INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLAXIACOCARRERA:INGENIERIA CIVILGRUPO:4 BCSEMESTRE: 4toMATERIA:FUNDAMENTOS DE LA MECANICA DE SUELOSDOCENTE:MARTINEZ LOPEZ TOBIASALUMNO:HERNANDEZ JIMENEZ DANIELREPORTE DE LA UNIDAD 3CLASIFICACION E IDENTIFICACION DE LOS SUELOS

19 DE JUNIO DE 2014

DINTRODUCCIONEn esta unidad observaremos como y bajo que conceptos se puede clasificar e identificar un suelo, as como tambin su estructura de la misma para determinar en qu mbito proponerlo. La informacin presentada no es muy amplia pero nos puede servir de mucha ayuda para darse una idea de cmo debemos llevar a cabo un proceso de separacin de los tipos de materiales que presenta la corteza, en otras palabras el suelo.Mencionaremos tambin algunos factores como la carta de plasticidad, la granulometra y el estado de plasticidad. Y que este ltimo nos ayuda en saber con qu tipo de suelo estamos trabajando y no poner en riesgo todo el proceso de construccin.

CLASIFICACION E IDENTIFICACION DE SUELOSLos suelos se presentan como una variedad y complejidad prcticamente infinita. As, cualquier intento de sistematizacin cientfica acompaada de la correspondiente tendencia generalizadora, debe ir precedido por otro, en que se procure clasificar a los suelos del modo ms completo posible.De hecho, los sistemas de clasificacin de suelos son tan antiguos como la propia Mecnica de Suelos, pero por el escaso conocimiento que se tena sobre los suelos, los sistemas que aparecieron en un principio estaban basados en caractersticas poco relevantes (olor, color, textura, etc.), o muy difciles de correlacionar con los fundamentales; estos sistemas estn hoy superados y no conviene dedicarles atencin, entonces dado el escaso conocimiento que sobre los suelos se tena, fundndose en criterios puramente descriptivos nacieron as varios sistemas, de los cuales, los basados en las caractersticas granulomtricas, ganaron popularidad rpidamente.La granulometra ofrece un medio sencillo y evidente para clasificar suelos. En verdad, basta dividir un suelo en sus fracciones granulomtricas para tenerlo "clasificado", si previamente se conviene en dar una denominacin particular a las distintas fracciones segn queden comprendidas en una determinada gama de tamaos. Los sistemas de clasificacin granulomtrica, tan populares en el pasado, tuvieron esa gnesis tan simple y los trminos grava, arena, limo y arcilla an tienen para muchos un significado relacionado nicamente con el tamao de las partculas constitutivas de esos suelos o fracciones.Es evidente que un sistema de clasificacin de suelos debe agruparlos de acuerdo con sus propiedades mecnicas bsicas, por ser estas las que interesan para la aplicacin en la construccin. A la vez, el criterio clasificador ha de ser preponderantemente de naturaleza cualitativa, puesto que un sistema que incluyera relaciones cuantitativas resultara excesivamente engorroso y complicado.Probablemente lo menos que puede esperar un tcnico de un sistema de clasificacin es que sirva, para formar su criterio respecto al suelo en cuestin, antes de que adquiera conocimientos ms profundos y extensos de las propiedades del mismo; as, al usar el sistema ser posible, entre otras cosas, obtener criterios para saber en qu direcciones es conveniente profundizar la investigacin.A pesar de su sencillez, los criterios de clasificacin puramente granulomtricos resulta hoy poco apropiados porque la correlacin de la distribucin granulomtrica con las propiedades fundamentales (resistencia, compresibilidad, relaciones, esfuerzo, deformacin, permeabilidad, etc.), resultan demasiado inseguros y sujetos a excepciones y casos especiales.3.1 GRANOLUMETRIASe denominaclasificacin granulomtricaogranulometra, a la medicin y graduacin que se lleva a cabo de losgranosde unaformacin sedimentaria, de los materiales sedimentarios, as como de lossuelos, con fines de anlisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecnicas, y el clculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaos previstos por unaescala granulomtrica.METODO DE DETERMINACION GRANULOMETRICOEl mtodo de determinacin granulomtrico ms sencillo es hacer pasar las partculas por una serie demallasde distintos anchos de entramado (a modo decoladores) que acten comofiltrosde los granos que se llama comnmentecolumna de tamices. Pero para una medicin ms exacta se utiliza un granul metro lser, cuyo rayo difracta en las partculas para poder determinar su tamao. O tambin se pueden utilizar los rayos gamma obs.ENSAYO DE TAMIZADOPara su realizacin se utiliza una serie de tamices con diferentes dimetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra eltamizde mayor dimetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibracin y movimientos rotatorios intensos en una mquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se coloc en la columna de tamices (Conservacin de la Masa).CURVA GRANULOMETRICATomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar lacurva granulomtrica, con los valores de porcentaje retenido que cada dimetro ha obtenido. La curva granulomtrica permite visualizar la tendenciahomogneaoheterogneaque tienen los tamaos de grano (dimetros) de las partculas.

3.2 PLASTICIDADLaplasticidades la propiedad mecnica de un materialinelstico, natural, artificial, biolgico o de otro tipo, dedeformarsepermanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido atensionespor encima de su rangoelstico, es decir, por encima de sulmite elstico.En los metales, la plasticidad se explica en trminos de desplazamientos irreversibles dedislocaciones.

Ejemplo tpico de curva tensin-deformacin para un esfuerzo un axial de traccin, en un metal dctil con comportamiento elasto-plstico: el comportamiento es elstico lineal para pequeas deformaciones (tramo recto de color azul) y presenta plasticidad a partir de cierto lmite.En los materiales elsticos, en particular en muchos metales dctiles, unesfuerzoun axial detraccinpequeo lleva aparejado un comportamiento elstico. Eso significa que pequeos incrementos en la tensin de traccin comporta pequeos incrementos en la deformacin, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformacin completamente reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un lmite, llamadolmite elstico, tal que si cierta funcin homognea de las tensiones supera dicho lmite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no reversibles.Este tipo decomportamiento elasto-plsticodescrito ms arriba es el que se encuentra en la mayora de metales conocidos, y tambin en muchos otros materiales. Elcomportamiento perfectamente plsticoes algo menos frecuente, e implica la aparicin de deformaciones irreversibles por pequea que sea la tensin, la arcilla de modelar y laplastilinase aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plstico. Otros materiales adems presentan plasticidad con endurecimientoy necesitan esfuerzos progresivamente ms grandes para aumentar su deformacin plstica total. E incluso los comportamientos anteriores pueden ir acompaados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones sean mayores en casos de velocidades de deformacin altas, dicho comportamiento se conoce con el nombre devisco-plasticidad.La plasticidad de los materiales est relacionada con cambios irreversibles en esos materiales. A diferencia del comportamientoque es termodinmicamente reversible, un cuerpo que se deforma plsticamente experimenta cambios de entropa, como desplazamientos de las dislocaciones. En elcomportamiento plsticoparte de laenerga mecnicase disipa internamente, en lugar de transformarse enenerga potencial elstica.Microscpicamente, en la escala de la red cristalina de los metales, la plasticidad es una consecuencia de la existencia de ciertas imperfecciones en la red llamadas dislocaciones. En1934, Egon Orowan, Michael Polanyi y Geoffrey Ingram Taylor, ms o menos simultneamente llegaron a la conclusin de que la deformacin plstica de materiales dctiles poda ser explicada en trminos de la teora de dislocaciones. Para describir la plasticidad usualmente se usa un conjunto de ecuaciones diferenciales no lineales y dependientes del tiempo que describen los cambios en las componentes del tensor deformacin y el tensor tensin con respecto al estado de deformacin-tensin previo y el incremento de deformacin en cada instante.Historia de la disciplinaLa base de la moderna teora de la plasticidad fue asentada en elsiglo XIXcon los trabajos deTresca,Saint-Venant,LvyyBauschinger. A principios del siglo XX se hicieron algunos avances en la comprensin del fenmeno por parte dePrandtl,Von Misesy A. Reuss. En esta primera fase se introdujo el concepto de deformacin irreversible,criterios de fallo, endurecimiento y plasticidad perfecta, adems de la forma incremental de las ecuaciones constitutivas de la deformacin plstica.Justo despus de laSegunda Guerra Mundialaparecieron los trabajos dePrager,DruckeryHillse logr una mayor claridad de la formulacin y se estableci laconvexidadde lassuperficies de fluencia. Poco despus, a partir de1960, se produjeron ciertos avances matemticos en la teora de ecuaciones en derivadas parciales y las desigualdades variaciones que resultaran ser particularmente provechosos para la teora de la plasticidad. Esos avances probaron que el marco natural para resolver losproblemas de valor inicial en slidos elastoplsticoseran las desigualdades variaciones. La confluencia de ciertos avances en el terreno de la mecnica de slidos y las matemticas dieron lugar a nuevos desarrollos tericos, de los cuales son un ejemplo los artculos de Mrea, las monografas deDuvautyJ.L. LionsyTemam.Modelos de plasticidadEn general un modelo de plasticidad requiere definir varios elementos: En primer lugar en el espacio de tensiones principales se requiere definir la llamadaregin de tensiones admisibles, que ser unconjunto cerrado(y posiblemente compacto) de dicho espacio de tensiones. La frontera de dicho conjunto usualmente se denominasuperficie de fluencia. Para puntos del slido cuyas tensiones principales estn contenidas en el interior de la regin de tensiones admisibles el comportamiento es elstico. Sin embargo, para puntos de la superficie de fluencia es necesario definir una"regla de flujo"que explicita como aumentarn la deformacin plstica en funcin de la tasa de aumento de la tensin y otros parmetros internos si se aumenta la solicitacin sobre un material que ha alcanzado su lmite de fluencia. Los modelos de plasticidad imperfecta requerirn la definicin de un conjunto de variables internas que den cuenta del endurecimiento y del desplazamiento de la regin de tensiones admisibles a lo largo del tiempo en funcin de las tasas de aumento de las otras variables.La existencia de variables internas como el grado de plastificacin (deformacin plstica), el endurecimiento y otras hace que la relacin entre tensiones y deformaciones sea ms compleja que en el caso elstico, en particular, dado un nivel de deformacin elstica las tensiones no pueden conocerse a menos que se conozca cmo han variado las variables internas. El hecho de tener que tener en cuenta como varan las variables internas hace que un problema elastoplstico en general slo pueda ser unvocamente resuelto como problema dinmico resolviendo simultneamente las ecuaciones del siguiente sistema:

Donde la primera relacin expresa laecuacin constitutivaentre latensin mecnica(), ladeformacin(), las variables internas (), para cada punto del slido. La segunda relacin es laecuacin en derivadas parcialesque recoge el equilibrio de fuerzas entre las tensiones internas y las fuerzas aplicadas () y la ltima es laecuacin diferencial ordinariaque da la regla de flujo que expresa como aumentan las variables internas (en particular la deformacin plstica) con el tiempo una vez el material alcanza un estado de tensiones donde aparece fluencia.Descomposicin de la deformacinLa descripcin de un material plstico requiere tanto de variables que describan la deformacin total, como variables internasque describan los cambios irreversibles que tienen lugar en el interior del material. Estas variables intervienen adems en las relaciones de disipacin del material. Las consideraciones termodinmicas llevan a que la energag[por unidad de volumen] est relacionada con laenerga libre de Helmholtzf, las tensiones y las deformaciones mediante la relacin:

Donde:Energa libre de Gibbs y energa libre de Helmhotz por unidad de volumen,Son las componentes deltensor de tensiones,Son las componentes deltensor deformacinySon un conjunto de variables internas relacionadas con los cambios irreversibles en el materialLa relacin anterior implica:(*)Experimentalmente se conoce que eltensor de comparanzano parece verse afectado por los procesos irreversibles de deformacin plstica, lo que a su vez implicar:

Y en ese caso existe una descomposicin aditiva de ladeformacin, en deformacin elstica y deformacin plstica, porque bajo la hiptesis de independencia dede la deformacin plstica, (*) puede ser integrada en la forma:

Por otra parte laley de flujoest limitada por una desigualdad asociada a la disipacin plstica de la energa. Esta desigualdad se deriva de latermodinmica en la forma de Clausius-Duhem:

Donde:Son la energa libre de Helmholtz y laentropapor unidad de volumen.Son la temperatura y elflujo de calora travs de la superficie.3.3 SISTEMAS DE CLASIFICACION DE LOS SUELOS

6Sistemas de Clasificacin de suelosUn Sistema de Clasificacin de los Suelos es una agrupacin de stos con caractersticas semejantes. El propsito es estimar en forma fcil las propiedades de un suelo por comparacin con otros del mismo tipo, cuyas caractersticas se conocen. Son tantas las propiedades y combinaciones en los suelos y mltiples los intereses ingenieriles, que las clasificaciones estn orientadas al campo de ingeniera para el cual se desarrollaron, por consiguiente, slo se explicarn las clasificaciones empleadas en obras viales.

.1Sistema AASHTOEl Departamento de Caminos Pblicos de USA (Bureau of Publica Orados) introdujo en 1929 uno de los primeros sistemas de clasificacin, para evaluar los suelos sobre los cuales se construan las carreteras. En 1945 fue modificado y a partir de entonces se le conoce como Sistema AASHO y recientemente AASHTO.Este sistema describe un procedimiento para clasificar suelos en siete grupos, basado en las determinaciones de laboratorio de granulometra, lmite lquido e ndice de plasticidad. La evaluacin en cada grupo se hace mediante un "ndice de grupo", el cual se calcula por la frmula emprica:IG = (F - 35) (0,2 + 0.005 (Wl - 40)) + 0,01 (F - 15) (IP - 10).En que: F= Porcentaje que pasa por 0.08 mm, expresado en nmeros enteros basado solamente en el material que pasa por 80 mm.Wl=Lmite Lquido.IP=ndice de Plasticidad.Se informa en nmeros enteros y si es negativo se informa igual a 0.El grupo de clasificacin, incluyendo el ndice de grupo, se usa para determinar la calidad relativa de suelos de terraplenes, material de subrasante, subbases y bases. Disponiendo de los resultados de los ensayes requeridos, proceda en la Tabla V.6 de izquierda a derecha y el grupo correcto se encontrar por eliminacin. El primer grupo desde la izquierda que satisface los datos de ensaye es la clasificacin correcta. Todos los valores lmites son enteros, si alguno de los datos es decimal, se debe aproximar al entero ms cercano.El valor del ndice de grupo debe ir siempre en parntesis despus del smbolo del grupo, como: A-2-6 (3); A-7-5 ( 17), etc.Este mtodo define:- Grava: material que pasa por 80 mm y es retenido en tamiz de 2- Arena gruesa: material comprendido entre 2 mm y 0.5 mm- Arena fina: material comprendido entre 0,5 y 0,08 mm.- Limo arcilla: material que pasa por tamiz 0,08 mm.El trmino material granular se aplica a aquellos con 35% o menos bajo tamiz 0,08 mm; limoso a los materiales finos que tienen un ndice de plasticidad de 10 o menor; y arcilloso se aplica a los materiales finos que tienen ndice de plasticidad 11 o mayor. Materiales limo arcilla contienen ms del 35% bajo tamiz 0,08 mm.Cuando se calcula ndices de grupo de los subgrupos A-2-6 y A-2-7, use solamente el trmino del ndice de plasticidad de la frmula.Cuando el suelo es NP o cuando el lmite lquido no puede ser determinado, el ndice de grupo se debe considerar (0).Si un suelo es altamente orgnico (turba) puede ser clasificado como A-8 slo con una inspeccin visual, sin considerar el porcentaje bajo 0,08 mm, lmite lquido e ndice de plasticidad. Generalmente es de color oscuro, fibroso y olor putrefacto.

.2Sistema unificado de clasificacin de suelos USCSEl Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (USCS) deriva de un sistema desarrollado por A. Casagrande para identificar y agrupar suelos en forma rpida en obras militares durante la guerra.Este sistema divide los suelos primero en dos grandes grupos, de granos gruesos y de granos finos. Los primeros tienen ms del 50 por ciento en peso de granos mayores que 0,08 mm; se representan por el smbolo G si ms de la mitad, en peso, de las partculas gruesas son retenidas en tamiz 5 mm, y por el smbolo S s ms de la mitad pasa por tamiz 5 mm.A la G o a la S se les agrega una segunda letra que describe la graduacin: W, buena graduacin con poco o ningn fino; P, graduacin pobre, uniforme o discontinua con poco o ningn fino; M, que contiene limo o limo y arena; C, que contiene arcilla o arena y arcilla.Los suelos finos, con ms del 50 por ciento bajo tamiz 0,08 mm, se dividen en tres grupos, las arcillas (C), los limos (M) y limos o arcillas orgnicos (O).Estos smbolos estn seguidos por una segunda letra que depende de la magnitud del lmite lquido e indica la compresibilidad relativa: L, si el lmite lquido es menor a 50 y H, si es mayor. Para mayor comprensin describiremos el procedimiento de clasificacin:6.2.1Procedimiento de Clasificacin de Suelos de granos gruesos (ms de 50% retenido en 0,08 mm)

Una vez efectuados los ensayes de clasificacin, determine la distribucin acumulativa de los tamaos de las partculas y clasifique la muestra como grava (G), si el 50%, o ms de la fraccin gruesa (> 0,08 mm) es retenida en tamiz 5 mm, y clasifquela como arena (S), si ms del 50% de la fraccin gruesa (> 0,08 mm) pasa por tamiz 5 mm.Si menos del 5% en peso de la muestra pasa por tamiz 0,08 mm, calcule:Cu =D60yCc =(D30)2D10D10 * D60Clasifique la muestra como grava bien graduada (GW), o arena bien graduada (SW), si C" es mayor que 4 para las gravas y mayor que 6 para las arenas, y CL est comprendido entre 1 y 3.Clasifique la muestra como grava pobremente graduada (GP), o arena pobremente graduada (SP), si no se satisfacen simultneamente los criterios de C" y CL para bien graduada.Si ms que el 12%, en peso, de la muestra de ensaye pasa por 0,08 mm, analice los valores del lmite lquido (wL) e ndice de plasticidad (IP) mediante la lnea "A" de la carta de plasticidad).Clasifique la muestra como grava limosa (GM), o arena limosa (SM), si los resultados de los lmites de consistencia muestran que los finos son limosos, es decir, si al dibujar wL versus IP, este punto cae bajo la lnea "A" o el IP es menor que 4.Clasifique la muestra como grava arcillosa (GC), o arena arcillosa (SC), si los finos son arcillosos, es decir, si al dibujar el w, versus IP, cae sobre la lnea "A" y el IP es mayor que 7.Si el punto del lmite lquido versus ndice de plasticidad cae prcticamente en la lnea "A" o est sobre esta lnea, pero el ndice de plasticidad est comprendido entre 4 y 7, d clasificacin doble tal como GM-GC o SM-SC.Si pasa por tamiz 0,08 mm del 5 al 12% de la muestra, el suelo llevar clasificacin doble, basada en los criterios de graduacin y lmites de consistencia, tales como GW-GC o SP-SM. En casos dudosos, la regla es favorecer a la clasificacin de menos plasticidad. Por ejemplo una grava con 10% de finos, un C" de 20, C~ de 2,0 y un ndice de plasticidad de 6, ser clasificado como GW-GM en vez de GW-CG.6.2.2Procedimiento de clasificacin de suelos de granos finos (50% o ms pasa por 0,08 mm)Clasifique el suelo como una arcilla inorgnica (C), si al dibujar el punto del lmite lquido versus ndice de plasticidad, ste cae sobre la lnea "A" y el ndice de plasticidad es mayor que 7.

Si el lmite lquido es menor que 50 y el punto wL versus IP cae sobre la lnea "A" y el IP es mayor que 7, clasifquela como arcilla inorgnica de baja a media plasticidad (CL), y como arcilla de alta plasticidad (CH) si el Limite Lquido es mayor que 50 y el punto wL versus IP cae sobre la lnea A (Carta de plasticidad fig. 5.12). En caso que el lmite lquido exceda a 100 o el IP exceda a 60, expanda la carta de plasticidad manteniendo las mismas escalas y pendiente de la lnea "A".Fig. 5.12Carta de PlasticidadClasifique el suelo como limo inorgnico (M), si al dibujar el punto wL versus IP cae bajo la lnea "A" o el IP es menor que 4, a menos que se sospeche que hay materia orgnica presente en cantidades suficientes como para influir en las propiedades del suelo (suelo de color oscuro y olor orgnico cuando est hmedo y tibio), en cuyo caso se debe efectuar un segundo lmite lquido con la muestra de ensaye secada al horno a una temperatura de 110 5C durante 24 horas. Se clasifica como limo o arcilla orgnicos (O), si el lmite lquido despus del secado al horno, es menor que 75% del lmite lquido de la muestra original determinado antes del secado.Clasifique el suelo como limo inorgnico de baja plasticidad (ML), o como limo o limo arcilla orgnicos de baja plasticidad (OL), si el lmite lquido es menor que 50 y al dibujar wL versus IP cae bajo la lnea "A" o el IP es menor a 4.Clasifique el suelo como limo inorgnico de media a alta plasticidad (MH), o como una arcilla u limo arcilla orgnico de media a alta plasticidad (OH), s el wL. Es mayor que 50 y el punto dibujado de wL versus IP cae bajo la lnea "A" o el IP es menor a 4.Con el fin de indicar sus caractersticas de borde, algunos suelos de grano fino deben clasificarse mediante simbologa doble. Si el punto dibujado del wL versus IP cae prcticamente en la lnea "A" o sobre la lnea "A" donde el ndice de Plasticidad tiene un rango de 4 a 7, el suelo debe tener clasificacin doble tales como CL-ML o CH-OH. Si el punto dibujado de wL versus IP cae prcticamente en la lnea del lmite lquido igual a 50, el suelo deber tener clasificacin doble tales como CL-CH o ML-MH.En casos dudosos la regla de clasificacin favorece al ms plstico. Por ejemplo, un suelo fino con un w~ = 50 y un ndice de plasticidad de 22 se deber clasificar como CH-MH en lugar de CL-ML.Este sistema fue adoptado por el U.S. Army Corps of Engineers en 1942 y en 1947 le introdujo algunos lmites para evitar doble clasificacin. En 1952, el Cuerpo de Ingenieros en conjunto con el Bureau of Reclamation y asesorados por el Dr. Casagrande efectuaron las ltimas modificaciones.Basados en observaciones de terreno y ensayes de Laboratorio de materiales de base para caminos y aeropuertos, el Cuerpo de Ingenieros subdividi los grupos GM y SM en dos grupos, designados por los sufijos "d" y "u", que han sido escogidos para representar a materiales que son convenientes o no, respectivamente, para ser empleados en bases de caminos y aeropuertos. Smbolos tpicos son GM, y SM.Se emplea el sufijo "d" cuando el lmite lquido es menor o igual a 25 y el ndice de plasticidad menor o igual a 5.

CONCLUSIONComo hemos visto a lo largo de este documento la importancia de saber caracterizar un suelo y diferenciarlo entre otros, ya que esto nos lleva a la eleccin del tipo de infraestructura que utilizaremos, as como predecir los costos que pueden provocar dichos tipos de suelos, esto en su comportamiento debido a su estructura y a la manejabilidad que tendra bajo ciertos criterios.As como la eleccin eficiente del tipo de herramientas a utilizar en el rea de trabajo.

Fundamentos de la mecnica de suelos. Instituto tecnolgico de tlaxiaco. 19 de junio 2014