Geotecnia

UNIDAD 1.- PRINCIPIOS BASICOS DE LA GEOTECNIA.

1.1.- PROPIEDADES INDICE DE LOS SUELOS.

IDENTIFICACIÓN, MUESTREO Y EVALUACIÓN DE SUELOS

Para facilitar la aplicación de la experiencia previa al estudio de las condiciones nuevas del suelo, es necesario disponer de un sistema estándar de identificación de suelos o terrenos. Con ese fin, la clasificación de estos se basa generalmente en propiedades físicas que se evalúan según procedimientos normalizados. Las pruebas de evaluación de las propiedades de los suelos o de sus reacciones ante cargas constan de procedimientos de laboratorio y campo.

Identificación de suelos

Las investigaciones de campo para la identificación de suelo o terrenos se pueden hacer por medio de levantamientos superficiales, estudios aéreos o análisis exploratorios geofísicos o superficiales.

El conocimiento completo de la estructura geológica de un área permite hacer una identificación definida a partir de la inspección superficial. Junto con una clasificación mineralógica de las capas más externas, la inspección permite cuando menos identificar la estructura de ciertos suelos

Exploración in situ y técnicas de prueba

Existe una amplia variedad de técnicas para la investigación in situ de las condiciones sub-superficiales del suelo.

Algunos de esos métodos se han estandarizado y muchos de ellos

se utilizan en todo el mundo.

Pozos y zanjas de prueba a cielo abierto

Estos métodos permiten hacer una

observación visual directa y posibilitan la

toma manual de muestras del suelo,

aunque están limitados a profundidades

prácticas de 3 ó 4 m. Las zanjas son útiles para ubicar los puntos de contacto con estratos que se profundizan agudamente.

Sondas

Se trata de sondas taladradas o clavadas, sin toma de muestras, cuya finalidad es localizar la roca madre y obtener cortes destinados a la identificación del suelo o terreno.

Perforaciones

El método tradicional de exploración del subsuelo consiste en perforar (taladrar) y examinar agujeros y el material que de ellos se extrae. Sin embargo muchos de los problemas de construcción de cimientos, que a menudo son muy costosos, resultan del uso de métodos inapropiado de muestreo por horadación o de una confianza excesiva en la extrapolación de los resultados.

SPT

Las perforaciones son un método que permite muestrear los subsuelos y hacer pruebas al mismo tiempo. La prueba más común en perforaciones es la prueba estándar en penetración (SPT del inglés Standard Penetration Test).

En dicha prueba, se clava en el fondo de la perforación, mediante golpes con una masa de 63 kg (140 lbs) que se deja caer desde una altura de 75 cm, un muestreador de barril hendido, o cuchara, de 5 cm (2 pulg) de diámetro externo.

Se registra el número de golpes necesarios para incrustar 30 cm (12 pulg) la cuchara, y esa cifra recibe el nombre de valor N en golpes/pie. N es un indicador de la densidad de los suelos granulares y puede reflejar la resistencia de las arcillas no moldeables.

En la Tabla siguiente se muestran valores de N para suelos clasificados como pobres y por lo tanto de inaceptable aplicación en cimentaciones.

LÍMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBEG

Las propiedades de una arcilla cambian mucho con el contenido

de humedad, en condiciones naturales se pueden encontrar

cuatro estados de consistencia:

1. Sólido

2. Semisólido

3. Plástico


4. Líquido

Donde:

LC: límite de contracción

LP: límite plástico


LL: límite líquido

DEFINICIONES.

Límite líquido: cantidad de humedad para que la muestra húmeda y re moldeada apenas se cierre con 25 golpes en la máquina de Casagrande.

Límite plástico: contenido con el cual es posible hacer rollitos con la mano de diámetro 1/8’’.

Límite de contracción: cantidad de agua que llena los vacios, pero que al secarse no existe contracción.

Tener además en cuenta que el índice de plasticidad (IP) corresponde a la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico.

IP=LL-LP

Relaciones de fase.

Vs = Volumen del sólido

Vw = Volumen del agua


Va = Volumen del aire


Vv = Volumen de vacíos


Vm = Volumen de la muestra

Ws = Peso del sólido

Ww = Peso del agua


Wm = Peso de la muestra

Wa = Peso del aire

Convencionalmente en Convencionalmente en mecánica de suelos se considera que el suelo está seco cuando este se somete a un proceso de secado (horno) a una temperatura de 110 oC durante un tiempo de 18 hrs. a 24 hrs.

Relaciones entre pesos y volúmenes

Relaciones fundamentales

Las relaciones que se dan a continuación son importantísimas para el manejo comprensible de las propiedades mecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido físico, es imprescindible para poder expresar en forma adecuada los datos y conclusiones de la mecánica de suelos.

1. Relación de vacíos (e).- Es la relación que existe entre el volumen de sólidos.

Lo más común es e=0.15 para arenas finas compactadas.

2. Porosidad (n %).- Es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de la muestra expresada en porcentaje.

Los valores de varían de 0% a 100%

Los valores más comunes varían del 20% al 95%

3. Grado de saturación (Gw %).- Es la relación entre el volumen del agua y el volumen vacíos expresado en porcentaje.

Los valores de varían del 0% al 100%

4. Contenido de agua (humedad)(w %) .- Es la relación entre el peso del agua y el peso de los sólidos expresado en porcentaje.

5. Peso unitario total

También se denomina peso unitario húmedo (saturado) ya que contiene en su cálculo el contenido de agua de la muestra.

6. Peso unitario seco

7. Peso específico

γ0 : Peso específico del agua a 4 oC.

8. Otras relaciones importantes

Correlación entre la relación de vacíos y porosidad

Formas más útiles referente a suelos saturados.

ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS

La estructura de un suelo, es el arreglo de sus partículas, llamados

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