Clasificación, Relaciones Volumetricas Y Propiedades Indices De Los Suelos

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

I SEMESTRE 2013ASIGNATURA: GEOTECNIA I

DOCENTE: ING. ELVIN GONZALEZ MEDINA

PROPIEDADES ÍNDICES Y FÍSICAS DE SUELOS

Cuando evaluamos un sitio de construcción el ingeniero geotécnico esencialmente busca responder dos preguntas básicas:

1) Cuál es la aptitud de la formación del sitio para cumplir con la función diseñada.


2) Qué criterios de diseño, basado en las propiedades del suelo existente o modificado, serán usados para la formulación de las opciones de solución factibles.


Esencialmente, el ingeniero geotécnico primero define el problema y entonces analiza posibles soluciones.

Las siguientes son algunas de las preguntas que necesitan respuesta:

1) ¿Cómo será el comportamiento del terreno “in situ”, bajo las condiciones de servicio?


2) ¿Es el suelo sujeto a alteraciones significativas por las condiciones impuestas?

3) ¿Por qué medios se pueden mejorar las características inadecuadas de la formación?

4) ¿Puede ser reemplazada una formación inadecuada por una nueva para convertirla en una alternativa viable?


Las respuestas a estas preguntas están relacionadas con las propiedades físicas o índices del suelo.

Las propiedades de los suelos varían no solamente con el tipo de suelo (cohesivo o sin cohesión), sino también con el arreglo de los granos y el contenido de humedad.

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS

Propiedades de los Granos de suelo

Propiedades de los agregados del suelo


Propiedades Volumétricas y GravimétricasPropiedades Volumétricas y Gravimétricas

TamañoTamaño

FormaForma

Caracterización MineralógicaCaracterización Mineralógica

RugosidadRugosidad

Partículas de suelo

PROPIEDADES DE LOS GRANOS SUELOS

Define como esta el suelosDefine como esta el suelos

Relaciones Gravimétricas y Volumétricas

Es necesario cuantificar las tres fases presentes en Es necesario cuantificar las tres fases presentes en

una masa de suelo (sólida, líquida, gaseosa) y una masa de suelo (sólida, líquida, gaseosa) y

relacionarlas entre sí en términos numéricos.relacionarlas entre sí en términos numéricos.



V

W

SuelodelTotalVolumen

SuelodelTotalPesoUnitariaMasa )(

V

W


SecoSuelodelTotalPesoSecoUnitariaMasa s

d )(

S

W

W

W

SólidoslosdePeso

SueloelenAguadelPesoAguadeContenido )(


V

V


VacíosdeVolumennPorosidad v)(

s

s

s

V

W

AguadelUnitarioPeso

sólidoslosdeVolumen

SecoSuelodelPeso

GEspecíficaGravedad )(

vV

V

vacíosdeVolumen

aguadeVolumensaturacióndeGrado )(


V

V



s

s

s

V

W

AguadelUnitarioPeso


SecoSuelodelPeso


vV

V

vacíosdeVolumen



Deducción Formulas suelos parcialmente saturado

Deducción Formulas suelos saturado

Correlaciones entre y con w, e

Correlaciones entre n y e, grado de saturacion

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS DEDUCCIONES UTILES



Diagrama Unitario

VALORES TÍPICOS DE PESO UNITARIO PARA MINERALES

VALORES TÍPICOS ESPECIFICO RELATIVO

VALORES TÍPICOS DE PESO UNITARIO PARA SUELOS

Tipo de suelo

sat (KN/m3)

d (KN/m3)

Grava 20-22 15-17

Arena 18-20 13-16

Limo 18-20 14-18

Arcilla 16-22 14-21

VALORES TÍPICOS DE PESO UNITARIO PARA SUELOS

VALORES TÍPICOS RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS

Problemas de AplicaciónProblema Cantera - Terraplén: Se necesita construir un Terraplén para una carretera que tiene 6.5 m. de ancho, 0.6 m. de altura y longitud de 12 Km. El terraplén tiene una relación de 1:2 (1 vertical, 2 horizontal).El material de la cantera tiene las siguientes características: m = 1.70 t/m3, w = 15% y Gs = 2.75El material en el Terraplén debe quedar con: w = 16 % y d = 1.65 t/m

Problemas de Aplicación

Condiciones:Capacidad de la volqueta: en peso 12 t, y en volumen 8 m3.Durante el transporte se pierde el 8% del peso y el 10% de la humedad.La eficiencia de la cantera es del 70% (todo el material no es utilizable).El material aumenta su volumen en un 25% al excavar. Un carro tanque tiene una capacidad de transporte de 12 m3

Problemas de Aplicación

Se pide calcular:Sr, n, e y d, en la Cantera.Sr, n, e y d, en el terraplén.Volumen de material que se debe excavar en la cantera, incluyendo pérdidas.El número de viajes de las volquetas.El número de viajes del carro tanque.

Practicas de Laboratorio

NORMAS A EVALUAR EN LABORATORIO GEOTECNIA I

I.N.V. E – 122 – 07 DETERMINACIÓN EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE AGUA

(HUMEDAD) DEL SUELO, ROCA Y MEZCLAS DE SUELO –AGREGADO

I.N.V. E – 123 – 07 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO

I.N.V. E – 124 – 07 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MEDIO DEL HIDRÓMETRO

I.N.V. E – 128 – 07 DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL

I.N.V. E – 136 – 07 DETERMINACIÓN DE LA MASA UNITARIA MÁXIMA Y MÍNIMA PARA EL CÁLCULO DE LA DENSIDAD RELATIVA

I.N.V. E – 142 – 07 RELACIONES DE HUMEDAD – MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELOS (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN)

I.N.V. E – 142 – 07 RELACIONES DE HUMEDAD – MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELOS (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN)

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS





Grava 75mm a 2mm (tamiz #10)

Arena 2mm (tamiz #10) a 0.075mm (tamiz #200)

Limo y Arcilla <0.075mm (tamiz #200)Limo IP<10%Arcilla IP<10%

Tipos de suelos, tamaño promedio del grano y descripción de acuerdo a AASHTO


DESCRIPCIÓN DE LAS PARTÍCULAS

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS (mm)

NORMAS BRITÁNICAS

AASHTO ASTM UNIFICADO

Grava

Arena

Limo

Arcilla

60 –2

2 – 0.06

0.06 – 0.002

< 0.002

75 – 2

2 – 0.05

0.05 – 0.002

< 0.002

>2

2 – 0.075

0.075 – 0.005

< 0.005

75 – 4.75

4.75 – 0.075

< 0.075 Finos

DEFINICIÓN DEL TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS



La composición textural de los suelos de grano grueso es usualmente determinada haciendo pasar el suelo a través de una serie de tamices de varios tamaños, pesando el material retenido en cada tamiz.

Este método es referido como análisis mecánico por tamizado.



TIPOS COMUNES DE TAMICES Y ABERTURA DE MALLAS


DESIGNACIÓNTAMIZ

U.S. STANDARD NORMAS TYLERNORMAS

BRITÁNICAS

PULG. MM PULG. MM PULG. MM

#4

#8

#10

#20

#40

#60

#100

#200

#270

#400

0.187

0.0937

0.0661

0.0331

0.0106

0.0098

0.0059

0.0029

0.0021

0.0015

4.76

2.38

1.68

0.84

0.42

0.25

0.149

0.074

0.053

0.037

0.185

0.093

0.065

0.0328

--

0.0097

0.0058

0.0029

0.0021

0.0015

4.7

2.362

1.651

0.833

--

0.246

0.147

0.074

0.053

0.038

--

0.081

0.0661

--

--

0.0099

0.0060

0.003

--

--

--

2.057

1.676

--

--

0.251

0.152

0.076

--

--



Cantidad mínima a ensayar según en tamaño de las partículas


Materiales más finos que la abertura del tamiz 200, se analizan generalmen-te por el método de sedimentación.

El método más común, es la prueba de hidrómetro, que se basa en el principio de que los granos de diferentes tamaños caen a través de un líquido a diferentes velocidades.



La esencia de este concepto es que una esfera que cae a través de un líquido alcanza una velocidad terminal

expresada por la ley Stokes: , donde s y w son los pesos unitarios de la esfera y el líquido, respectivamente, es la viscosidad del líquido y D es el diámetro de la esfera. La prueba de laboratorio tiene la designación ASTM D-442-63.

18/)( Dv ws


Los resultados del análisis del tamaño de los granos son generalmente representados en la forma de una gráfica.

El peso del agregado, como un porcentaje del peso total, de todos los granos más pequeños que cualquier diámetro dado es ploteado sobre las ordenadas usando una escala aritmética.


El tamaño de las partículas en milímetros es ploteado en las abscisas, en escala logarítmica.





Una indicación de la gradación está dado por el coeficiente de uniformidad atribuido a Allen Hazen, y definido como:

10

60

D

DCu


El coeficiente Allen Hazen expresa la relación del diámetro del 60% del tamaño de las partículas al diámetro del 10% del tamaño de las partículas más finas por peso en la curva granulométrica.


Generalmente los suelos con coeficientes de uniformidad Cu menores que 4, son considerados uniformes.


Otro es el coeficiente de curvatura o de concavidad Cc, algunas veces usado como una medida de la forma de la curva de la distribución del tamaño de los granos.

Es definido como

6010

230

DD

DCc


6010

230

DD

DCc


DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS (ejemplo)

Tamiz Abertura (mm) Peso Retenido (g)

¾ in.3/8 in.No. 4No. 10No. 40No. 100No. 200

19.9.4.2.0.0.0.

1527600425149075

0158308608652224

42

Pan--

8

Una muestra de suelo seco pesando 2000 gramos es sometido a un análisis por tamizado. Los datos obtenidos son como sigue:


Número Tamiz

Abertura Tamiz(mm)

Peso Retenido

(g)

Porcentaje Retenido

Porcentaje Retenido

Acumulado

Porcentaje que pasa

¾ in.3/8 in.No. 4No. 10No. 40No. 100No. 200

19.9.4.2.0.0.0.

1527600425149075

0158308608652224

42

07.9

15.430.432.611.2

2.1

07.9

23.353.786.397.599.6

100 92.1 76.7 46.3 13.7 2.5 0.4

Pan -- 8 0.4 100.0 --

Dibuje la curva de distribución granulo-métrica para el suelo usando papel semi-logarítmico.

Datos del análisis por tamizado:

Peso total de la muestra = 2000 g


› porcentaje retenido en el tamiz de 3/8 pulgadas

› porcentaje retenido en el tamiz No.4 pulgadas

› Entonces, columna (4)

%9.7%100*2000

158

%4.15%100*2000

308

%100*)3(

muestraladetotalPeso

columna


El porcentaje retenido acumulado en cada tamiz es obtenido sumando los porcentajes retenidos en todos los tamices más gruesos. Entonces,

Porcentaje retenido acumulado en el tamiz ¾ pulgadas = 0%


Porcentaje retenido acumulado en el tamiz 3/8 pulgadas = 0.779 = 7.9%

Porcentaje retenido acumulado en el tamiz No. 4 = 7.9 + 15.4 = 23.3%


Porcentaje que pasa a través de cada tamiz es obtenido sustrayendo de 100% en porcentaje retenido acumulado en los tamices. Entonces,

Porcentaje pasando a través del tamiz ¾ pulgadas = 100 – 0 = 100%


Porcentaje pasando a través del tamiz 3/8 pulgadas = 100 – 7.9 = 92.1%

Porcentaje pasando a través del tamiz No.4 = 100 – 23.3 = 76.7%

Entonces, columna (6) = 100% - columna (5)


Note:

El porcentaje retenido en cada tamiz es obtenido dividiendo el peso retenido en cada tamiz por el peso total de la muestra. Entonces,

porcentaje retenido en el tamiz de ¾ pulgadas

%0%100*2000

0


Número Tamiz

Abertura Tamiz(mm)

Peso Retenido

(g)

Porcentaje Retenido

Porcentaje Retenido

Acumulado

Porcentaje que pasa

¾ in.3/8 in.No. 4No. 10No. 40No. 100No. 200

19.9.4.2.0.0.0.

1527600425149075

0158308608652224

42

07.9

15.430.432.611.2

2.1

07.9

23.353.786.397.599.6

100 92.1 76.7 46.3 13.7 2.5 0.4

Pan -- 8 0.4 100.0 --





%0%100*2000

0


•Se va a construir un edificio de oficinas con estacionamiento subterráneo adyacente el ingeniero geotécnico de manera preliminar a solicitado hacer una exploración dos sondeos a 6 metros de profundidad con el fin de establecer algunas características de suelo, como resultado se han obtenido las siguientes muestras :

1)Graficas la Curva, Calcular D10, D30 , D60, CC, CU

TAREA LEER

LEER NORMA INVIAS

I.N.V.E. 106-07

I.N.V.E. 107-07

I.N.V.E. 122-07

I.N.V.E. 123-07

I.N.V.E. 124-07

NSR-10 REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIO SISMO RESISTENTE TITULO H


Forma y Características MineralógicasForma y Características Mineralógicas

RedondeadosRedondeados Laminares o escamosos Laminares o escamosos acicularesaciculares


Forma y Características MineralógicasForma y Características Mineralógicas RedondeadosRedondeados

Angulosidad o redondezAngulosidad o redondez EsfericidadEsfericidad



1111

partículas>Tamiz No 4Partículas<Tamiz No 4 y >Tamiz No 100Partículas<Tamiz No 200




Forma y Características MineralógicasForma y Características Mineralógicas LaminaresLaminares

Esfericidad baja típicamente menor que 0.01Esfericidad baja típicamente menor que 0.01 PlaniformidadPlaniformidad AlargamientoAlargamiento


Forma y Características MineralógicasForma y Características Mineralógicas AcicularesAciculares

AlargadasAlargadas PlaniformidadPlaniformidad Alargamiento E mayor que 100Alargamiento E mayor que 100

Depósitos de coral, arcilla atapulgiticas Depósitos de coral, arcilla atapulgiticas tierra de Florida o tierra de Florida o floridrín, aunque algunas veces se la llamó tierra de Fuller. floridrín, aunque algunas veces se la llamó tierra de Fuller. El último apelativo se empleó también para denominar a El último apelativo se empleó también para denominar a las sepiolitas. Actualmente la atapulgita es llamada las sepiolitas. Actualmente la atapulgita es llamada paligorskitapaligorskita


Forma y Características MineralógicasForma y Características Mineralógicas AcicularesAciculares




RugosidadRugosidad


Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas

Concepto fisicoquímico Capacidad de cambio Doble capa difusa Propiedades físicas tixotropía

Minerales

Minerales

Los filosilicatos secundarios




Concepto fisicoquímico



Doble capa difusa



Capacidad de cambio


Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas Propiedades FísicasPropiedades Físicas

• Partículas solidas• Sustancia absorbida en la

doble capa difusa• Agua libre norma

PROPIEDADES DE LOS GRANOS SUELOS Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas

Tixotropía El ablandamiento de los suelos inalterados se debe probablemente a dos causas

distintas: a) La destrucción del ordenamiento en que están dispuestas las moléculas

de la doble capa difusa. b) La destrucción de la estructura formada por las partículas durante el

proceso de sedimentación.

SUPERFICIE ESPECIFICA


Influencia del tamaño

Influencia de la forma y de las características mineralógicas

Propiedades de los agregados

PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS


GranulometríaSignificativa

Secundario

Cohesivo

No Cohesivo



Correlacionar Granulometría

Permeabilidad

Fricción interna

Cohesivo


Influencia del tamaño No cohesivo

Calidad o idea de propiedades potencial

• Terraplenes• Filtros• Bases• Subbases





Suelos no cohesivos Suelos cohesivos



Suelos no cohesivos

Forma Importancia Secundaria

Redondeada





Suelos no cohesivos


Redondeada

Influencia de la forma y de las características mineralógicas Suelos no cohesivos

Influencia de la forma y de las características mineralógicas Que influencia es decisiva en suelos no cohesivos


Volumen Hueco o de vacios

Densidad Relativa

Dr ESTADO DE COMPACIDAD

< 20 Muy Suelta

20 - 40 Suelta

40 - 60 Semicompacta

60 - 80 Compacta

> 80 Muy Compacta


Suelos no cohesivos

A mayor Dr menor Deformabilidad y mayor resistencia




< 20 Muy Suelta

20 - 40 Suelta


60 - 80 Compacta

> 80 Muy Compacta


Suelos cohesivos

menores que tamiz 200

Medición Directa

Cristalográfica

minerales

Medida indirecta

Balance térmico - Análisis termo diferencialRayos X

Influencia de la forma y de las características mineralógicas Suelos cohesivos

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG

Una característica importante de las arcillas es la plasticidad, cuya magnitud depende de su composición mineralógica y contenido de humedad.


Consistencia es un término frecuentemente usado para describir el grado de firmeza (ej. blanda, media, firme, o dura).



Los límites de Atterberg son un desarrollo empírico pero ampliamente utilizado para establecer y describir la consistencia de un suelo cohesivo.

Los límites son llamados de Atterberg, por ser el primero que introdujo el concepto.


Modificaciones posteriores por Terzaghi y Casagrande, ampliaron su uso a varios tipos de suelos.

La consistencia de un suelo cohesivo es altamente afectado por el contenido de agua.


Un aumento gradual del contenido de agua, por ejemplo, puede transformar una arcilla seca de un estado sólido, a un estado semisólido, a un estado plástico y después, si se incrementa la humedad, en un estado líquido.


Los contenidos de humedad que corresponden a las fronteras de esos estados son conocidos como límite de contracción, límite plástico y límite líquido respectivamente.


El rango de variación de contenidos de humedad en el que la arcilla presenta plasticidad se denomina índice de plasticidad IP o PI y está definido como

IP=WL - WP.

LÍMITES DE ATTERBERG TÍPICOS PARA SUELOS

Tipo de suelo

LL% LP% IP%

Arena - No plástico

No plástico

Limo 30-40 20-25 10-15

Arcilla 40-150 25-50 15-100


El índice de liquidez o consistencia relativa compara la humedad natural de las arcillas con su límite líquido y plástico.

P

P

PL

PL I

WW

WW

WWI

Influencia de la forma y de las características mineralógicas Suelos cohesivos

DESCRIPCIÓN DE LA RESISTENCIA DEL SUELO BASADO EN EL ÍNDICE DE

LIQUIDEZ

Valores de IL

Descripción de la resistencia del suelo

IL<0 Estado semisólido, alta resistencia, brittle (sudden) fractura es esperada

0<IL<1 Estado plástico, resistencia intermedia, suelo se deforma como un material plástico

IL>1 Estado líquido, baja resistencia, el suelo se deforma como un fluido viscoso


Un IL próximo a 100%, indica que la arcilla natural presenta en el campo una consistencia próxima a la que corresponde a su límite líquido; mientras que un

valor de IL próximo a 0%, presenta una consistencia

próxima a la correspondiente a su límite plástico.

RELACION RESISITENCIA A TENSION POR CORTE Y LL

límite líquido mide la cohesión potencial de un suelo

RELACION RESISITENCIA A COMPRESION SIMPLE Y

CONSISTENCIA

Medida cuantitativa de C de suelos inalterados qu no confinada


Skempton (1953) expresó esta relación en forma matemática con el concepto de actividad de la arcilla, definido como:

arcilla % de

IA p


Los valores más bajos de actividad corresponden a la caolinita (0.38), los de ilita son mayores (0.90) y los mas altos corresponden a la montmorilonita(7.20).




Los límites de Atterberg se determinan en el laboratorio sobre material que pasa el tamiz No. 40 (0.425 mm) ASTM D-423-66 para el límite plástico.


La función primordial de estas pruebas es proporcionar bases para clasificar suelos arcillosos.

Límite Líquido: Es un indicativo de la compresibilidad del suelo. Se determina por medio del ensayo de la copa de Casagrande.


Límite Plástico: Es el contenido de agua que presenta un rollito de 3 mm de suelo cuando ocurre el desmoronamiento y agrietamiento por rolado.

Índice Plástico: Es la diferencia entre los valores de los límites de plasticidad:

IP = LL – LP


El Ip es un indicativo de la susceptibilidad del suelo a variaciones volumétricas por acción del agua.

LL e IP son parámetros de clasificación de suelos finos




La línea A, de ecuación IP = 0,73(LL − 20)

VARIACION DE PROPIEDADES DE SUELO CON LA CARTA DE

PLASTICIDAD






DIFERENCIA ENTRE LIMOS Y ARCILLAS


DILATANCIA TENACIDAD RESISTENCIA EN SECO SEDIMENTACIÓN O DISPERSIÓN BRILLO

DIFERENCIA ENTRE LIMOS Y ARCILLAS DILATANCIA Llamada prueba de acudimiento, porque se

coloca una porción muy húmeda en la palma de la mano que al golpearla con la otra mano por debajo, hace que el aguadle suelo aflore y luego pueda desaparecer, ocurriendo rápido en limos o lentamente en arcillas


RESISTENCIA EN SECO

Se toma un espécimen seco del suelo y se golpea con un martillo. En la arcilla la resistencia seca es alta y en el limo la resistencia seca es baja


TENACIDAD

Mide la plasticidad del suelo y se evalúa formando rollitos de 1/8” o (3mm). Si con suelos húmedos los rollitos así no se agrietan ni desintegran, tenemos arcillas; si lo hacen, limos


SEDIMENTACIÓN O DISPERSIÓN

se disgrega el suelo triturándolo para separar los granos; se hace una suspensión en agua y en recipiente de vidrio se mezcla y homogeneiza la mezcla, luego se deja reposar: Así, la arena se deposita en segundos, el limo en minutos y pocas horas, y la arcilla en varias horas e incluso días, quedando turbia el agua


BRILLO

brillo se frota el suelo húmedo en su superficie con una navaja. La superficie brillante indica arcilla

y la superficie color mate, limo


Cuando evaluamos un sitio de construcción el ingeniero geotécnico esencialmente busca responder dos preguntas básicas:

1) Cuál es la aptitud de la formación del sitio para cumplir con la función diseñada.

1) Qué criterios de diseño, basado en las propiedades del suelo existente o modificado, serán usados para la formulación de las opciones de solución factibles.

Esencialmente, el ingeniero geotécnico primero define el problema y entonces analiza posibles soluciones.

Las siguientes son algunas de las preguntas que necesitan respuesta:

1) ¿Cómo será el comportamiento del terreno “in situ”, bajo las condiciones de servicio?

1) ¿Es el suelo sujeto a alteraciones significativas por las condiciones impuestas?

2) ¿Por qué medios se pueden mejorar las características inadecuadas de la formación?

3) ¿Puede ser reemplazada una formación inadecuada por una nueva para convertirla en una alternativa viable?

Las respuestas a estas preguntas están relacionadas con las pro-piedades físicas o índices del suelo.

Las propiedades de los suelos varían no solamente con el tipo de suelo (cohesivo o sin cohesión), sino también con el arreglo de los granos y el contenido de humedad.

Propiedades de los Granos de suelo

Propiedades de los agregados del suelo

Propiedades Volumétricas y Propiedades Volumétricas y GravimétricasGravimétricasTamañoTamañoFormaFormaCaracterización MineralógicaCaracterización MineralógicaRugosidadRugosidad

Partículas de suelo

Define como esta el suelosDefine como esta el suelos

Es necesario cuantificar las tres Es necesario cuantificar las tres

fases presentes en una masa de fases presentes en una masa de

suelo (sólida, líquida, gaseosa) y suelo (sólida, líquida, gaseosa) y

relacionarlas entre sí en términos relacionarlas entre sí en términos

numéricos.numéricos.

V

W


SuelodelTotalPesoUnitarioPeso )(

V

W


SecoSuelodelTotalPesoSecoUnitarioPeso s

d )(

S

W

W

W

SólidoslosdePeso

SueloelenAguadelPesoAguadeContenido )(

V

V



s

s

s

V

W

AguadelUnitarioPeso


SecoSuelodelPeso


vV

V

vacíosdeVolumen


Deducción Formulas suelos parcialmente saturado

Deducción Formulas suelos saturado

Correlaciones entre y con w, e

Correlaciones entre n y e, grado de saturacion

Tipo de suelo

sat (KN/m3)

d (KN/m3)

Grava 20-22 15-17

Arena 18-20 13-16

Limo 18-20 14-18

Arcilla 16-22 14-21

Problema Cantera - Terraplén: Se necesita construir un Terraplén para una carretera que tiene 6.5 m. de ancho, 0.6 m. de altura y longitud de 12 Km. El terraplén tiene una relación de 1:2 (1 vertical, 2 horizontal).El material de la cantera tiene las siguientes características: m = 1.70 t/m3, w = 15% y Gs = 2.75El material en el Terraplén debe quedar con: w = 16 % y d = 1.65 t/m

Condiciones:Capacidad de la volqueta: en peso 12 t, y en volumen 8 m3.Durante el transporte se pierde el 8% del peso y el 10% de la humedad.La eficiencia de la cantera es del 70% (todo el material no es utilizable).El material aumenta su volumen en un 25% al excavar. Un carro tanque tiene una capacidad de transporte de 12 m3

Se pide calcular:Sr, n, e y d, en la Cantera.Sr, n, e y d, en el terraplén.Volumen de material que se debe excavar en la cantera, incluyendo pérdidas.El número de viajes de las volquetas.El número de viajes del carro tanque.

Grava 75mm a 2mm (tamiz #10)

Arena 2mm (tamiz #10) a 0.075mm (tamiz #200)

Limo y Arcilla <0.075mm (tamiz #200)Limo IP<10%Arcilla IP<10%

Tipos de suelos, tamaño promedio del grano y descripción de acuerdo a AASHTO

DESCRIPCIÓN DE LAS PARTÍCULAS

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS (mm)

NORMAS BRITÁNICAS

AASHTO ASTM UNIFICADO

Grava

Arena

Limo

Arcilla

60 –2

2 – 0.06

0.06 – 0.002

< 0.002

75 – 2

2 – 0.05

0.05 – 0.002

< 0.002

>2

2 – 0.075

0.075 – 0.005

< 0.005

75 – 4.75

4.75 – 0.075

< 0.075 Finos

DEFINICIÓN DEL TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

La composición textural de los suelos de grano grueso es usualmente determinada haciendo pasar el suelo a través de una serie de tamices de varios tamaños, pesando el material retenido en cada tamiz.

Este método es referido como análisis mecánico por tamizado.


DESIGNACIÓNTAMIZ

U.S. STANDARD NORMAS TYLER NORMAS BRITÁNICAS

PULG. MM PULG. MM PULG. MM

#4

#8

#10

#20

#40

#60

#100

#200

#270

#400

0.187

0.0937

0.0661

0.0331

0.0106

0.0098

0.0059

0.0029

0.0021

0.0015

4.76

2.38

1.68

0.84

0.42

0.25

0.149

0.074

0.053

0.037

0.185

0.093

0.065

0.0328

--

0.0097

0.0058

0.0029

0.0021

0.0015

4.7

2.362

1.651

0.833

--

0.246

0.147

0.074

0.053

0.038

--

0.081

0.0661

--

--

0.0099

0.0060

0.003

--

--

--

2.057

1.676

--

--

0.251

0.152

0.076

--

--


Cantidad mínima a ensayar según en tamaño de las partículas

Materiales más finos que la abertura del tamiz 200, se analizan generalmen-te por el método de sedimentación.

El método más común, es la prueba de hidrómetro, que se basa en el principio de que los granos de diferentes tamaños caen a través de un líquido a diferentes velocidades.

La esencia de este concepto es que una esfera que cae a través de un líquido alcanza una velocidad terminal expresada por la ley Stokes: , donde s y w son los pesos unitarios de la esfera y el líquido, respectivamente, es la viscosidad del líquido y D es el diámetro de la esfera. La prueba de laboratorio tiene la designación ASTM D-442-63.

18/)( Dv ws

Los resultados del análisis del tamaño de los granos son generalmente repre-sentados en la forma de una gráfica.

El peso del agregado, como un porcentaje del peso total, de todos los granos más pequeños que cualquier diámetro dado es ploteado sobre las ordenadas usando una escala aritmética.

El tamaño de las partículas en milímetros es ploteado en las abcisas, en escala logarítmica.

Una indicación de la gradación está dado por el coeficiente de uniformidad atribuido a Allen Hazen, y definido como:

10

60

D

DCu

El coeficiente Allen Hazen expresa la relación del diámetro del 60% del tamaño de las partículas al diámetro del 10% del tamaño de las partículas más finas por peso en la curva granulométrica.

Generalmente los suelos con coeficientes de uniformidad Cu menores que 4, son considerados uniformes.

Otro es el coeficiente de curvatura o de concavidad Cc, algunas veces usado como una medida de la forma de la curva de la distribución del tamaño de los granos.

Es definido como 6010

230

DD

DCc

6010

230

DD

DCc

Tamiz Abertura (mm) Peso Retenido (g)

¾ in.3/8 in.No. 4No. 10No. 40No. 100No. 200

19.9.4.2.0.0.0.

1527600425149075

0158308608652224

42

Pan -- 8

Una muestra de suelo seco pesando 2000 gramos es sometido a un análisis por tamizado. Los datos obtenidos son como sigue:

Número Tamiz

Abertura Tamiz(mm)

Peso Retenido

(g)

Porcentaje Retenido

Porcentaje Retenido

Acumulado

Porcentaje que pasa

¾ in.3/8 in.No. 4No. 10No. 40No. 100No. 200

19.9.4.2.0.0.0.

1527600425149075

0158308608652224

42

07.9

15.430.432.611.2

2.1

07.9

23.353.786.397.599.6

100 92.1 76.7 46.3 13.7 2.5 0.4

Pan -- 8 0.4 100.0 --




› porcentaje retenido en el tamiz de 3/8 pulgadas

› porcentaje retenido en el tamiz No.4 pulgadas

› Entonces, columna (4)

%9.7%100*2000

158

%4.15%100*2000

308

%100*)3(

muestraladetotalPeso

columna

El porcentaje retenido acumulado en cada tamiz es obtenido sumando los porcentajes retenidos en todos los tamices más gruesos. Entonces, › Porcentaje retenido acumulado en el

tamiz ¾ pulgadas = 0%

› Porcentaje retenido acumulado en el tamiz 3/8 pulgadas = 0.779 = 7.9%

› Porcentaje retenido acumulado en el tamiz No. 4 = 7.9 + 15.4 = 23.3%

Porcentaje que pasa a través de cada tamiz es obtenido sustrayendo de 100% en porcentaje retenido acumulado en los tamices. Entonces,› Porcentaje pasando a través del

tamiz ¾ pulgadas = 100 – 0 = 100%

› Porcentaje pasando a través del tamiz 3/8 pulgadas = 100 – 7.9 = 92.1%

› Porcentaje pasando a través del tamiz No.4 = 100 – 23.3 = 76.7%

Entonces, columna (6) = 100% - columna (5)

Note:

El porcentaje retenido en cada tamiz es obtenido dividiendo el peso retenido en cada tamiz por el peso total de la muestra. Entonces, › porcentaje retenido en el tamiz de ¾

pulgadas

%0%100*2000

0

Número Tamiz

Abertura Tamiz(mm)

Peso Retenido

(g)

Porcentaje Retenido

Porcentaje Retenido

Acumulado

Porcentaje que pasa

¾ in.3/8 in.No. 4No. 10No. 40No. 100No. 200

19.9.4.2.0.0.0.

1527600425149075

0158308608652224

42

07.9

15.430.432.611.2

2.1

07.9

23.353.786.397.599.6

100 92.1 76.7 46.3 13.7 2.5 0.4

Pan -- 8 0.4 100.0 --




%0%100*2000

0

•Se va a construir un edificio de oficinas con estacionamiento subterráneo adyacente el ingeniero geotécnico de manera preliminar a solicitado hacer una exploración dos sondeos a 6 metros de profundidad con el fin de establecer algunas características de suelo, como resultado se han obtenido las siguientes muestras :

1)Graficas la Curva, Calcular D10, D30 , D60, CC, CU

LEER NORMA INVIAS

I.N.V.E. 106-07

I.N.V.E. 107-07

I.N.V.E. 122-07

I.N.V.E. 123-07

I.N.V.E. 124-07

NSR-10 REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIO SISMO RESISTENTE TITULO H


RedondeadosRedondeados Laminares o escamosos Laminares o escamosos acicularesaciculares

Forma y Características Forma y Características

MineralógicasMineralógicas RedondeadosRedondeados Angulosidad o redondezAngulosidad o redondez

EsfericidadEsfericidad


MineralógicasMineralógicas

1111

partículas>Tamiz No 4Partículas<Tamiz No 4 y >Tamiz No 100Partículas<Tamiz No 200




MineralógicasMineralógicas LaminaresLaminares Esfericidad baja típicamente menor que 0.01Esfericidad baja típicamente menor que 0.01

PlaniformidadPlaniformidad AlargamientoAlargamiento


MineralógicasMineralógicas AcicularesAciculares AlargadasAlargadas

PlaniformidadPlaniformidad Alargamiento E mayor que 100Alargamiento E mayor que 100

Depósitos de coral, arcilla atapulgiticas Depósitos de coral, arcilla atapulgiticas tierra de Florida o tierra de Florida o floridrín, aunque algunas veces se la llamó tierra de Fuller. floridrín, aunque algunas veces se la llamó tierra de Fuller. El último apelativo se empleó también para denominar a El último apelativo se empleó también para denominar a las sepiolitas. Actualmente la atapulgita es llamada las sepiolitas. Actualmente la atapulgita es llamada paligorskitapaligorskita


MineralógicasMineralógicas AcicularesAciculares



RugosidadRugosidad

Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas Concepto fisicoquímico Capacidad de cambio Doble capa difusa Propiedades físicas tixotropía

Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas Concepto fisicoquímico

Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas Capacidad de cambio

Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas Doble capa difusa

Actividad de las partículas de arcillasActividad de las partículas de arcillas Propiedades FísicasPropiedades Físicas

• Partículas solidas• Sustancia absorbida en la

doble capa difusa• Agua libre norma


Tixotropía El ablandamiento de los suelos inalterados se debe probablemente a dos causas

distintas: a) La destrucción del ordenamiento en que están dispuestas las moléculas

de la doble capa difusa. b) La destrucción de la estructura formada por las partículas durante el

proceso de sedimentación.



Propiedades de los agregados


GranulometríaSignificativa

Secundario

Cohesivo

No Cohesivo


Correlacionar Granulometría

Permeabilidad

Fricción interna

Cohesivo

Influencia del tamaño No cohesivo

Calidad o idea de propiedades potencial

• Terraplenes• Filtros• Bases• Subbases



Suelos no cohesivos Suelos cohesivos


Suelos no cohesivos


Redondeada

Influencia del tamaño Influencia de la forma y de las

características mineralógicas

Suelos no cohesivos


Redondeada

Suelos no cohesivos

Que influencia es decisiva en suelos no cohesivos

Suelos no cohesivosVolumen Hueco o de vacios

Densidad Relativa


< 20 Muy Suelta 20 - 40 Suelta


60 - 80 Compacta

> 80 Muy Compacta

Suelos no cohesivos

A mayor Dr menor Deformabilidad y mayor resistencia

Suelos no cohesivos

Suelos no cohesivos


< 20 Muy Suelta

20 - 40 Suelta


60 - 80 Compacta

> 80 Muy Compacta

Suelos cohesivos menores que tamiz 200

Medición Directa Cristalográfica minerales

Medida indirecta

Balance térmico - Análisis termo diferencialRayos X

Suelos cohesivos

Una característica importante de las arcillas es la plasticidad, cuya magnitud depende de su composición mineralógica y contenido de humedad.

Consistencia es un término frecuentemente usado para describir el grado de firmeza (ej. blanda, media, firme, o dura).

Los límites de Atterberg son un desarrollo empírico pero ampliamente utilizado para establecer y describir la consistencia de un suelo cohesivo.

Los límites son llamados de Atterberg, por ser el primero que introdujo el concepto.

Modificaciones posteriores por Terzaghi y Casagrande, ampliaron su uso a varios tipos de suelos.

La consistencia de un suelo cohesivo es altamente afectado por el contenido de agua.

Un aumento gradual del contenido de agua, por ejemplo, puede transformar una arcilla seca de un estado sólido, a un estado semisólido, a un estado plástico y después, si se incrementa la humedad, en un estado líquido.

Los contenidos de humedad que corresponden a las fronteras de esos estados son conocidos como límite de contracción, límite plástico y límite líquido respectivamente.

El rango de variación de contenidos de humedad en el que la arcilla presenta plasticidad se denomina índice de plasticidad IP

o PI y está definido como IP=WL -

WP.

Tipo de suelo

LL% LP% IP%

Arena - No plástico

No plástico

Limo 30-40 20-25 10-15

Arcilla 40-150 25-50 15-100

El índice de liquidez o consistencia relativa compara la humedad natural de las arcillas con su límite líquido y plástico.

P

P

PL

PL I

WW

WW

WWI

Suelos cohesivos

Valores de IL

Descripción de la resistencia del suelo

IL<0 Estado semisólido, alta resistencia, brittle (sudden) fractura es esperada

0<IL<1 Estado plástico, resistencia intermedia, suelo se deforma como un material plástico

IL>1 Estado líquido, baja resistencia, el suelo se deforma como un fluido viscoso

Un IL próximo a 100%, indica que la arcilla natural presenta en el campo una consistencia próxima a la que corresponde a su límite líquido;

mientras que un valor de IL próximo

a 0%, presenta una consistencia próxima a la correspondiente a su límite plástico.

límite líquido mide la cohesión potencial de un suelo

Medida cuantitativa de C de suelos inalterados qu no confinada

Skempton (1953) expresó esta relación en forma matemática con el concepto de actividad de la arcilla, definido como:

arcilla % de

IA p

Los valores más bajos de actividad corresponden a la caolinita (0.38), los de ilita son mayores (0.90) y los mas altos corresponden a la montmorilonita(7.20).

Los límites de Atterberg se determinan en el laboratorio sobre material que pasa el tamiz No. 40 (0.425 mm) ASTM D-423-66 para el límite plástico.

La función primordial de estas pruebas es proporcionar bases para clasificar suelos arcillosos.› Límite Líquido: Es un indicativo de

la compresibilidad del suelo. Se determina por medio del ensayo de la copa de Casagrande.

› Límite Plástico: Es el contenido de agua que presenta un rollito de 3 mm de suelo cuando ocurre el desmoronamiento y agrietamiento por rolado.

› Índice Plástico: Es la diferencia entre los valores de los límites de plasticidad:

IP = LL – LP

El IP es un indicativo de la susceptibilidad del suelo a variaciones volumétricas por acción del agua.

LL e IP son parámetros de clasificación de suelos finos

La línea A, de ecuación IP = 0,73(LL − 20)



DILATANCIA Llamada prueba de acudimiento, porque se

coloca una porción muy húmeda en la palma de la mano que al golpearla con la otra mano por debajo, hace que el aguadle suelo aflore y luego pueda desaparecer, ocurriendo rápido en limos o lentamente en arcillas

RESISTENCIA EN SECO Se toma un espécimen seco del suelo y se

golpea con un martillo. En la arcilla la resistencia seca es alta y en el limo la resistencia seca es baja

TENACIDAD Mide la plasticidad del suelo y se evalúa

formando rollitos de 1/8” o (3mm). Si con suelos húmedos los rollitos así no se agrietan ni desintegran, tenemos arcillas; si lo hacen, limos

SEDIMENTACIÓN O DISPERSIÓN se disgrega el suelo triturándolo para

separar los granos; se hace una suspensión en agua y en recipiente de vidrio se mezcla y homogeneiza la mezcla, luego se deja reposar: Así, la arena se deposita en segundos, el limo en minutos y pocas horas, y la arcilla en varias horas e incluso días, quedando turbia el agua

BRILLO brillo se frota el suelo húmedo en su

superficie con una navaja. La superficie brillante indica arcilla

y la superficie color mate, limo


I SEMESTRE 2012ASIGNATURA: GEOTECNIA I


CONCEPTOS FUNDAMENTALES

MECÁNICA DE SUELOS: Es la rama de la ingeniería geotécnica que trata con las propiedades ingenieriles de los suelos y su comportamiento bajo esfuerzos y deformaciones. Aplica principios de mecánica incluyendo cinemática, dinámica, mecánica de fluidos y la mecánica de materiales a los suelos.


MECÁNICA DE SUELOS: Se utiliza en el análisis y diseño de sistemas geotécnicos como presas, túneles, puentes, terraplenes, vías, edificios, etc. Su aplicación trae consigo incertidumbres derivadas de la variabilidad de los suelos, su estratificación, composición y

propiedades ingenieriles.


INGENIERIA DE SUELOS: Es la aplicación de los principios de mecánica de a resolver problemas prácticos.


INGENIERIA DE CIMENTACIONES: Es la aplicación de los principios de mecánica de suelos y la geología en la planificación diseño y construcción de cimentaciones para edificios carreteras o presas.


INGENIERIA DE GEOTECNICA: es la ciencia y practica de aquella parte de la ingeniería civil que involucra materiales naturales encontrados cerca de la superficie de la tierra. en sentido general aplicación de los principios de MS y MR a los problemas de cimentaciones .


INGENIERIA DE GEOTECNICA: Arte de analizar, diseñar y construir obras civiles con materiales térreos. Tiene dos ramas principales


INGENIERIA DE GEOTECNICA

INGENIERIA DE FUNDACIONES O CIMENTACIONES

INGENIERÍA DE TRABAJOS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS:

Incluye la construcción de presas, carreteras (geotecnia vial), utilización de Los materiales para construcciones, estabilidad al realizar excavaciones.


GEOTECNIA= mecánica de suelos

Amplio Temas de Ingeniera sísmica, elaboración de materiales geotécnicos, mejoramiento de las características de suelo, iteración suelo estructura


o GEOTECNIA: es la rama de la ing Civil y Geológica que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas de materiales de ingeniera provenientes de las tierra


GEOTECNIA: Aplicaciones de los conceptos y de la información de las ciencias naturales al estudio del comportamiento del terreno para optimizar sus condiciones de ocupación


GEOTECNIA: la aplicación de las ciencias de la Mecánica del Suelo, de la Mecánica de Rocas, de la Ingeniería Geológica y de otras disciplinas relacionadas, a la construcción en Ingeniería Civil, a las Industrias Extractivas y a la Preservación y Mejora del Medio Ambiente.


GEOTECNIA: Técnica con elementos de ciencia y “ arte “ que se dedica al estudio de las propiedades de suelos, rocas y materiales artificiales, así como a la resolución de problemas de fundaciones y/o excavaciones en ellos o a su empleo como material de construcción ( presas, terraplenes, vías de comunicación ,etc.).


o GEOTECNIA: La geotecnia abarca los campos de la mecánica de suelos, mecánica de rocas y muchos de los aspectos ingenieriles de la geología, geofísica, hidrología y ciencias relacionadas.


GEOTECNIA: Comprende la aplicación de métodos científicos y principios de ingeniería para la adecuación, interpretación y usos del conocimiento de materiales de la corteza terrestre para la solución de problemas de ingeniería.


GEOTECNIA

Mecánica de suelos

Mecánica de Rocas

Mecánica de Nieves



Disciplinas básicas

Resistencia de materiales

Geología y geomorfología

Mecánica de suelos

Mecánica de rocas

Hidrología e hidráulica

Terzaghi indica condiciones necesarias resolución de problemas

1.- Adecuado conocimiento de fundamentos

2.- Conocimiento adquirido por experiencia 3.- Sentido común 4.- Apropiada observación 5.- Iniciativa 6.- Imaginación

DEBE TENER

1. Buen conocimiento de la teoría (mecánica de suelos + geología aplicada a la ingeniería)

2. Buen juicio (sentido común + experiencia).

3. Conocimiento profundo de propiedades y métodos de exploración, muestreo y ensayos de suelos.

DEBE HACER

4. Insistir en exploración, muestreo y ensayos confiables. Si el proyecto se localiza en áreas no conocidas para él, debe revisar la información sobre geología local existente.

5. Introducir todas las cantidades en el análisis en términos de rangos posibles y obtener los resultados en los mismos términos.

6. Insistir en una evaluación continua de toda la información que esté disponible durante la construcción.


PROBLEMAS GEOTECNICOS BASICO

El terreno como cimiento

El terreno como productor de cargas

El terreno como propia estructura

El terreno como material

EL TERRENO COMO CIMIENTO

Forma de este apoyo y la transmisión de cargas de la estructura al terreno

Deformabilidad y resistencia

EL TERRENO COMO CIMIENTO

EL TERRENO COMO PRODUCTOR DE CARGA

Fin es contener el terreno (muros de contención, revestimientos de túneles)

Dimensionamiento - magnitud y distribución de los empujes ejercidos por el terreno

EL TERRENO COMO PRODUCTOR DE CARGA

EL TERRENO COMO PROPIA ESTRUCTURA Para crear un desnivel no se construye una estructura de

contención, sino que se deja al propio terreno en talud.

La inclinación que debe darse a este talud para garantizar su estabilidad

EL TERRENO COMO PROPIA ESTRUCTURA

TERRENO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION En obras de tierra (rellenos, terraplenes, presas de

materiales sueltos).

Deben conocerse sus propiedades, y la influencia que en ellas tiene el método de colocación (compactación)

TERRENO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION

SUELO

El término suelo es el más antiguo y complejo material de ingeniería y puede tener diversos significados dependiendo del contexto en que se utilice.

SUELO

Para fines de ingeniería puede ser definido como sedimentos no consolidados y depósitos de partículas sólidas que han resultado de la desintegración de las rocas.

SUELO

Otras definiciones pueden ser:

Conjunto de agregados minerales no cementados con aire y agua en los vacíos independientemente de que tengan materia orgánica.

Todo material de construcción consolidado, el cual forma parte de la corteza y sirve como apoyo a cualquier tipo de

estructura.

SUELO

En el suelo y en la mayoría de las rocas existen vacíos entre las partículas, las cuales pueden estar llenas de un líquido usualmente agua o un gas usualmente aire, como resultado de esto pueden estar presentes tres fases (sólida, líquida y gaseosa).

SUELO

En general los suelos proceden de las rocas de la corteza terrestre a través de un proceso de meteorización.

SUELO

Los procesos que transforman a las rocas sólidas en suelos se verifican en, o cerca de, la superficie y, aunque son complejos, dependen de los siguientes factores:

Naturaleza y composición de la roca madre.

SUELO

Condiciones climáticas, en especial, temperatura y humedad.

Condiciones topográficas y generales de terreno, tales como grado de protección o exposición, densidad y tipo de vegetación, etc.

Duración de las condiciones específicas prevalecientes.

SUELO

Interferencia de otros factores, como los cataclismos, los terremotos y las actividades humanas.

Mecanismos y condiciones de acarreo natural.

ROCA

Material endurecido que para excavarlo se necesita usar taladros, cuñas, explosivos y otros procedimiento de fuerza

bruta (granos están cementados o soldados)

Resistencia a compresión simple de 103 kN/m2 (1 MPa) o 14 kg/cm2 como el limite de separación entre suelo y roca

APLICACIONES GEOTECNICAS

GEOTECNIA URBANA

Zonificación geotécnica

Cimentaciones de edificios

Redes de servicios públicos

Vías urbanas

Excavaciones profundas

Microzonificación sísmica







Excavaciones profundas y estructuras de contención

Excavacionesprofundasy Estructurasde

contenciónRefuerzoy

INGENIERIA SISMIGEOTECNICA

INGENIERIA SISMIGEOTECNICA

Suelos expansivos

MAPA GEOLOGICO DE COLOMBIA

MODELO TECTONICO ACTUAL DE COLOMBIA

ZONIFICACION GEOTECNICA

MICROZONIFICACION SISMICA


Geotecnia vial Subrasantes y PavimentosEstabilidad de laderas y taludesEstructuras de contenciónMedio AmbienteMaterialesFundacionesTúneles





Geotecnia vial

Exploración

Diseño

Construcción

Operación

Mantenimiento

PAVIMENTO DE UNA CARRETERA

PREPARACIÓN DEL TERRENO PARA LA CONSTRUCCIÓN


COMPACTADORA DE IMPACTO

MEJORAMIENTO DE TERRENO



GEOTEXTILES

Usados para refuerzo, separación, filtración y drenaje en carreteras, estructuras de contención, terraplenes…

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Materiales de construcción

GEOTECNIA AMBIENTAL

GEOTECNIA AMBIENTAL

Manejo de desechos sólidos en rellenos sanitarios


Geotecnia ambiental

Actividad técnica destinada a resolver diferentes problemas originados por las variaciones de las condiciones ambientales, que se presentan en los suelos en condiciones naturales o artificiales. Es el punto de encuentro entre la geotecnia clásica y las ciencias ambientales que se produce cuando se atienden cuestiones en las que por el propio material o por el método de solucionar el problema, es preciso el concurso de la Geotecnia, o cuando se trata de aspectos geotecnicos en los cuales las acciones son del tipo ambiental.


Geotecnia ambiental Erosión de las laderas naturales por

flujos de aguas, precipitaciones, influencia de variaciones térmicas, acciones eólicas, etc.

Problemas de estabilidad de depósitos de residuos mineros.

Diseño, construcción y operación de rellenos sanitarios

Aprovechamientos hidráulicos

Exploración DiseñoConstrucción Operación Repotenciación




Voladuras

INGENIERIA DE COSTA

Erosión costera Sedimentación costera Puertos

TABLESTACASLáminas de acero o madera hincadas en el terreno

Formando una pared continua barco Bodega Tablestaca

TABLESTACASResisten presiones laterales del terreno

Usadas en excavaciones, estructuras marinas

En trabajos temporales: entibados, ataguías

INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO

ENSAYOS DE SUELOS

Ensayo de veletaEnsayo de penetración estándar

ENSAYOS DE SUELOS

Instrumentos para ensayos In situ

Instrumentacion

~ Monitorear el comportmiento del terreno y de las estructuras construidas en él

~ Medir cargas, esfuerzos, presiones, deformaciones…

Factores de seguridad típicos


II SEMESTRE 2012ASIGNATURA: GEOTECNIA I


CONSTITUCION INTERNA DEL GLOBO TERRAQUEO

La Endosfera o Endósfera: es la parte interna de la tierra, abarca desde el centro que se encuentra unos 6.378 kilómetros, hasta unos 6.250 kilómetros, tiene dos grandes capas. El núcleo o centro de la tierra y el manto del núcleo o capa intermedia.

El núcleo está formado por hierro y níquel, por eso se lo llama NIFE, sus componentes son muy pesados y están sometidos a grandes temperaturas y presiones, por eso su consistencia sería sólida.

El manto del núcleo, recubre el núcleo, sus componentes están en estado de fusión, por eso se lo llama magma,

predomina el silicato de magnesio y el hierro SIFE.

La Litosfera o Litósfera: es la capa superficial y rígida de la tierra, formado por minerales y rocas, de ahí el nombre Litos (piedra o roca). Tiene un espesor de 120 kilómetros, la parte superior es la corteza entre los 10 kilómetros y los 70 kilómetros, es mas gruesa en los continentes y se adelgaza bajo las cuencas oceánicas. En la corteza se encuentra dos elementos fundamentales, el SiMa y el SiAl.

CORTEZA TERRESTRE

SiMa: Esta formado por silicio y magnesio, es la base donde se apoyan los continentes y forma el fondo de las grandes profundidades oceánicas.

SiAl: esta formado por silicio y Aluminio, es la parte superior y constituye los continentes y las islas, la representación entre SiMa y SiAl es oscilante y la acomodación son las causas de una serie de fenómenos como el sismo, modificaciones generales del relieve, etc.

La Litsofera: esta formado por rocas y minerales cuyas rocas difieren por su origen, por su forma, color, composición química, cantidad y aspecto, pueden ser simples o compuestas.

Simples: cuando están formado por un solo mineral, por ejemplo: la Hulla, Yeso, Sal, etc.

Compuesta: cuando están formando por varios minerales, por ejemplo: el granito.

Por su origen se distribuyen en tres grupos:

Rocas ígneas o magnéticas: proviene de las rocas fluidas con temperatura elevados y de gran profundidad, debido a las grandes presiones internas, fluyen hacia la superficie terrestre donde se solidifican. Existen dos tipos de rocas la intrusivas y extrusivas.

Rocas Sedimentarias

Rocas Metaforicas

SUELO

Para fines de ingeniería puede ser definido como sedimentos no consolidados y depósitos de partículas sólidas que han resultado de la desintegración de las rocas.

SUELO

Otras definiciones pueden ser:

Conjunto de agregados minerales no cementados con aire y agua en los vacíos independientemente de que tengan materia orgánica.

Todo material de construcción consolidado, el cual forma parte de la corteza y sirve como apoyo a cualquier tipo de

estructura.

SUELO

En el suelo y en la mayoría de las rocas existen vacíos entre las partículas, las cuales pueden estar llenas de un líquido usualmente agua o un gas usualmente aire, como resultado de esto pueden estar presentes tres fases (sólida, líquida y gaseosa).

Factores que intervienen en la Formación de los

suelosS=f(C, MP, O,R,T)

C=clima

MP = Material parental

O=Organismos

R=Relieve

T=Tiempo



C=clima

Precipitación

Temperatura

Viento


suelos



MP = Material parental

Ciclo de las rocas

Ciclo de las rocas

Minerales

Minerales

Un mineral se define como un sólido homogéneo con estructura ordenada, de origen natural e inorgánico, y de composición química (pero variable dentro de ciertos límites).

Los minerales primarios

Son aquellos minerales que se cristalizaron bajo las condiciones de formación de las rocas y que, por lo tanto, son parte de ellas; estos minerales pueden estar presentes en el suelo, si éste no ha evolucionado lo suficiente o si han sido muy resistentes a la acción de los procesos de alteración de la roca y el suelo; cuando se presentan en el suelo constituyen la mayor parte de las partículas del tamaño de arena y limo (entre 0.002 y 2 mm) de él

Minerales

Familias de minerales•Silicatos•Óxidos •Hidróxidos •Sulfuros •Sulfatos •Elementos nativos •Otros

LOS MINERALES DE SILICATOS SON LOS MAS ABUNDANTES Y FORMAN MAS DEL 95% DE LA CORTEZA TERRESTRE. LOS MAS IMPORTANTES MINERALES DE SILICATOS SON: feldespatos, micas, olivinas, piroxenas, anfibolitas, cuarzo y minerales de arcilla.

Los minerales secundarios

comprende aquellos minerales producidos por la alteración de los minerales primarios o de las rocas; en los suelos se presentan esencialmente en la fracción del tamaño de la arcilla (partículas 34 con diámetro menor de 0.002 mm y propiedades coloidales) aunque en esta fracción también pueden encontrarse algunos minerales primarios.Los principales minerales secundarios de dicha fracción arcillosa del suelo corresponden a filosilicatos y a óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio, aunque en algunos grupos de suelos son importantes otros componentes como los aluminosilicatos y/o los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio no cristalinos (conocidos también como “amorfos”).

Minerales






R=Relieve

Mega relieve como la cadena montañosa de los Andes suramericano

Macrorrelieve, como serían las áreas colinas del altiplano del oriente antioqueño

mesorrelieve, como en el valle aluvial de un río pequeño



R=Relieve

Microrrelieve como en un complejo de orillares

Nanorrelieve en un hormiguero


suelosT

I

E

M

P

o

TIEMPO GEOLOGICO

Clasificación del tiempo en el Cuaternario y principios del Terciario, para fines geomorfológicos. (Tomada parcialmente de Villota, 1997).

Su formación se da a través de un proceso de transformación del material que la conforma, llamado meteorización o intemperismo, en el cual la roca es atacada por mecanismos de desintegración y descomposición

La meteorización es el primero de los procesos que opera en un ciclo sedimentario. Sus productos sólidos o detríticos y iónicos son la fuente principal de los materiales que –como consecuencia de la erosión, transporte y depositación/precipitación- pasarán a formar parte de las rocas sedimentarias, tanto clásticas o mecánicas como químicas. Los productos de la meteorización contribuyen también a la formación de los suelos, proveen los componentes detríticos de los mismos y muchos de los nutrientes asimilados por las plantas.

FACTORES QUE INTERVIENEN EN la Meteorización Física o Mecánica

Aquí los componentes de las rocas reaccionan con el oxígeno que se halla disuelto en el agua. Ocurre frecuentemente en los compuestos de hierro donde es más visible por los colores rojizos y amarillentos del Oxido e hidróxido férrico, respectivamente.

Fijación del CO2. Esta especie y el agua forman ácido carbónico. El H2CO3 reacciona a su vez con el carbonato cálcico para formar bicarbonato en los paisajes kársticos (propios de los yacimientos de mármoles, dolomías y calizas).

MeteorizaciónMeteorización Erosión Erosión

La meteorización La meteorización involucra la descomposición y la desintegración in situ de las masas de rocas y minerales. En cambio La La Erosión Erosión ocurre cuando los componentes de las rocas son puestos en movimiento por los agentes que operan en la superficie terrestre (aire, agua, hielo y otros agentes gravitacionales).

La meteorización La meteorización involucra la descomposición y la desintegración in situ de las masas de rocas y minerales. En cambio La La Erosión Erosión ocurre cuando los componentes de las rocas son puestos en movimiento por los agentes que operan en la superficie terrestre (aire, agua, hielo y otros agentes gravitacionales).

CATEGORÍA DE SUELOS

Los suelos residuales se han formado por la meteorización de rocas; o por la acumulación de material orgánico que se han quedado en la localización de origen.


Estos suelos retienen mucho de los elementos que componen la roca parental.

El proceso de meteorización puede ser atribuido a meteorización mecánica o a meteorización química.


La meteorización mecánica se refiere a la desintegración física debido a los efectos del viento, la lluvia, el agua que corre, congelación y descongelación y a fuerzas tectónicas, entre ellas los terremotos.


La meteorización química es debido a las reacciones químicas de los minerales que están dentro de las rocas, y esto se debe a la exposición a la atmósfera, los cambios de temperatura, cambios en el contenido de agua y otros materiales.


La meteorización química causa reducciones de la roca original parental. Los principales agentes que intervienen en la meteorización química son las hidratación, carbonatación y oxidación.


El clima, la topografía, el drenaje y el recubrimiento vegetal tienen una gran influencia en el proceso químico.



Los suelos transportados son aquellos formados por materiales que han sido movidos de su lugar de origen.


El transporte pudo haber resultado por los efectos de gravedad, agua, glaciales o actividad humana; partículas de suelo van a menudo, segregadas de acuerdo al tamaño por o durante el proceso de transporte.


El método de transporte y el método de depósito tienen efecto significante en las propiedades del suelo resultante.

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS GEOLÓGICOS DE

SUELOS

Los suelos son sedimentos no consolidados que pueden ser transportados a nuevos lugares, distintos a sus sitios de origen, por aguas, glaciales y/o aire.

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS GEOLÓGICOS DE

SUELOS

También son formados en algunos lugares por depósitos de sedimentos más recientes o por mantos rocosos locales (suelos residuales).

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS GEOLÓGICOS DE SUELOS Los agentes de transporte tienen diferentes

características de sedimentación y afectan las propiedades de estos suelos en diferentes formas. Los suelos pueden ser reconocidos según el medio de transporte y según la manera como fueron depositados.

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS GEOLÓGICOS DE SUELOS

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS GEOLÓGICOS

DESUELOS Los suelos son considerados:

1) Depósitos aluviales (cuyo medio de transporte es el agua)

2) Depósitos glaciales (transportados por glaciales)

3) Depósitos eólicos (transportados por vientos)


DESUELOS

4) Depósitos lacustres

5) Depósitos coluviales (gravedad)

6) Depósitos marinos

7) Combinaciones de los anteriores


DESUELOS

Cada uno de estos tipos de suelos tienen una característica única ingenieril que permite la predicción anticipada del comportamiento de una formación particular.

Origen y algunas características de depósitos sedimentarios importantes como material parental del suelo en Colombia.

SUELO TIPO

Se denominan gravas, arenas, limos y arcillas. Estos suelos generalmente pueden encontrarse mezclados, formando arenas limosas, gravas arcillosas, limos arenosos, etc.

SUELO TIPO

La textura se refiere a la apariencia o feel de un suelo; las gravas y arenas se denominan suelos gruesos, mientras que los limos y arcillas son suelos de grano fino.

SUELO TIPO

La caracterización de un suelo fino está íntimamente ligada a la información sobre el contenido y tipo de minerales presente. Su respuesta o comportamiento mecánico ante solicitaciones de carga depende del tipo de materiales predominantes presentes en él.

SUELO TIPO

Se incluye a continuación un listado de los suelos más comunes en la literatura geotécnica:

Suelos Aluviales. Son sedimentos finos que han sido erosionados de las rocas y transportados por el agua siendo depositados en ríos o lechos de corrientes.

SUELO TIPO

Suelos eólicos. Son partículas transportadas por el viento, como el loess y el médano.

Suelos Coluviales. Se encuentran en la base de las montañas que han sido erosionadas por la acción combinada del agua y la gravedad.

SUELO TIPO

Suelos Lacustres. Suelos finos depositados en la aguas tranquilas de los lagos.

Suelos Marinos. Suelos arenosos, limosos o arcillosos depositados en terrenos bañados por el mar.

SUELO TIPO

Suelos expansivos. Son suelos altamente susceptibles a experimentar grandes cambios de volumen asociados a variaciones en su contenido de humedad.

SUELO TIPO

Suelos Dispersivos. Son suelos erodables que evidencian una clara vulnerabilidad ante la presencia de agua, tales como las arenas muy finas o los limos no cohesivos. Se distinguen dos tipos de suelos muy sensibles en presencia de agua a saber:

SUELO TIPO (Suelos Dispersivos)

a) Suelos dispersivos, arcillas cuya concentración de sales de sodio (Na) en el agua intersticial pasa de 40% a 60% del total de sales disueltas.

b) Suelos erodables-arenas finas, polvo de roca, limos no cohesivos y depósitos eólicos, propios de ambientes aluviales tranquilos y constantes que resultan en una granulometría relativamente homogénea.

SUELO TIPO

Suelos Colapsables. También denominados por algunos metaestables, son suelos no saturados que al saturarse experimentan grandes cambios de volumen. El cambio puede o no, ser el resultado de la aplicación de carga adicional.

SUELO TIPO

Suelos Calcáreos. Contienen carbonato cálcico y efervecen en presencia de ácido clorhídrico; El caliche es una mezcla de grava, arena y arcilla aglomerados por carbonato cálcico.

SUELO TIPO

Suelos Glaciales. Son mezclas de suelo y rocas débiles, arenas, limos, arcillas y boulders, till glacial, suelo formado principalmente por partículas gruesas.

Suelos Lateríticos. Son suelos residuales cementados con óxido de hierro, localizados en zonas tropicales.

SUELO TIPO

Lodo. También denominado barro, es una mezcla de agua con arcilla y limo formando un fluido viscoso.

Loam. Es una mezcla de arena, limo y arcilla que puede contener materia orgánica .

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN SU ORIGEN GEOLOGICO

CONCLUSION

Cuando se conocen los factores y procesos que dominan el modelo de desarrollo evolutivo de los suelos, se facilita la predicción del comportamiento futuro del recurso para tomar las medidas adecuadas en su uso y manejo en el marco del desarrollo sostenible.

RELACIÓN ENTRE PROCESOS GEOLÓGICOS, PROPIEDADES FÍSICAS Y PROPIEDADES GEOTÉCNICAS DE LAS ROCAS Y LOS SUELOS

EL TRIÁNGULO DE LA GEOTECNIA(Adoptado de Burland, 1993)

II SEMESTRE 2012

ASIGNATURA: GEOTECNIA I



RELACIÓN ENTRE PROCESOS GEOLÓGICOS, PROPIEDADES FÍSICAS Y PROPIEDADES GEOTÉCNICAS DE LAS ROCAS Y LOS SUELOS

SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS

Resolver un problema de geotecnia supone conocer y determinar las propiedades del suelo

Para determinar la velocidad de circulación de un acuífero, se mide la permeabilidad del suelo, se utiliza la red de flujo y la ley de Darcy.


• Para calcular los asentamientos de un edificio, se mide la compresibilidad del suelo, valor que se utiliza en las ecuaciones basadas en la teoría de la consolidación de Terzaghi.

• Para calcular la estabilidad de un talud, se mide la resistencia al corte del suelo y este valor se lleva a expresiones de equilibrio estático.


Pavimentos, no se dispone de expresiones racionales para llegar a soluciones cuantificadas. Por esta razón, se requiere una taxonomía de los suelos, en función de su comportamiento, y eso es lo que se denomina clasificación de suelos, desde la óptica geotécnica


Las relaciones de fases constituyen una base esencial de la Mecánica de Suelos. El grado de compacidad relativa de una arena es seguro indicador del comportamiento de ese suelo. La curva granulométrica y los Límites de Atterberg, de gran utilidad, implican la alteración del suelo y los resultados no revelan el comportamiento del suelo in situ.


Agrupar suelos por la semejanza en los comportamientos, correlacionar propiedades con los grupos de un sistema de clasificación, aunque sea un proceso empírico, permite resolver multitud de problemas sencillos. Eso ofrece la caracterización del suelo por la granulometría y la plasticidad. Sin embargo, el ingeniero debe ser precavido al utilizar esta valiosa ayuda, ya que soluciones a problemas de flujos, asentamientos o estabilidad, soportados sólo en la clasificación, puede llevar a resultados desastrosos.


IDENTIFICACION TECNICA DE TACTO-VISUAL

IDENTIFICACION EN CAMPO DE LOS SUELOS GRUESOS IDENTIFICACION EN CAMPO DE LOS SUELOS FINOS COLOR DISTRIBUCION DEL TAMAÑO DE LAS PARTICULAS FORMAS DE LAS PARTICULAS DIFERENCIA ENTRE LIMOS Y ARCILLAS DILATANCIA TENACIDAD RESISTENCIA EN SECO

CUALITATIVA DESCRIPTIVA



• DIFERENCIA ENTRE LIMOS Y ARCILLAS


DIFERENCIA ENTRE LIMOS Y ARCILLAS DILATANCIA Llamada prueba de acudimiento, porque

se coloca una porción muy húmeda en la palma de la mano que al golpearla con la otra mano por debajo, hace que el aguadle suelo aflore y luego pueda desaparecer, ocurriendo rápido en limos o lentamente en arcillas


RESISTENCIA EN SECO

Se toma un espécimen seco del suelo y se golpea con un martillo. En la arcilla la resistencia seca es alta y en el limo la resistencia seca es baja


TENACIDAD

Mide la plasticidad del suelo y se evalúa formando rollitos de 1/8” o (3mm). Si con suelos húmedos los rollitos así no se agrietan ni desintegran, tenemos arcillas; si lo hacen, limos


SEDIMENTACIÓN O DISPERSIÓN

Se disgrega el suelo triturándolo para separar los granos; se hace una suspensión en agua y en recipiente de vidrio se mezcla y homogeneiza la mezcla, luego se deja reposar: Así, la arena se deposita en segundos, el limo en minutos y pocas horas, y la arcilla en varias horas e incluso días, quedando turbia el agua


BRILLO

brillo se frota el suelo húmedo en su superficie con una navaja. La superficie brillante indica arcilla y la superficie color mate, limo



LA CLASIFICACION SE BASA EN LAS CARACTERISTICAS

PLASTICIDAD

GRANULOMETRIA

CUANTITATIVA

PARA SABER CON QUE SUELO ESTAMOS TRABAJANDO

CUALITATIVA DESCRIPTIVA

CUANTITATIVA+

CLASIFICACION



Clasificaciones por Textura


Departamento de Agricultura de EEUU (USDA por sus siglas en inglés) (franco s)


Departamento de Agricultura de EEUU (USDA por sus siglas en inglés) (franco s)


Criterios: Granulometría, limites de Atterber y contenido de materia orgánica


El Euro código 7, orientado al diseño geotécnico, propone una clasificación basada en los siguientes ensayos: contenido de humedad y densidad, densidad de partículas, análisis granulométrico, límites de Atterberg, ensayo de índice de densidad para materiales granulares, dispersibilidad del suelo y susceptibilidad a congelamiento.

SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (FAA)

• Arena gruesa: El materia que pasa el Tamiz N°10 y queda retenido en el tamiz N°60, siendo las partículas de un tamaño comprendido entre 2mm a 0,25 milímetros.Arena fina: El material que pasa el tamiz N°60 y queda retenido en el tamiz N°270. El tamaño de sus partículas esta comprendido entre 0.25 mm y 0.05 milímetros.Limo: el material que pasa el tamiz N° 270 y cuyas partículas están comprendidas entre 0.05 mm y 0.005 milímetros.Arcilla: El material que pasa el tamiz N° 270, y cuyas partículas son menores de 0.005Milímetros.

• Considerando el material que pasa el tamiz N°10, así como los límites de consistencia del suelo, la FAA clasifica los suelos en 13 tipos. (Ver tabla)


En los EEUU y en muchos países del continente americano se utilizan principalmente el sistema unificado de clasificación de suelos USCS y el AASHTO


Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS)

Desarrollado originalmente por Casagrande en la década de los años cuarentas para su utilización en la construcción de aeropuertos, fue modificado en 1952 por el US Bureau of Reclamation y por el US Corps of Engineers para ampliar su utilización.


En 1969 fue adoptado por la American Society for Testing and Materials como método estándar de clasificación de suelos para propósitos ingenieriles, ASTM D-2487-69.

• La U.S. Army Corps of Engineers comenzó a emplearla en 1953 en tanto que la U.S. Bureau of Reclamation lo hizo en 1974.



La clasificación se basa en la distribución granulométrica y en el límite líquido e índice plástico de la fracción de suelo que pasa el tamiz No. 40 (0.425 mm).


El suelo se clasifica como grueso si más del 50% es retenido en el tamiz No. 200 (0.075 mm), o suelo fino si el 50% o más pasa el tamiz No. 200.


Estos grupos se dividen a su vez en subgrupos; a cada grupo se le asigna un símbolo formado por una letra prefijo y un sufijo.


Los suelos gruesos se designan con el símbolo G (grava), si el 50% o más de la fracción gruesa es retenida por el tamiz No. 4 (4.76 mm) y con el símbolo S (arena) si más del 50% de la fracción gruesa pasa por el tamiz No. 4.


El símbolo G o S es seguido por un sufijo que describe la gradación W – bien gradado; P – pobremente gradado o mal gradado. La selección depende de los valores de Cu y Cc;


M, limoso o con contenido de limos

C, arcilloso o con contenido de arcilla

La selección depende de los valores

de WL e Ip.


Si menos del 5% del material pasa el tamiz No. 200 los sufijos que se utilizan son W o P, dependiendo de los valores de Cu y Cc. Si mas del 12% pasa por el tamiz No. 200 los sufijos que se utilizan son M o C dependiendo

de los valores de WL e Ip.


Si el porcentaje de finos está entre 5% y 12%, se utiliza una clasificación intermedia con símbolos dobles.


Los suelos finos se designan con los siguientes símbolos:

Prefijo:M – Limo, C – Arcilla, O - suelo orgánico.

Sufijo: L – baja plasticidad (WL < 50%)

H – alta plasticidad (WL > 50%)


La clasificación de suelos finos se basa solo en los límites de Atterberg de la fracción de suelo que pasa por el tamiz No. 40, y se obtiene con la carta de plasticidad.


Los suelos por encima de la línea A son arcillas inorgánicas, y los situados por debajo de la línea A son los limos y las arcillas orgánicas.


Las turbas y demás suelos con alto contenido de materia orgánica se clasifican por inspección visual (ASTM D-2488-69) y se agrupan con el símbolo Pt.




SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS USCS




Pasa tamiz A B C D E

N°4 90 100 40 69 95

N°10 73 100 30 54 90

N°40 52 94 22 46 83

N°200 4 76 18 36 55

LL - 58 35 39 55

LP - 32 22 27 24

Cu 8 - - - -

Cc o CG 1.3 - - - -

Ejemplo de clasificación de suelos





Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USC)


Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USC)

• No provee información que hoy se reconoce de mucha importancia: geometría de los granos, superficie específica, rigidez, diagénesis, densidad in-situ y grado de saturación, características del fluido intersticial, parámetros del estado crítico y variabilidad espacial.

• Los suelos están formados por partículas sólidas, fluidos intersticiales y microorganismos


Sistema AASHTO

Desarrollado originalmente por el US Bureau of Public Roads, en la década de los años veintes (1929), dirigido a establecer la conveniencia de un material para su utilización en la construcción de estructuras de tierra, particularmente terraplenes, subrasantes, sub-bases y bases en carreteras.


Después de sucesivas revisiones, en 1945 fue adoptado por la American Association of State Highway and Transportation Officials como la norma AASHTO M-145.


El sistema clasifica los suelos en siete grupos (A1 al A8), basándose en la distribución de tamaño de las partículas, límite líquido e índice plástico. Incluye subgrupos para A-1, A-2 y A-7.

El sistema separa los suelos en granulares y grupos limo arcillosos.


A-1 hasta A-3 son granulares, con 35% o menos pasando por el tamiz 200 (0.075mm).

Si mas del 35% pasa a través del tamiz No. 200, el material cae en los grupos limo arcillosos.


Grupo A-1:El material clasificado en este grupo, es una mezcla bien gradada de fragmentos de piedra o grava, arena gruesa, arena fina y un aglomerante no plástico o poco plástico.

Grupo A-1-a: en este sub-grupo se clasifican aquellos materiales que están formados, principalmente, de fragmentos de piedra o grava con o sin un aglomerante fino bien gradado.


Grupo A-1-b: aquellos materiales que están formados de arena gruesa con aglomerante bien gradado o sin él.

Grupo A-2: incluye todos lo materiales que contienen hasta un 35% del material que pasa la malla No. 200 y que no pueden clasificarse en los grupos A-1 y A-3, por sobrepasar las limitaciones de dichos grupos debido a un exceso en la proporción de finos, en la plasticidad o en ambas.

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Sub-grupo A-2-4 y A-2-5: además de sobrepasar en un 35% de la malla No. 200; en la fracción que pasa por la malla No. 40 tiene características de los grupos A-4 y A-5. Quedan incluidos los materiales como gravas y arenas gruesas, con una porción de limo o un índice de plasticidad mayor a la limitación del grupo A-1 y arenas finas que contienen limo no plástico en cantidad superior a las limitaciones del grupo A-3.

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Sub-grupo A-2-6 y A-2-7: aquí se incluyen los materiales similares a losde los grupos A-2-4 y A-2-5, con la diferencia de que el material fino contiene arcilla plástica que tiene las características de los grupos A-6 yA-7. Los efectos combinados del aumentos por encima de 10 del índice plástico y del aumento por encima del 15% de lo que pasa de la malla No. 200, se reflejan en los valores del índice de grupo desde cero acuatro (materiales limo-arcillosos).

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Grupo A-4: a este grupo pertenecen los suelos limosos sin plasticidad o poco plásticos, que tienen más del 75% de sus partículas pasando por la malla No. 200. También incluye este grupo a mezclas de limo fino y hasta un 64% de arenas y gravas que carecen de la fracción que pasa de la malla No. 200. El índice de grupo varía de uno a ocho, notándose un aumento en el porcentaje de material grueso a medida que se reduce el índice de grupo.


Grupo A-5: similares al grupo anterior, pero con la diferencia que son del tipo diatomáceo o micáceo. Estos suelos pueden ser muy elásticos según se refleja por su alto límite líquido. Su índice de grupo varía de uno a 12, indicando los valores crecientes, el efecto combinado de la disminución del porcentaje de material grueso y el aumento de su límite líquido.


Grupo A-6: arcillas plásticas que tiene el 75% o más del material pasado de la malla No. 200. Incluye también mezclas de suelo arcilloso fino hasta con un 64% de grava y arena que carecen de la fracción que pasa de la malla No. 200. Con la humedad estos suelos suelen experimentar fuertes cambios de volumen. Su índice de grupo varía de uno a 16, indican los valores crecientes el efecto del aumento del índice plástico y la disminución del porcentaje de material grueso.


Grupo A-7: similares al grupo anterior, excepto que tiene el límite líquido muy alto como es característico de los suelos del grupo A-5. Pueden ser elásticos y están sujetos a grandes cambios de volumen, estos suelos tienen un índice de grupo que varía de uno a 20.


Sub-grupo A-7-5: materiales con un índice de plasticidad moderado en relación con el límite líquido, los cuáles pueden ser muy elásticos y están sujetos a grandes cambios de volumen.

Sub-grupo A-7-6: materiales que tienen un índice plástico muy alto con relación a su límite liquido y que están sujetos a extremos cambios de volumen con los cambios de humedad.


Grupo A-8: turbas suelos muy organicos


Esos grupos son evaluados con una fórmula referida como índice de grupo (IG).

Dado F = porcentaje que pasa el tamiz 200, expresado como un número entero.

LL = Límite Líquido

IP = Índice de Plasticidad


A mayor índice de grupo, el suelo es de menor calidad.

Como se observa el IG es una función del pasa tamiz 200 y de los límites de Atterberg. Otra forma de expresar el IG, es IG= 0.2A +0.005AC + 0.01BD


RESTRICCIONES DEFINICIÓN DE VARIABLE

0 < A < 40 A = (% pasa tamiz 200 menos 35)

0 < B < 40 B = (% pasa tamiz 200 menos 15)

0 < C < 20 C = LL – 40

0 < D < 20 D = IP – 10

La tabla siguiente ilustra las variables con sus restricciones; así es IG varía de 0 a 20.


Ej: Determinar el IG para un suelo para el cual 60% pasa tamiz 200, LL = 56 y IP = 24

A = 60 – 35 = 25 0 < A < 40 OK

B = 60 – 15 = 45 0 < B < 40 Use 40

C = 56 – 40 = 16 0 < C < 20 OK

D = 24 – 10 = 14 0 < D < 20 OK

IG=0.2*25+0.005*25*16+0.01*40*14

IG=5+2+5.6

IG=12.6










Ejemplo de aplicación



LOS QUE REALMENTE COMPRENDEN LOS SUELOS PUEDEN, Y

FRECUENTEMENTE LO HACEN, APLICAR LA MECANICA DE SUELOS SIN UNA

CLASIFICACION FORMAMENTE ACEPTADA.

NINGUN SISTEMA DE CLASIFICACION SUBSTITUYE A LOS ENSAYOS QUE DETERMINAN LAS PROPIEDADES

GEOTECNICAS DE LOS SUELOS Y AL ANALISIS DE LOS RESULTADOS

REFERENCIAS

AASHTO, Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling. Part 1, Specifications, 15t11 ed. Washington, D.C., 1990

ASTM, 1998 Annual Book of ASTM Standards, West Conshohocken, PA, 1998.

REFERENCIAS

A. Casagrande, “Clasification and Identification of Soi1s,” Trans. ASCE, 113, 901 (1984).

U.S. Army Corps of Engineers, The Unified Soil Classification System, Waterways Exp. Sta. Tech. Mem, 3-357, Vicksburg, Miss, 1953

Jim Stevens, “Unfied Soil Classification System", Civil Engineers. December 1982, pp 61-2.

Documents

Clasificación, Relaciones Volumetricas Y Propiedades Indices De Los Suelos