren de abrirse para rellenarse con mortero. Grietas recurrentes pueden requerir de revestimiento. Rellenado de juntas externas. Rejunteo de tabiques y posible remplazo de tabiques. Puertas y ventas se cuelgan. Ruptura de tuberías de servicio. Pérdida de impermeabilidad.

5 a 15 y dependiendo del número

4. Severo Extensivo trabajo de reparación, probable remplazo de muros de cerramiento en puertas y ventanas. Marcos de puertas y ventanas distorsionados, pisos inclinados visiblemente. Muros desplomados o pandeados. Pérdida de capacidad de vigas. Tuberías de servicio dañadas.

15 a 25 y dependiendo del número

5. Muy severo Restructuración completa de la estructura. Pérdida de capacidad de las vigas, muros desplomados que requieren apuntalamiento. Ventanas rotas por distorsión. Peligro de inestabilidad.

> 25 dependiendo del número de grietas

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•Muchas gracias !