clasificación de suelos 22/10/2021
TRANSCRIPT
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 2
Bibliografía:• Sowers & Sowers (1972). Introducción a la Mecánica de Suelos y cimentaciones• Braja M. Das (2015). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica• Lambe & Withman (1969). Mecánica de Suelos
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
3Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR
Fuente: Sowers & Sowers (1972). Introducción a la Mecánica de Suelos y cimentaciones
Comportamiento
Dominado por contacto entre partículas
Factores influyentes
Densidad relativa, graduación y forma de las partículas
Comportamiento
Dominado por fuerzas electrostáticas
Factores influyentes
Mineral arcilloso, agua adsorbida en la doble capa difusa, tipo de fluido en los poros
Fuente: Carter & Bentley (2016). Soil Properties and their correlations
Dispersa Floculada
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 4
Contenido de humedad:
𝑤 =𝑊𝑤
𝑊𝑠%
Peso unitario seco:
𝛾𝑑 =𝑊𝑠
𝑉𝑘𝑁/𝑚3
Peso unitario:𝛾 = 𝛾𝑑 1 + 𝑤 𝑘𝑁/𝑚3
Peso unitario de partículas sólidas:
𝛾𝑠 =𝑊𝑠
𝑉𝑠𝑘𝑁/𝑚3
Densidad:
𝜌 =𝛾
𝑔=𝑚
𝑉𝑘𝑔/𝑚3
Índice de vacíos:
𝑒 =𝑉𝑣𝑉𝑠
Porosidad:
𝑛 =𝑉𝑣𝑉
%
Grado de saturación:
𝑆 =𝑉𝑤𝑉𝑣
%
Gravedad específica:
𝐺 =𝛾𝑠𝛾𝑤
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Caolinita Illita Montmorillonita
Fuente: Braja M. Das (2015). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 5
Fuente: Sowers & Sowers (1972)
Doble capa difusa
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 6
Caolinita CaolinitaBentonita (Na+) Bentonita (Na+)
QuerosenoMolécula no polar
Agua destiladaMolécula polar
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 7
Fuente: Braja M. Das (2012)
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 8
Consistencia: Facilidad con la cual un suelo puede ser deformado
Se realizan con la fracción del suelo pasante al tamiz #40 (0,425 mm)
Los valores de los límites se expresan sin unidades y se aproximan a un número entero (ej: 𝑤𝐿𝑃 = 22,1 % → 𝐿𝑃 = 22)
Índice Plástico:𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃
Índice de Liquidez:
𝐼𝐿 =𝑤 − 𝐿𝑃
𝐼𝑃
𝑤 (%)𝐿𝑃 𝐿𝐿
𝐼𝐿
10
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 9
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 10
𝑤 =𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎
Fuente: ASTM D 4318-17, ASTM D 2216-19
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Salas impares:Ejercicio 6 - 𝑛 =𝑒
1+𝑒
Ejercicio 9 – (26-3)
Salas pares: Ejercicio 6 - 𝑆. 𝑒 = 𝐺.𝑤
Ejercicio 9 – (45-1)
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 11
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 12
𝑛 =𝑉𝑣𝑉=
𝑉𝑣𝑉𝑠 + 𝑉𝑣
=𝑉𝑣
𝑉𝑠 1 + ൗ𝑉𝑣
𝑉𝑠
=𝑒
1 + 𝑒
𝑆. 𝑒 =𝑉𝑤𝑉𝑣.𝑉𝑣𝑉𝑠=𝑉𝑤𝑉𝑠.𝑊𝑠
𝑊𝑠.𝑊𝑤
𝑊𝑤= 𝛾𝑠. 𝑤.
1
𝛾𝑤= 𝐺.𝑤
Ejercicio 6
Ejercicio 9
𝑊𝑤 +𝑊𝑠 = 146,12 𝑔
𝑉 = 91, 21 𝑐𝑚3
𝛾𝑛𝑎𝑡 = 1,60 𝑔/𝑐𝑚3
𝛾𝑑 =𝛾𝑛𝑎𝑡1 + 𝑤
= 1,39 𝑔/𝑐𝑚3 → 𝑊𝑠= 𝛾𝑑 . 𝑉 = 126,78 𝑔
𝛾𝑠 = 𝛾𝑤. 𝐺 = 2,91 𝑔/𝑐𝑚3
𝑉𝑠 =𝑊𝑠
𝛾𝑠= 43,57 𝑐𝑚3
𝑉𝑣 = 𝑉 − 𝑉𝑠 = 47,64 𝑐𝑚3
𝑛 =𝑉𝑣𝑉= 52, 2 % 𝑒 =
𝑉𝑣𝑉𝑠= 1,09
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
13Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR
Potencial expansivoLímite líquido (LL)
Chen (1965) Snethan et al. (1977) IS: 1498 (1970)*
Bajo < 30 < 50 20 – 35
Medio (Marginal) 30 – 40 50 – 60 35 – 50
Alto 40 – 60 > 60 50 – 70
Muy alto > 60 - 70 – 90
Potencial expansivoÍndice plástico (IP)
Holtz & Gibbs (1956) Chen (1988) IS: 1498 (1970)
Bajo < 18 0 – 15 < 12
Medio (Marginal) 15 – 28 10 – 35 12 – 23
Alto 25 – 41 20 – 55 23 – 32
Muy alto > 35 > 35 > 32
Potencial expansivo a partir de los límites de Atterberg (Sridharan & Prakash (2016))
Fuente: Day, R.W. (2010). Foundation Engineering Handbook
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 14
𝐷𝑥: Abertura ficiticia para la cual pasa el x % de la muestra
𝐷60 ≅ 1,3 𝑚𝑚
Coeficiente de uniformidad:
𝐶𝑢 =𝐷60𝐷10
Coeficiente de curvatura:
𝐶𝑐 =(𝐷30)
2
𝐷10𝑥𝐷60
Suelos uniformes: 𝐶𝑢 < 4Suelos bien graduados: 1 < 𝐶𝑐 < 3
Fuente: Sowers & Sowers (1972). Introducción a la Mecánica de Suelos y cimentaciones
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Requerimientos:◦ Grupos con propiedades distintivas
◦ Lógico y simple
◦ Terminología clara y de uso común
◦ Simbología apropiada
◦ De fácil aplicación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 15
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 16
• Clasificación en base a textura• Clasificación en base a
comportamientos en diferentes aplicaciones (Agricultura, Geología, Ingeniería, etc)
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 17
Clasificación de suelos propuesta por AASHTO* (1929)
• Clasificación en base al comportamiento de materiales para el uso en carreteras
• Clasificación en base a granulometría y límites de Atterberg• Principales características:
• Suelos granulares (% pasante #200 < 35 %)• IP=10 separa el comportamiento entre limos y arcillas
• La clasificación corresponde al primer grupo que cumpla las condiciones comenzando desde la izquierda, las clasificaciones con números más bajos presentan mejores comportamientos para su uso en carreteras
*American Association of State Highway and Transportation Officials
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 18
Clasificación de suelos propuesta por AASHTO* (1929)
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 19
Sistema unificado de clasificación de suelos. Casagrande (1942)• Propuesto inicialmente para la construcción de bases de pistas de
aeropuertos durante la segunda guerra mundial• Revisión posterior para adaptarlo a usos más generales (U.S. Bureau of
Reclamation y Army Corps of Engineers)• Clasificación en base a granulometría y límites de Atterberg
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 20
Suelos de partículas gruesasSuelos de partículas finas
Retenido #200 (%)50
Tamaño (mm)0,075 4,75
Gravas (G)Arenas (S)Arcillas y limos (C y M)
GraduaciónBien graduado (W) (Well graded)Mal graduado (P) (Poorly graded)
PlasticidadBaja (L) (Low)Alta (H) (High)
#200 #4
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 21
• La clasificación estará dada por el símbolo y la descripción• Suelos de partículas gruesas
G ó S (el predominante)
Símbolo principal Símbolo secundario
Pasante #200<5 % W ó P (𝑓(𝐶𝑢, 𝐶𝑐))
Pasante #200>12 % C ó M (LL, LP)
Pasante #200Entre 5 % y 12 %
Simbología doble
Ejemplo
SW
GC
GW-GM
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 22
• La clasificación estará dada por el símbolo y la descripción• Suelos de partículas finas
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 23
1. Establecer los porcentajes de las diferentes fracciones (G, S y (C+M))2. En base a (C+M) establecer si es suelo fino o grueso
/24
Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación
Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 24
La descripción es parte de la clasificación