Indice
CARACTERISTICAS O FASES DEL SUELO CARACTERISTICAS DEL SUELO EN TERRENO ENSAYES INDICES DE LOS SUELOS ANALISIS GRANULOMETRICO LIMITES DE ATTERBERG EJEMPLO
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PROPIEDADES INDICES
CARACTERISTICAS O FASES DEL SUELO Las propiedades índices permiten la diferenciación de suelos de una misma categoría,condiciones de estado del suelo y comportamiento físico.
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 Masas
Volúmenes
Va
Aire
Vw
Agua
Ww
Vs
Sólido
Ws
Vv Vt
Wt
PROPIEDADES INDICES
CARACTERISTICAS O FASES DEL SUELO
PROPIEDADES INDICES Peso unitario natural Peso unitario seco Peso específico Gravedad específica Humedad ( % ) Indice de vacíos Porosidad Grado de saturación ( % ) Indice de Densidad o Densidad Relativa
SIMBOLO γt γd γs Gs ω e n S D.R.
(emáx
DEFINICION Wt/Vt Ws/Vt Ws/Vs γs / γw Ww /Ws Vv /Vs Vv / V t V w / Vv - e ) / ( emáx - emín)
γ dmax (γ d - γ dmin)/ γ d(γ dmax - γ dmin)
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CARACTERÍSTICAS DEL SUELO EN TERRENO Características de las partículas del suelo
• Forma • Tamaño • Composición mineralógica
COMPORTAMIENTO DEL SUELO EN TERRENO
Características de la masa de suelo
• Textura • Estructura • Consistencia • Compacidad • Humedad
CARACTERÍSTICAS DEL SUELO EN TERRENO CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTICULAS DEL SUELO • Angulosa FORMA
suelos granulares
: Resistencia al desplazamiento Resistencia al corte Las partículas se trituran con facilidad
• Redondeada : Resistencia a la compresión Baja resistencia al desplazamiento por vibración
TAMAÑO
COMP.MINERAL suelos finos
• Bloques • Bolones • Gravas • Arenas • Limos • Arcillas
: Fragmentos de roca mayores a 300 mm : Fragmentos de roca de 80 ( 3” ) a 300 mm : Agregados sin cohesión de 4,76 a 80 mm ( 3” ) : Partículas de roca sin cohesión de 0,074 a 4,76 mm : Suelo de grano fino, no plástico de 0,002 a 0,074 mm : Suelo fino cohesivo, plástico de tamaño menor a 0,002 mm .
• Caolinitas • Ilitas • Montmorilonitas
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CARACTERÍSTICAS DEL SUELO EN TERRENO CARACTERÍSTICAS DE LA MASA DE SUELO TEXTURA
Grado de finura y uniformidad detectado con el tacto
ESTRUCTURA
• Suelos no cohesivos : e máx => Suelo suelto DR e mín => suelo compacto • Suelos cohesivos : Depende de la composición mineral . Puede ser floculada o dispersa
CONSISTENCIA
Grado de adherencia y resistencia frente a cargas, propia de los suelos finos. Medida subjetiva expresada mediante los Límites de Atterberg Grado de compactación de los suelos no cohesivos. D.R. = γ d máx (γγ d - γ d mín ) · 100 γ d ( γ d máx - γ d mín )
COMPACIDAD
Cantidad de agua en los suelos, medida como porcentaje sobre el suelo seco.
HUMEDAD
ENSAYES INDICES DE LOS SUELOS
Contenido de agua o Humedad
Densidad
Gravedad Específica
Densidad Relativa
Límites de Atterberg
Granulometría
Objetivo : Destinados a expresar cuantitativamente las características de un suelo. Son parámetros de clasificación de suelos, principalmente, la granulometría y los límites de Atterberg.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO 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. 2
Indicadores de Graduación :Cc = ( D30 ) D60 * D10
Cu = D60 D10
Coeficiente de Curvatura ( Regularidad de la curva ) 1 < Cc < 3
Coeficiente de uniformidad ( Tipo de graduación) Cu > 6 en arenas Cu > 4 en gravas 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. v=(2γs-γw) · D 2 18 n n = viscosidad cinemática
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO Tipo de curva :
A. Empinada : Suelo uniforme B. Suave : Suelo graduado C. Con inflexión : Suelo discontinuo o graduación incompleta Norma ASTM
A B
C
Un material bien graduado otorga las siguientes propiedades al suelo : • Mejor estabilidad • Menor número de huecos • Baja permeabilidad • Baja compresibilidad • Mayor resistencia
Designación 3” 2” 1 1/2” 1” 3/4” 1/4” nº 4 nº 8 nº 10 nº 16 nº 20 nº 30 nº 40 nº 50 nº 60 nº 100 nº 140 nº 200
Tam.abertura 75mm 50mm 37,5mm 25mm 19mm 9,5mm 4,75mm 2,36mm 2mm 1,18mm 850 µm 600 µm 425 µm 300 µm 250 µm 150 µm 100 µm 75 µm
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LIMITES DE ATTERBERG La consistencia de los suelos cohesivos varía aumentando o disminuyendo la humedad .Se definen en la NCh 179 los límites de Atterberg, 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 plástico y semisólido
• Límite de Contracción ( Ls ) : Semisólido LC
humedad del suelo en el límite entre el estado semilíquido y plástico
• Límite Plástico ( L.P ) :
Sólido
LP
humedad máxima para la cual una reducción de la humedad no causa variación en el volumen.
Plástico
Semilíquido
LL
CUCHARA DE CASAGRANDE
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LIMITES DE ATTERBERG Carta de Plasticidad
U Lí ne a
Indice de plasticidad
70 60
CH
50
e L ín
aA
40 30
CL
MH o OH
20 10 7
ML o OL
4
0
10
20
30
40 50
60
70
80 90 100 110 120
Límite Líquido Línea A = 0,73 ( LL - 20 ) Línea U = 0,90 ( LL - 8 )
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LIMITES DE ATTERBERG
• 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 ) / IP Si IF = 0 => W = LP Si IF = 1 => W = LL
• Indice de Consistencia ( IC ) : IC = ( LL - W ) / IP SiIC IC Si SiIC IC Si SiIC IC Si SiIC IC Si SiIC IC Si
Muyblanda blanda 0,00 Muy <<0,00 Blanda 0,00- -0,50 0,50 Blanda 0,00 Rígida 0,50- -0,75 0,75 Rígida 0,50 Muy rígida 0,75 1,00 0,75 - 1,00 Muy rígida Dura >1,00 Dura >1,00
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 + Ww Wt = Ww + Ws Wt = W * Ws + Ws = Ws ( 1 + W ) Ws / ( 1 + W ) = Ws => Ws / Gs = Vs Ww = Wt - Ws Vt = Vs + Ww =
Ws = 365,2 grs
π (d2 * h)/4
H = 3,3 cm
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Ejemplo : Propiedades Indice Problema 2 Dos 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
6m
ef = 0,5
ef = 0,55
Roca e + 1 = Vv / Vs + 1 = Vt / Vs
=> V = Vs ( e + 1 ) => 6 / H’ = Vs ( ei + 1 ) / Vs ( ef + 1 ) => Zapata izquierda : H’ = 5,49 m Zapata derecha : H’ = 5,67 m
H’ = 6 ( 1 + ef ) / ( 1 + ei ) Ir a hoja de Calculo
Diferencia de asentamiento = 0,18 m
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