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ROCA: ROCA:
Agregado natural de partículas minerales, unidas por Agregado natural de partículas minerales, unidas por fuerzas cohesivas permanentes. fuerzas cohesivas permanentes.
Arenisca:
Roca sedimentaria formada por la Sedimentación de arena
SUELO: SUELO:
Agregado natural de partículas minerales, separables Agregado natural de partículas minerales, separables por fuerzas mecánicas de poca intensidad, como la por fuerzas mecánicas de poca intensidad, como la agitación en agua.agitación en agua.
Arena:
Suelo formado por partículas sueltas de minerales (cuarzo)
SUELO SUELO PROPIEDADES ÍNDICES PROPIEDADES ÍNDICES
RELACIONES VOLUMÉTRICA Y GRAVIMÉTRICASRELACIONES VOLUMÉTRICA Y GRAVIMÉTRICAS
• Permiten definir cuantitativamente las propiedades de un suelo, Permiten definir cuantitativamente las propiedades de un suelo, sus condiciones y su comportamiento físico y mecánico sus condiciones y su comportamiento físico y mecánico
RELACIONES FUNDAMENTALES:
VOLUMÉTRICAS: Relación de vacíos Porosidad Grado de saturación Densidad relativa
GRAVIMÉTRICAS: Humedad Peso especifico relativo de los sólidos o gravedad específica Peso específico seco Peso específico húmedo Peso específico saturado Peso específico sumergido
e Vv
Vs Dónde: Dónde:
e : Relación de vacíos
Vv : Volumen de
vacíos
Vs : Volumen de sólidos
Rango: Rango: 0 < e <
Valores característicos: Valores característicos:
Arenas muy compactas con finos: e = 0,25
Arcillas altamente compresibles: e = 15
n (%) Vv
Vt 100
Dónde: Dónde:
n : Porosidad (en porcentaje)
Vv : Volumen de vacíos
Vt : Volumen total
Rango:Rango:
0 < n < 100
Algunos valores característicos:Algunos valores característicos:
Arenas: n = 25 % a 50 %
Arcillas: n = 30 % a 90 %
Sr (%) Vw
Vv 100
Dónde: Dónde:
Sr : Grado de saturación (en %)
Vw: Volumen de agua
Vv : Volumen de vacíos
Rango: Rango: 0 % Sr 100 % Algunos valores característicos: Algunos valores característicos:
Suelo seco: Sr = 0 %
Suelo húmedo: 0 % < Sr < 100 %
Suelo saturado: Sr = 100 %
w (%) Ww
Ws 100
Dónde: Dónde:
w : Humedad en porcentaje
Ww: Peso de agua
Ws : Peso de
sólidos
Rango: Rango: 0 % w Algunos valores característicos: Algunos valores característicos:
Arenas: w = 12 % a 36 % (Sr = 100 %)
Arcillas: w = 12 % a 325 % (Sr = 100 %)
t Wt Vt
Dónde: Dónde:
t : Peso unitario total
Wt: Peso total
Vt : Volumen total
Depende de: Depende de:
Peso de los granos individuales
Cantidad total de partículas presentes (función de e)
Cantidad de agua existente en los vacíos (función de w)
Características: Características: 0 % < Sr < 100 %
d
Ws Vt
Dónde: Dónde:
d : Peso unitario seco
Ws: Peso de sólidos
Vt : Volumen total
Características: Características:
Sr = 0 %
Ww = 0
Vv = Vg
GEOTECNIA - UNIDAD IV - Ing. M.Sc. Dante Bosch
Gs
s Ws
Vsγ 0 0
Dónde:Dónde:
Gs : Gravedad específica
s : Peso específico de los sólidos
0 : Peso específico del agua
Algunos valores característicos:Algunos valores característicos:
Arenas: Gs = 2,65
Arcillas: Gs = 2,7 a 2,9
Suelos con materia orgánica: Gs < 2,65
GEOTECNIA - UNIDAD IV - Ing. M.Sc. Dante Bosch
Dr e - e max 0
e - e max min
100
Dónde: Dónde:
Dr : Densidad relativa (en %)
emax : Relación de vacíos máxima
emin : Relación de vacíos mínima
e0 : Relación de vacíos
natural
Características: Características:
Dr (%) Suelos granulares
0 - 15 Arena muy suelto
Si e0 = emax => Dr = 0 % 15 - 35 Arena suelto
Si e0 = emin => Dr = 100
%
35 - 65 Arena media
65 - 85 Arena compacta
85 - 100 Arena muy compacta
GEOTECNIA - UNIDAD IV - Ing. M.Sc. Dante Bosch
Algunos valores característicos: Algunos valores característicos:
En cualquier masa de suelo, los tamaños de las partículas varían considerablemente. Para clasificar apropiadamente un suelo se debe conocer su distribución granulométrica, es decir, la distribución, en porcentaje, de los distintos tamaños dentro del suelo.
La distribución granulométrica de partículas de tamaño superior a 0,08 mm. Se determina generalmente mediante un análisis granulométrico por tamizado.
El análisis granulométrico por tamizado se efectúa tomando una cantidad medida de suelo seco, bien pulverizado y pasándolo a través de una serie de tamices (cuyo tamaño de malla suele ir disminuyendo en progresión geométrica de razón 2), agitando el conjunto. La cantidad de suelo retenido en cada tamiz se pesa y se determina el porcentaje acumulado de material que pasa por cada tamiz.
Para partículas de tamaño inferior al mencionado (0,08 mm.) se emplea la granulometría por sedimentación.
Envases apropiados para el manejo y secado de las Envases apropiados para el manejo y secado de las muestrasmuestras
El porcentaje de material que pasa por cada tamiz, determinado de la forma El porcentaje de material que pasa por cada tamiz, determinado de la forma anterior, se representa en un gráfico semilogarítmico. El diámetro de la partícula anterior, se representa en un gráfico semilogarítmico. El diámetro de la partícula se representa en una escala logarítmica (abscisas), y el porcentaje de material se representa en una escala logarítmica (abscisas), y el porcentaje de material que pasa se representa en escala aritmética (ordenadas). En la figura siguiente que pasa se representa en escala aritmética (ordenadas). En la figura siguiente
se muestra un ejemplo de esta curva. se muestra un ejemplo de esta curva.
Una vez determinada dicha curva granulométrica, existen dos Una vez determinada dicha curva granulométrica, existen dos coeficientes que coeficientes que se utilizan para una mejor descripción de la se utilizan para una mejor descripción de la granulometría de un suelo. Estos granulometría de un suelo. Estos coeficientes son:coeficientes son:
Coeficiente de uniformidad: Cu =
D 15 Coeficiente de curvatura: Cc =
2
D 60 D 15
D60 D10
El coeficiente de uniformidad representa la El coeficiente de uniformidad representa la relación entre el diámetro correspondiente al tamiz relación entre el diámetro correspondiente al tamiz por el que pasa un 60% de material y el diámetropor el que pasa un 60% de material y el diámetrocorrespondiente al tamiz por el que pasa un 10%.correspondiente al tamiz por el que pasa un 10%.
Si Cu es menor que 5, el suelo tiene una granulometría uniforme.Si 5<Cu<20, el suelo es poco uniforme;y si Cu>20, se considera bien graduado.
Cuanto más uniforme es el suelo, Cuanto más uniforme es el suelo, más uniforme es el tamaño de más uniforme es el tamaño de sus huecos y más difícil es su sus huecos y más difícil es su compactación, al no existir una compactación, al no existir una cierta variación de tamaños que cierta variación de tamaños que rellenen adecuadamente los rellenen adecuadamente los huecos. huecos.
• Gravas, Gravas, con tamaño de grano entre unos 80 mm. y 4,75 mm. Los granos son observables directamente, existen grandes huecos entre las partículas y no retienen el agua.
• Arenas, Arenas, con partículas de tamaño entre 4,75 mm. y 0,075 mm. Estas son observables a simple vista y se mantienen inalterables en presencia de agua.
•• Limos, Limos, con partículas comprendidas entre 0,075 mm. y 0,002 mm Retienen el agua y si se forma una pasta limo-agua y se coloca sobre la mano, al golpear con la mano se aprecia cómo el agua se exhuda con facilidad.
•• Arcillas, Arcillas, cuyas partículas tienen tamaños inferiores a 0,002 mm. Son partículas de tamaño gel y están formadas por minerales silicatados.Por tanto, presentan una gran capacidad de retención de agua, con un porcentaje de huecos muy elevado (huecos pequeños pero con una gran superficie de absorción en las partículas).
Con el objeto de dividir los suelos en grupos de comportamiento semejante, con propiedades geotécnicas similares, surgen las denominadas clasificaciones de suelos.
La clasificación de suelos consiste, pues, en incluir un suelo en un grupo que La clasificación de suelos consiste, pues, en incluir un suelo en un grupo que presenta un comportamiento semejante. La correlación de unas ciertas presenta un comportamiento semejante. La correlación de unas ciertas propiedades con un grupo de un sistema de clasificación suele ser un proceso propiedades con un grupo de un sistema de clasificación suele ser un proceso empírico puesto a punto a través de muchos años de experiencia. empírico puesto a punto a través de muchos años de experiencia.
Los dos sistemas principales de clasificación de suelos actualmente en uso son el sistema AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) y el USCS (Unified Soil Classification System).
El sistema USCS clasifica los suelos en base a su granulometría, los Límites de Atterberg y el contenido en materia orgánica. A continuación se muestra dicha clasificación, junto con los símbolos empleados en la misma, así como una descripción de las propiedades esperables de los grupos diferenciados.
INTERPRETACIÓN DE LA CURVAINTERPRETACIÓN DE LA CURVAGRANULOMÉTRICAGRANULOMÉTRICA
Material bien clasificado es aquel en que todas las dimensiones de los granos están igualmente representados
Material mal clasificado es aquel en el cual predominan uno ó varios diámetros
CARACTERÍSTICAS DE LA GRANULOMETRÍACARACTERÍSTICAS DE LA GRANULOMETRÍA
Coeficiente de uniformidad
Coeficiente de curvatura
Clasificación decimal de Atterberg aplicable para suelos gruesos
LIMITES DE ATTERBERGLIMITES DE ATTERBERG
Son propiedades índices de los suelos que corresponden a cuatro diferentes estados y que toman en cuenta el contenido de agua para pasar de un estado a otro.
Estado sólido sin contracción
Estado sólido con contracción
Estado plástico
Estado líquido
LIMITES DE ATTERBERGLIMITES DE ATTERBERG
LÍMITE DE CONTRACCIÓN LcLÍMITE DE CONTRACCIÓN Lc
Corresponde al contenido de agua alcanzado en el momento de secado de la muestra
Los granos sólidos y el agua líquida pueden estar en contacto, lo que impide una contracción posterior
LIMITES DE ATTERBERGLIMITES DE ATTERBERG
EL LÍMITE PLÁSTICO Lp Corresponde al contenido de agua que permite un
cierto desplazamiento relativo de las partículas, pero demasiado débil para alejarlas
EL LÍMETE LÍQUIDO LI Corresponde al contenido de agua que permite una
separación de las partículas
ESTADOS DE CONSISTENCIAESTADOS DE CONSISTENCIA
ω (%) ESTADO SOLIDO ESTADO LIQUIDO
IP LC
Sólido Semisólido
LP Plástico
LL
Líquido
LIMITES DE ATTERBERG:
Son límites arbitrarios entre los diferentes estados
LIMITES DE ATTERBERG • LIMITE LIQUIDO (LL): es el contenido de
humedad entre los estados de consistencia plástico y líquido.
• Y es el contenido de humedad para el cual 2 secciones de una pasta de suelo, alcanzan a unirse en 12 mm al cabo de 25 golpes en el Cascador de Casagrande
40
30
LL 10
0
10 25 100
Número de golpes
•Indice de fluencia: If =∆ w / ∆ log N
LIMITES DE ATTERBERG
LIMITE PLASTICO: •Es el contenido de humedad entre los estados de consistencia plástico y semisólido.
•Es el contenido de humedad para el cual el suelo comienza a agrietarse cuando es amasado en cilindros de 3 mm de diámetro.