REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN BARINAS

1ER. EXAMEN MECANICA DE SUELOS

JHOANNA REDONDO

C.I. 12.534.439

ING. CIVIL –SAIA-

BARQUISIMETO, DICIEMBRE 2015

1. PROPIEDADES DE LOS SUELOS Las propiedades de los suelos son relativas a sus características físicas o

químicas.

Propiedades Físicas:

Entre ellas tenemos:

EL COLOR: Permite reconocer diferentes tipos de terreno. Los

suelos oscuros generalmente indican presencia de materia orgánica;

los rojos y amarillos contienen óxidos de hierro y los grises y

blanquecinos son ricos en cuarzo, caolín, yeso y otros minerales

arcillosos.

LA POROSIDAD: Está definida por los poros o cavidades que se

forman entre las partículas del suelo. Los suelos arenosos son muy

porosos en tanto que los arcillosos son poco porosos. Los poros

permiten el paso del aire y del agua.

LA PERMEABILIDAD: Es la facilidad con la cual el aire y el agua se

mueven dentro del suelo.

DENSIDAD: Mediante la determinación de la densidad se puede

obtener la porosidad total del suelo. Se refiere al peso por volumen

del suelo. Existen dos tipos de densidad, real y aparente. La

densidad real, de las partículas densas del suelo, varía con la

proporción de elementos constituyendo el suelo y en general está

alrededor de 2,65. Una densidad aparente alta indica un suelo

compacto o tenor elevado de partículas granulares como la arena,

una densidad aparente baja no indica necesariamente un ambiente

favorecido para el crecimiento de las plantas.

LA TEXTURA: La textura de un suelo es la proporción de los

tamaños de los grupos de partículas que lo constituyen y está

relacionada con el tamaño de las partículas de los minerales que lo

forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de varios

grupos de partículas de un suelo. Esta propiedad ayuda a

determinarla facilidad de abastecimiento de los nutrientes, agua y

aire que son fundamentales para la vida de la planta.

Clases de texturas: Se utilizan para identificar grupos de suelos

con mezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos

minerales pueden agruparse de manera general en tres clases

texturales que son: las arenas, las margas y las arcillas, y se

utiliza una combinación de estos nombres para indicar los grados

intermedios. Para determinar el tipo de suelo de acuerdo al

porcentaje de sus componentes minerales, es decir, para hacer la

clasificación de las texturas se utiliza el denominado Triángulo de

textura de suelos, una vez que se ha determinado

experimentalmente la proporción de las partículas constitutivas de

un suelo.

PROPIEDADES QUIMICAS

Son propiedades químicas las siguientes:

FERTILIDAD: Está relacionada con la cantidad de nutrientes que el

suelo posee para el buen desarrollo de las plantas.

LA MATERIA ORGÁNICA: Está constituida por restos de plantas y

animales en distinto estado de descomposición; le transmite a los

horizontes color y estructura especiales, proporciona a la planta

algunos alimentos que ésta necesita para su crecimiento y

producción, facilita la aireación y la capacidad de retención de agua.

EL PH: Es el grado de acidez o alcalinidad de una masa de suelo

medida por la escala de PH (1 a 14). Favorece la disponibilidad de

nutrientes para las plantas, controla la actividad de microorganismos,

determina la solubilidad de los nutrientes y la mineralización de la

materia orgánica. Los dos factores naturales que más influyen en el

pH del suelo son:

Naturaleza de la roca madre.

Clima de la región.

Es importante saber conocer e identificar las propiedades tanto físicas como

químicas, ya que mediante su comprensión podemos determinar ante que tipo

de suelo nos encontramos, ya que cada tipo de suelo posee unas

características que lo identifican y con una simple inspección visual podemos

suponer inicialmente de qué tipo de suelo se trata.

2. ENSAYOS PARA ESTUDIO DE SUELOS

Para poder obtener información de las características del suelo se pueden

usar dos metodologías, que son:

MÉTODOS INDIRECTOS: Dentro de estos se incluyen fotografías aéreas,

mapas topográficos, interpretación de mapas e informes de reportes

geológicos o estudios de suelo previamente desarrollados.

MÉTODOS DIRECTOS: Reconocimiento geológico de la zona. Incluye la

inspección visual directa por un profesional. Incluye también la realización

de perforaciones, trincheras, que permitan la recuperación de muestras

alteradas o inalteradas de la zona de interés y los ensayos preliminares in-

situ los cuales permiten correlacionar los resultados obtenidos con las

propiedades ingenieriles o la información general obtenidos o los ensayos

detallados in-situ, que permiten medir directamente en campo las

propiedades de los suelos.

La determinación del tipo de suelo se puede hacer mediante un

examen visual, para ello se debe completar la descripción con un examen

granulométrico y una determinación de los límites de Atterberg.

El análisis granulométrico nos permite estudiar el tamaño de las partículas

que componen dicho suelo. Este tipo de análisis se realiza por tamizado o

por sedimentación cuando el tamaño de las partículas es muy pequeño (por

debajo de los 0.08 mm, tamiz N 200 según la serie A.S.T.M.), según esto

nos podemos encontrar con elementos gruesos, gravas, arenas, limos y

arcillas, este tipo de análisis es suficiente para gravas y arenas, pero

cuando se trata de arcillas y limos, turbas y margas se debe completar el

estudio con ensayos que definan la plasticidad del material.

Para determinar los LIMITES ATTERBER, que son los valores que definen

los contenidos de agua característicos para los que una arcilla determinada,

triturada, alcanza diferentes estados de consistencia relativa,

LÍMITE LÍQUIDO, L.L: es el contenido de agua de una pasta

arcillosa por encima del cual pasa del estado plástico al estado

líquido.

LÍMITE PLÁSTICO, L.P.: es el contenido de agua de una

pasta amasada por debajo del cual pasa del estado plástico al

estado semisólido.

LÍMITE DE RETRACCIÓN, L.R.: representa el contenido de

agua de una pasta amasada por debajo del cual pasa del

estado semisólido al sólido.El contenido de agua se expresa

como el contenido de agua natural de la muestra inalterada en

% del peso seco (w (%)).

INDICE PLÁSTICO, IP: Es la diferencia entre los límites líquido

y plástico. Ip = wl - wp Según una primera aproximación a los

límites de Atterberg nos encontramos con la siguiente tabla de

clasificación:

ENSAYO PROCTOR

Es un ensayo que consiste en apisonar el suelo en un molde, extendiéndolo

en dos capas o tongadas y compactando cada una con una maza metálica. Si el

ensayo se realiza varias veces y se trasladan los resultados calculados de la

densidad seca y la humedad a un gráfico, se aprecia en la curva obtenida que al

aumentar la humedad de moldeo de la muestra, el peso específico seco aumenta

hasta un máximo disminuyendo después. El peso específico y el contenido de

humedad para el máximo de la curva se denominan respectivamente peso

específico seco máximo y humedad óptima, para este tipo particular de

compactación y la energía correspondiente.

Cuando la energía de compactación que se utiliza es mayor el ensayo se

conoce como ensayo de apisonado Próctor Modificado. La relación humedad-peso

específico para un suelo determinado depende del grado y tipo de compactación.

INDICE CBREl Indice CBR (California Bearing Ratio) se usa para evaluar la capacidad

portante de los suelos de explanaciones aunque, también es aplicable a capas de

base y subbases, se define el tanto por ciento de la presión ejercida por un pistón

sobre el suelo, para una penetración determinada, con relación a la presión

correspondiente a la misma penetración en una muestra tipo (NLT-111/87).

Por otro lado se puede llegar a relacionar módulos característicos del suelo,

que nos permiten conocer sus propiedades de una manera más concreta, como el

módulo elástico, E, o el módulo de deformación del suelo.

Se pueden relacionar el tipo de explanada, el índice CBR, el ensayo Proctor

y los límites de Atterberg con los tipos de suelo, que según el PG 3 (1975) se

clasifican en: suelos inadecuados (SI), tolerables (ST), adecuados (SA) y

seleccionados (SS), de la siguiente manera:

E1 (5 <= CBR < 10): Explanada deformable

E2 (10 <= CBR < 20): Explanada poco deformable

E3 (20 < CBR): Explanada muy poco deformable

De los resultados de ensayos realizados en suelos se puede concluir con

certeza lo siguiente:

Los suelos granulares no responden a variaciones de humedad y en

la energía de compactación en la forma que lo hacen los suelos de

grano fino. En los suelos sin cohesión para humedades bajas se

obtienen pesos específicos muy bajos, debido a que las fuerzas

capilares se oponen a la reorganización de los granos de arena.

Aumentando la energía de compactación y con una humedad dada

se consigue que las partículas que forman la estructura de un suelo

se reorganicen de una forma más ordenada y con una distribución

aproximadamente paralela.

Los esfuerzos totales y las presiones intersticiales de un suelo

pueden variar considerablemente por efecto de la compactación.

La energía de compactación en un suelo de grano fino reduce la

permeabilidad, al aumentar el peso específico seco y disminuyendo

así los vacíos disponibles para el flujo del agua.

3. METODOS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS Para clasificar suelos se deben tomar en cuenta sus propiedades (físicas y

químicas). Las diferentes clasificaciones incluyen:

1) El sistema unificado de clasificación de suelos SUCS,

2) el sistema de la American Association of State Highway & Transportation

Officials AASHTO,

3) el método propuesto por la Federal Aviation Administration FAA, 4) el

sistema de US Department of Agriculture USDA, y

5) la taxonomía del Eurocódigo, entre otros.

El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS (IRAM 10509 y ASTM D 2487 y 2488)Es el de uso más extendido en la práctica geotécnica. Fue

inicialmente propuesto por Arthur Casagrande en 1932. Está basado

en el análisis granulométrico y los límites de Atterberg. En este

sistema se determina el contenido de finos, definido como el

correspondiente a partículas de diámetro equivalente menor a 0,07

mm, pasante del tamiz #200. Si menos del 50% en peso del suelo

pasa el tamiz #200, entonces el suelo es “grueso” y se subclasifica

en arena o grava usando el tamiz #4. De otro modo, el suelo es “fino

y se subclasifica en limo o arcilla, usando los límites de plasticidad.

CLASIFICACION DE SUELOS AASHTOEl sistema de la AASHTO (AASHTO M 145-82) está basado en

características de estabilidad de los suelos empleados en la construcción

de caminos. Se fundamenta en distribución granulométrica, límite líquido y

límite plástico. Los tamices estándar #10, #40 y #200 (aberturas de 2 mm;

0,42 mm y 0,075mm respectivamente) son de vital importancia. El

procedimiento del Departamento de Agricultura de EEUU (USDA por sus

siglas en inglés) clasifica los suelos por la granulometría en un triángulo de

textura considerando el contenido de arena, limo y arcilla. Al igual que la

USDA, la clasificación propuesta por la Federal Aviation Administration

(FAA) no contempla a las gravas en forma directa. El Eurocódigo 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 congelamientoDe acuerdo con este sistema y con base en

su comportamiento, los suelosestán clasificados en ocho grupos

designados por lo símbolos del A-1 al A-8.En este sistema de clasificación

los suelos inorgánicos se clasifican en siete grupos que van del A-1 al A-7.

Estos a su vez se dividen en un total de doce subgrupos. Los suelos con

elevada proporción de materia orgánica se clasifican como A-8.

4. FACTORES QUQE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DE UN SUELO

Las propiedades de los suelos determinaran su comportamiento ante

la acción de fuerzas externas, por ejemplo: Los suelos gruesos definen su

resistencia al esfuerzo cortante en función de dos propiedades, las cuales

se consideran las más importantes y las cuales son la Orientación de las

Partículas y la Composición Granulométrica.

El comportamiento de un suelo ante la aplicación de fuerzas de

compresión (procedimiento usado para compactar suelos) depende no solo

de su composición granulométrica, propiedad que se busca mejorar

mediante el uso de estas fuerzas, si no que depende también de la cantidad

de humedad presente en el suelo.

5. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD Se define como la velocidad del agua a través del suelo, cuando está

sujeta a un gradiente hidráulico unitario, en el se reflejan propiedades

físicas de los suelos e indica con cuanta facilidad fluye el agua a través

del suelo.

Factores que influyen en la permeabilidad de los suelos:

La Relación de Vacíos: Implica que la diferencia efectiva de vacíos

determina efectivamente el espacio que tiene el suelo para el flujo

del agua.

La temperatura del agua: la temperatura patrón es normalmente

20°C, esto debido a que el cambio del peso unitario del agua con la

temperatura es mínima con respecto al cambio de viscosidad

La estructura y estratificación del suelo: Un suelo puede tener

permeabilidades diferentes en estados inalterado, moldeado y suelto

aun cuando la relación de vacíos sea la misma

La existencia de fisuras o huecos en el suelo: A causa de ciclos

alternados de humedecimiento y secado, ecosistemas, entre otros,

pueden cambiar las características de permeabilidad de los suelos

VELOCIDADES EN EL SUELO Si consideramos un suelos en sus dos

fases sólidos y vacíos ya sabemos por donde va a estar el flujo del

líquido o el paso del agua según la Ley de Darcy. Aquella que se define

directamente de esa ley se llama velocidad de descarga, aquella que

considera la existencia de una fase solida impermeable, se llama

velocidad de filtración y es la velocidad media de avance del agua en la

dirección del flujo. Una velocidad media más real es aquella que pudiese

encontrarse si se conocieran las variaciones del área de los poros en

cada canal.