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.

LIMITES DE ATTERBERG LIMITE DE CONTRACCION:

•Es el contenido de humedad entre los estados de consistencia semisólido y sólido • Es el contenido de humedad por debajo del cual una pérdida de humedad no trae aparejado un cambio de volumen

50

40

30

20

10

0

0 LC w

Contenido de humedad (%)