Cap III - Propiedades Elementales Del Suelo (1)
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MECÁNICA DE SUELOS I
Ing. Antonio Timaná Fiestas
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Propiedades Físicas e Índice del Suelo o
Propiedades Elementales del Suelo
CAPITULO III
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INDICE :CA
PITU
LO II
I1. INTRODUCCIÓN
2. DEFINICIONES BÁSICAS
3. FASES DEL SUELO
4. PROPIEDADES BÁSICAS DEL SUELO EN INGENIERÍA
5. RELACIÓN MASA - VOLUMEN
6. FÓRMULAS UTILIZADAS PARA SUELOS SECOS, PARCIALMENTE SATURADOS y SATURADOS.
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1. INTRODUCCION
Este capitulo contiene términos y definiciones empleados por los Ingenieros Geotécnicos que describen Las Propiedades Físicas e Índice de los Suelos.
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2. DEFINICIONES BÁSICAS
RELACIÓN MASA-VOLUMEN
• En Mecánica de Suelos como en otras áreas de Ingeniería existen relaciones fundamentales que llegan hacer definiciones que son usadas en el contexto habitual.
• Ejemplo:Si en campo extraemos un cubo de 1x1x1cm. El bloque estaría formado por:
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1.- POROS O VACIOS
Son espacios abiertos entre granos del suelo de varios tamaños.
2.-GRANOS DE SUELO
Pueden ser macroscópicos o microscópicos en tamaño.
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• 3.- HUMEDAD DEL SUELO
• Característica del suelo en el que puede aparecer desde húmedo, mojado o algo seco. El agua de los poros, de los huecos o agua intersticial puede estar en cantidad suficiente para llenar completamente los huecos (suelo saturado) o puede solo rodear l os granos del suelo.
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Casos Especiales
• Peso Unitario Saturado () : Cuando todos los huecos están llenos de agua.
• Peso Unitario Seco : Cuando se coloca el cubo de suelo en un horno y se seca hasta un peso constante y se vuelve a pesar.
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Unidades y Símbolos recomendados por el Comité Geotécnico de Nomenclatura
• Unidades : , ,
• Peso Unitarios del Suelo o de cualquier Material
•
• Si el agua a 4°C tiene una masa de 1 o de 62.38 , el peso del agua a 4°C es :
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En Unidades SI
Factores de Conversión: para convertir la unidad de masa común en laboratorio de gr/cm3 a unidad SI correcta de KN/m3 es:
1pie =0.3048m o 1m = 3.02808 pie
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• Los suelos están formados por partículas pequeñas (desde micras a algunos centímetros).
• El suelo es un sistema multifase (bifase o trifase)
• Desde el punto de vista Geológico el suelo se define como un agregado mineral unidos por fuerzas débiles de contacto.
3. FASES DEL SUELO
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• A nivel practico frente a las acciones que introducen las obras de Ingeniería supone un Movimiento de esas partículas a través de deslizamientos
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Relaciones Volumétricas y Gravimétrica o Propiedades Básicas de los Suelos en Ingeniería
SUELO EN ESTADO NATURAL
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• La fig. muestra un elemento de suelo cuyo volumen es V y peso W en estado natural.Para obtener las Relaciones Volumétricas y Gravimétricas se separan las 3 fases (Fa, Fi, Fs). De la fig. El volumen es:
• = Vol. de solidos de suelo. = Vol. de vacíos(vol. de huecos del suelo)= Vol. de agua en vacíos(huecos ocupados por agua).
• = Vol. de aire en los vacíos. Huecos llenos de aire.
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𝐹𝐴𝑆𝐸𝑆𝐷𝐸𝐿𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂𝑊=𝑊 𝑠+𝑊 𝑤
= Peso de los solidos del suelo= Peso del agua
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RELACIONES DE PESO Y VOLUMEN
• 1.- Peso especifico de la Masa del Suelo:(Peso volumétrico de la masa de suelo).
• 2.- Peso especifico de la Fase Liquida (
• 3.- Gravedad especifica de la Masa del Suelo(
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• 4.- Gravedad especifica de la Fase Liquida ()
• 5.- Gravedad especifica de la Fase Solida ()
• 6.- Peso Volumétrica de Masa Seca o Si la fase liquida es agua , unidades :=gr/cm3, kg/m3, lb/pie3, etc ; =kg/m3=1gr/cm3, 1Tn/m3, 1000kg/m3, 9.81KN/m362.4lb/pie3, etc.Gm, Gs, Gw= son unidadesWm=Vm.Gm. ; Ws= Vs.Gs.
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RELACIONES DE PESO
• Contenido de Humedad W o Contenido de Agua o Humedad Natural
Mas usada La cantidad de agua en una masa de suelo se expresa en términos de contenido de humedad.
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RELACION DE VOLUMEN
RELACION DE VACIOS (e) o INDICE DE POROSIDAD
• La cantidad de vacíos también puede medirse en términos de la razón de vacíos.
• Se expresa en decimales, usado en Ingeniería Geotécnica
• POROSIDAD (n)
• Se en %.
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GRADO DE SATURACION (s)
• Es el porcentaje del volumen total de poros que contiene agua.
De las relaciones anteriores se deduce:
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OBSEVACIONES:
• e= -Teórico 0<e< Practico 0.25<e<25 - Áreas naturales 0.5<e<0.8 Suelos cohesivos
0.7<e<0.11
• n= -Teórico 0%<n<100% Practico 0.25<e<25
w= -Teórico 0<w< Practico 0%<n<90% - Mayoría de suelo w
• S= -Teórico 0<S<100% Seco S=0 - Saturado S=100
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EJEMPLOS:
• 1). se representa en decimal
• Significa que el volumen de vacíos es 2.8 veces mayor que el volumen de solidos. «e» varia desde 0.25 (arenas muy compactas) hasta 15 (arcillas de alta compresibilidad)
• 2) ;del volumen total
•(arenas mas compactas) hasta 94% (arcillas de alta compresibilidad)
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• 3). Si
• 4). Si
• Significa que solamente el 25% de vacíos es ocupado por el agua y el 75% por aire.
PESO VOLUMETRICO DEL SUELO SUMERGIDO (
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SUELO SECO
• ; Gw = 0
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SUELO SATURADO
•
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SUELO PARCIALMENTE SATURADO
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D ESLIZAMIENTO Y GIRO Depende de
• La proporción de materia solida; tamaño y distribución de las partículas; volumen relativo de huecos ( mayor volumen el suelo es mas deformable).
• En los suelos se debe analizar:
La deformabilidad : cargas y acciones exteriores (tensiones normales, tangenciales)
El flujo del agua en el interior del suelo condiciona su respuesta ya que las deformaciones causadas por cargas necesitan un tiempo para producirse(consolidacion).
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EN SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS
• Asumiendo que se conoce Vs
1. Si 2.
3.
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4.- ;
5.-
6.-
7.-
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• Si se sabe que
• reemplazando valores obtenidos para Wm y Vm.
• reemplazando Vm y Vv
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Asumiendo que se conoce Vm• 1.
• 2.
• 3. =
4. ;
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5.-
w.
6.-
Si
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•
•
•
•
• Sm = Ss.(1+w).(1-n)
• Expresando en función de «e» :
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SUELO SATURADO
• Gw=100% Wmax
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• 1. e.
• 2.
• 3.
• Teniendo en cuenta que:
• 4. ; pero
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SUELO SECO
• Ausencia total de agua
• Se obtiene en el lab. Sometido a temperaturas de 105°C durante 24 horas.
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APLICACIONES.PRESA CENTENARIO,
TEQUISQUIAPAN QUERÉTARO
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APLICACIONES.PUENTES.
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APLICACIONES.DESNIVELES.
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APLICACIONES.DESNIVELES.
![Page 42: Cap III - Propiedades Elementales Del Suelo (1)](https://reader035.fdocuments.co/reader035/viewer/2022070417/563dba5f550346aa9aa51285/html5/thumbnails/42.jpg)
APLICACIONES.TALÚDES.
![Page 43: Cap III - Propiedades Elementales Del Suelo (1)](https://reader035.fdocuments.co/reader035/viewer/2022070417/563dba5f550346aa9aa51285/html5/thumbnails/43.jpg)
APLICACIONES.TÚNELES Y VÍAS DE
COMUNICACIÓN
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APLICACIONES.EVITAR DESGAJES SOBRE VÍAS DE
COMUNICACIÓN.
![Page 45: Cap III - Propiedades Elementales Del Suelo (1)](https://reader035.fdocuments.co/reader035/viewer/2022070417/563dba5f550346aa9aa51285/html5/thumbnails/45.jpg)
APLICACIONES.LIMITAR VÍAS DE COMUNICACIÓN.
![Page 46: Cap III - Propiedades Elementales Del Suelo (1)](https://reader035.fdocuments.co/reader035/viewer/2022070417/563dba5f550346aa9aa51285/html5/thumbnails/46.jpg)
APLICACIONES.LECHOS DE RÍOS.
![Page 47: Cap III - Propiedades Elementales Del Suelo (1)](https://reader035.fdocuments.co/reader035/viewer/2022070417/563dba5f550346aa9aa51285/html5/thumbnails/47.jpg)
GRACIAS