MECÁNICA DE SUELOS I

Ing. Antonio Timaná Fiestas

Propiedades Físicas e Índice del Suelo o

Propiedades Elementales del Suelo

CAPITULO III

INDICE :CA

PITU

LO II

I1. INTRODUCCIÓN

2. DEFINICIONES BÁSICAS

3. FASES DEL SUELO

4. PROPIEDADES BÁSICAS DEL SUELO EN INGENIERÍA

5. RELACIÓN MASA - VOLUMEN

6. FÓRMULAS UTILIZADAS PARA SUELOS SECOS, PARCIALMENTE SATURADOS y SATURADOS.

1. INTRODUCCION

Este capitulo contiene términos y definiciones empleados por los Ingenieros Geotécnicos que describen Las Propiedades Físicas e Índice de los Suelos.

2. DEFINICIONES BÁSICAS

RELACIÓN MASA-VOLUMEN

• En Mecánica de Suelos como en otras áreas de Ingeniería existen relaciones fundamentales que llegan hacer definiciones que son usadas en el contexto habitual.

• Ejemplo:Si en campo extraemos un cubo de 1x1x1cm. El bloque estaría formado por:

1.- POROS O VACIOS Son espacios abiertos entre granos del suelo de varios tamaños.

2.-GRANOS DE SUELO

Pueden ser macroscópicos o microscópicos en tamaño.

• 3.- HUMEDAD DEL SUELO• Característica del suelo en el que puede aparecer desde

húmedo, mojado o algo seco. El agua de los poros, de los huecos o agua intersticial puede estar en cantidad suficiente para llenar completamente los huecos (suelo saturado) o puede solo rodear l os granos del suelo.

Casos Especiales

• Peso Unitario Saturado () : Cuando todos los huecos están llenos de agua.

• Peso Unitario Seco : Cuando se coloca el cubo de suelo en un horno y se seca hasta un peso constante y se vuelve a pesar.

Unidades y Símbolos recomendados por el Comité Geotécnico de Nomenclatura

• Unidades : , ,

• Peso Unitarios del Suelo o de cualquier Material

•

• Si el agua a 4°C tiene una masa de 1 o de 62.38 , el peso del agua a 4°C es :

En Unidades SI

Factores de Conversión: para convertir la unidad de masa común en laboratorio de gr/cm3 a unidad SI correcta de KN/m3 es:

1pie =0.3048m o 1m = 3.02808 pie

• Los suelos están formados por partículas pequeñas (desde micras a algunos centímetros).

• El suelo es un sistema multifase (bifase o trifase)

• Desde el punto de vista Geológico el suelo se define como un agregado mineral unidos por fuerzas débiles de contacto.

3. FASES DEL SUELO

• A nivel practico frente a las acciones que introducen las obras de Ingeniería supone un Movimiento de esas partículas a través de deslizamientos

Relaciones Volumétricas y Gravimétrica o Propiedades Básicas de los Suelos en Ingeniería

SUELO EN ESTADO NATURAL

• La fig. muestra un elemento de suelo cuyo volumen es V y peso W en estado natural.Para obtener las Relaciones Volumétricas y Gravimétricas se separan las 3 fases (Fa, Fi, Fs). De la fig. El volumen es:

• = Vol. de solidos de suelo. = Vol. de vacíos(vol. de huecos del suelo)= Vol. de agua en vacíos(huecos ocupados por agua).

• = Vol. de aire en los vacíos. Huecos llenos de aire.

𝐹𝐴𝑆𝐸𝑆𝐷𝐸𝐿𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂𝑊=𝑊 𝑠+𝑊 𝑤

= Peso de los solidos del suelo= Peso del agua

RELACIONES DE PESO Y VOLUMEN

• 1.- Peso especifico de la Masa del Suelo:(Peso volumétrico de la masa de suelo).

• 2.- Peso especifico de la Fase Liquida (

• 3.- Gravedad especifica de la Masa del Suelo(

• 4.- Gravedad especifica de la Fase Liquida ()

• 5.- Gravedad especifica de la Fase Solida ()

• 6.- Peso Volumétrica de Masa Seca o Si la fase liquida es agua , unidades :=gr/cm3, kg/m3, lb/pie3, etc ; =kg/m3=1gr/cm3, 1Tn/m3, 1000kg/m3, 9.81KN/m362.4lb/pie3, etc.Gm, Gs, Gw= son unidadesWm=Vm.Gm. ; Ws= Vs.Gs.

RELACIONES DE PESO

• Contenido de Humedad W o Contenido de Agua o Humedad Natural

Mas usada La cantidad de agua en una masa de suelo se expresa en términos de contenido de humedad.

RELACION DE VOLUMEN

RELACION DE VACIOS (e) o INDICE DE POROSIDAD

• La cantidad de vacíos también puede medirse en términos de la razón de vacíos.

• Se expresa en decimales, usado en Ingeniería Geotécnica

• POROSIDAD (n)• Se en %.

GRADO DE SATURACION (s)

• Es el porcentaje del volumen total de poros que contiene agua.

De las relaciones anteriores se deduce:

OBSEVACIONES:

• e= -Teórico 0<e< Practico 0.25<e<25 - Áreas naturales 0.5<e<0.8 Suelos cohesivos

0.7<e<0.11

• n= -Teórico 0%<n<100% Practico 0.25<e<25

w= -Teórico 0<w< Practico 0%<n<90% - Mayoría de suelo w

• S= -Teórico 0<S<100% Seco S=0 - Saturado S=100

EJEMPLOS:

• 1). se representa en decimal

• Significa que el volumen de vacíos es 2.8 veces mayor que el volumen de solidos. «e» varia desde 0.25 (arenas muy compactas) hasta 15 (arcillas de alta compresibilidad)

• 2) ;del volumen total

•(arenas mas compactas) hasta 94% (arcillas de alta compresibilidad)

• 3). Si

• 4). Si

• Significa que solamente el 25% de vacíos es ocupado por el agua y el 75% por aire.

PESO VOLUMETRICO DEL SUELO SUMERGIDO (

SUELO SECO

• ; Gw = 0

SUELO SATURADO

•

SUELO PARCIALMENTE SATURADO

D ESLIZAMIENTO Y GIRO Depende de

• La proporción de materia solida; tamaño y distribución de las partículas; volumen relativo de huecos ( mayor volumen el suelo es mas deformable).

• En los suelos se debe analizar: La deformabilidad : cargas y acciones exteriores

(tensiones normales, tangenciales)El flujo del agua en el interior del suelo condiciona su

respuesta ya que las deformaciones causadas por cargas necesitan un tiempo para producirse(consolidacion).

EN SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS

• Asumiendo que se conoce Vs

1. Si 2.

3.

4.- ;

5.-

6.-

7.-

• Si se sabe que

• reemplazando valores obtenidos para Wm y Vm.

• reemplazando Vm y Vv

Asumiendo que se conoce Vm• 1.

• 2.

• 3. =

4. ;

5.-

w.

6.-

Si

•

•

•

•

• Sm = Ss.(1+w).(1-n)

• Expresando en función de «e» :

SUELO SATURADO

• Gw=100% Wmax

• 1. e.

• 2.

• 3.

• Teniendo en cuenta que:

• 4. ; pero

SUELO SECO

• Ausencia total de agua

• Se obtiene en el lab. Sometido a temperaturas de 105°C durante 24 horas.

APLICACIONES.PRESA CENTENARIO,

TEQUISQUIAPAN QUERÉTARO

APLICACIONES.PUENTES.

APLICACIONES.DESNIVELES.

APLICACIONES.DESNIVELES.

APLICACIONES.TALÚDES.

APLICACIONES.TÚNELES Y VÍAS DE

COMUNICACIÓN

APLICACIONES.EVITAR DESGAJES SOBRE VÍAS DE

COMUNICACIÓN.

APLICACIONES.LIMITAR VÍAS DE COMUNICACIÓN.

APLICACIONES.LECHOS DE RÍOS.

GRACIAS