“Universidad Nacional Mayor de San Marcos” “Año del Cuadracentésimo sexagésimo aniversario de fundación de la UNMSM”
Facultad: Ingeniería Geológica Minera Metalúrgica y Geográfica E.A.P:
Ingeniería Geológica
Curso:
Geotecnia Aplicada
Tema:
Clasificación S.U.C.S. y Cimentaciones
Profesor:
Ingeniero José Domínguez
Alumno:
Feria Quispe Elvis Dorian
Código:
09160246
2014
1-EN QUE SE FUNDAMENTA LA CLASIFICACIÓN SUCS Y EN QUE SE DIFERENCIA DE LA CLASIFICACIÓN AASHTO.
-Clasificación SUCS: El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS (IRAM 10509 y ASTM D 2487 y 2488) es el de uso más extendido en la práctica geotécnica. Fue inicialmente propuesto por Arthur Casagrande en 1932, tentativamente adoptado por el Departamento de ingeniería de los EEUU en 1942 y definitivamente presentado a la ASCE en 1948 (Casagrande 1932, 1948). La U.S. Army Corps of Engineers comenzó a emplearla en 1953 en tanto que la U.S. Bureau of Reclamation lo hizo en 1974. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS). Está basado en el análisis granulométrico y los límites de Atterberg (límites líquido y plástico). El tamaño de las partículas determina la naturaleza de las fuerzas que gobiernan el comportamiento de los suelos.
En La Figura (parte superior) se puede mostrar la correlación existente entre el tamaño equivalente de las partículas y la naturaleza de las fuerzas gobernantes. Nótese que los tamices #200 y #4 logran capturar estos límites. Desde el punto de vista del diseño, la velocidad de disipación del exceso de presión de poros discrimina entre análisis en condiciones “drenadas” o en condiciones con diciones “no drenadas”. Típicamente, las condiciones de carga “drenadas” están asociadas a suelos de g rano grueso, en tanto que las de carga “no drenadas”, a suelos de grano fino. Sin embargo, un suelo de
grano grueso pero con la presencia de sólo ~10% de finos ve afectada grandemente su permeabilidad, haciendo que su valor cambie en órdenes de magnitud. Consecuentemente, el SUCS tiene un rango del 5% al 12% de contenido de finos que modifica la clasificación de suelos. En efecto, un un suelo granular con relación de vacíos e~0,6 colmata su espacio intersticial con ~5% a 15% de finos. En la ausencia de finos, el empaquetamiento de granos en suelos gruesos (gravas o arenas) depende del coeficiente de uniformidad Cu = 60; este determina las máximas y mínimas relaciones de vacío que un 10 determinado suelo granular puede alcanzar Por otro lado, los límites de Attergerg son escogidos para clasificar los suelos finos. Estos ensayos cuantifican la superficie específica.
Esquema simplificado s.u.c.s.
-DIFERENCIA CON ASHTO El sistema de la AASHTO (AASHTO M 145-82) fue originalmente desarrollado en los años ‘20. Está basado en características de estabilidad de los suelos empleados en la construcción deen caminos. Se fundamenta distribución granulométrica, límite líquido y límite plástico. Los tamices estándar #10, #40 y #200 (aberturas de 2 mm; 0,42 mm y 0,075mm respectivamente) son de vital importancia. El procedimiento del Departamento de Agricultura de EEUU (USDA por sus siglas en inglés) clasifica los suelos por la granulometría en un triángulo triángulo de textura textura considerando el contenido de arena, limo y arcilla. El Eurocódigo 7, orientado al diseño geotécnico, propone una clasificación basada en los siguientes ensayos: Contenido de humedad y densidad, densidad de partículas, análisis granulométrico, límites límites de Atterberg, ensayo de índice de densidad para materiales granulares, dispersibilidad del suelo y susceptibilidad a congelamiento.
Índice de grupo : IG (F - 35) 0,2 0,005·(LL - 40) 0,01 ( F 15) ( IP 10) Siendo : F : % que pasa el tamiz ASTM nº 200. LL : límite líquido. IP : índice de plasticidad. El índice de grupo para los suelos de los subgrupos A - 2 - 6 y A - 2 - 7 se calcula usando sólo : IG 0,01 ( F 15) ( IP 10)
2-SEGÚN SUCS DESCRIBA LAS FRACCIONES DE SUELOS QUE ESTA ESTABLECE PARA SU MODELO DE CLASIFICACIÓN
3-COMO SE DIVIDEN LOS SUELOS DE GRANO FINO Y CUALES SON SUS CARACTERÍSTICAS.
SUELOS FINOS. También en este caso el sistema considera a los suelos agrupados, formándose el símbolo de cada grupo por dos letras mayúsculas, escogidas por un criterio similar al usado para los suelos gruesos y dando lugar a las siguientes divisiones:
TIPO DE SUELO
DESCRIPCION
Suelos de grano fino, de compresibilidad media o pequeña
Limos inorgánicos y arenas muy finas ; arenas limosas o arcillosas con ligera plasticidad(ML) Arcillas inorgánicas de plasticidad media o pequeña; arcillas arenosas ;arcillas limosas(CL)
Suelos de grano fino de alta Compresibilidad
Limos orgánicos mezclas de arcillayy limo con cierto contenido en materia orgánica .Plasticidad baja.(OL) Suelos limosos o de arena fina, con micas o diatomeas. Limos elásticos.(MH) Arcillas inorgánicas de gran plasticidad(CH) Arcillas de plasticidad media o elevada con materia orgánica.(OH) Turba y otros suelos constituidos predominantemente por materia orgánica (PT)
VARIACIONES DE VOLUMEN
PERMEABILIDAD
Ligeras a regulares
Semipermeable o impermeable
Regulares
Impermeable
De regulares a grandes
Semipermeable o Impermeable
Grandes
Semipermeable o Impermeable
Grandes Grandes Impermeables Muy Grande
a) Limos inorgánicos, de símbolo genérico M b) Arcillas inorgánicas, de símbolo genérico C c) Limos y arcillas orgánicas, de símbolo genérico O
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Cada uno de estos tres tipos de suelos se subdivide, según su límite líquido en dos grupos. Si éste es menor de 50%, es decir, si son suelos de compresibilidad baja o media, se añade al símbolo genérico la letra L (low compressibility). Los suelos finos con límite líquido mayor de 50%, o sea los de alta compresibilidad, llevan tras el símbolo genérico la letra H (high compressibility). Los suelos altamente orgánicos, usualmente fibrosos, tales como turbas y suelos pantanosos, extremadamente compresibles, forman un grupo independiente de símbolo Pt (del inglés peat: turba). Grupos CL y CH. El grupo CL comprende a la zona sobre la línea A de la carta de plasticidad, definida por LL < 50% e IP > 7%, donde: LL: límite líquido IP: índice de plasticidad El grupo CH corresponde a la zona arriba de la línea A, definida por LL > 50%. Grupos ML y MH. El grupo ML comprende la zona abajo de la línea A, definida por LL < 50% y la porción sobre la línea A con IP < 4. El grupo MH corresponde a la zona abajo de la línea A, definida por LL > 50%. En estos grupos quedan comprendidos los limos típicos inorgánicos y limos arcillosos, los tipos comunes de limos inorgánicos y limos arcillosos. Los tipos comunes de limos inorgánicos y polvo de roca, con LL < 30%, se localizan en el grupo ML. Los depósitos eólicos, del tipo loess, con 25% < LL < 35% usualmente, caen también en este grupo. Los suelos finos que caen sobre la línea A y con 4% < IP < 7% se consideran como casos de frontera, asignándoles el símbolo doble CL-ML. Grupos OL y OH. Las zonas correspondientes a estos dos grupos son los mismos que la de los grupos ML y MH, respectivamente, si bien los orgánicos están siempre en lugares próximos a la línea A. Una pequeña adición de materia orgánica coloidal hace que el límite líquido de una arcilla crezca sin apreciable cambio de su índice plástico; esto hace que el suelo se desplace hacia la derecha de plasticidad, pasando una posición más alejada de la línea A. Grupos Pt. Las pruebas de límites pueden ejecutarse en la mayoría de suelos turbosos, después de un completo remoldeo. El límite líquido de estos suelos puede estar entre 300% y 500%, quedando su posición en la carta de plasticidad netamente abajo de la línea A; el índice plástico normalmente varía entre 100% y 200%.
4. DEFINA QUE ES RESISTENCIA AL CORTE, CUALES SON LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA DEL SUELO E INDIQUE TRES MÉTODOS DISPONIBLES.
El análisis y diseño de las cimentaciones se confía en la información de la resistencia al corte. Por lo tanto, una de las metas principales de la investigación del sitio y del programa de ensayos del suelo es la obtención de los parámetros de diseño de resistencia del suelo. Se usan diferentes ensayos de laboratorio para medir la resistencia al corte de suelo. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas y no es recomendable un único tipo de ensayo para todas las circunstancias. Cuando seleccionamos un método de ensayo, debemos considerar muchos factores, principalmente los siguientes: Tipo de suelo Contenido inicial de humedad o si es necesario saturar la muestra. Condiciones de drenaje requeridas (drenada o no drenada)
Los métodos disponibles son:
Ensayo de de compresión corte directo.no definida. Ensayo Ensayo de compresión triaxial (CD, CU, UU)
5. COMO SE EXPRESA EL ÍNDICE DE LIQUIDEZ Y QUE INDICA Y EN O CUAL ES LA BASE DE LA CLASIFICACIÓN SUCS. DE SUELOS
Índice de liquidez( IL). Es el contenido de humedad nat natural ural w, que presente una arcilla o un limo en el campo, puede compararse con sus límites Wp, WL mediante el Índice de Liquidez, IL, así: IL = − * 100
Si IL ‡ 100%, el suelo en campo está cerca al LL; si IL ‡ 0%, el suelo en campo está cerca
al LP. Pueden presentarse arcillas con IL < 0, cuando w < WP.
6. DEFINA LOS TERMINOS: COHESIÓN, ANGULO DE FRICCIÓN INTERNO Y FACTOR DE SEGURIDAD (FS).
Cohesión: Es la adherencia entre las partículas de un suelo debido a la atracción entre ellas como resultado a las fuerzas moleculares y se da en kilos/cm 2. La cohesión entre las partículas del suelo se debe a dos fenómenos que predominan en distinto grado según el contenido de humedad. En el suelo seco se establece una atracción eléctrica entre las partículas, formando lo que se denomina cohesión molecular. A medida que las partículas se humedecen, el agua en forma de película, tiende a separar a las partículas vecinas. En aumentos mayores de humedad se establecen nuevas atracciones, ahora debidas a la tensión superficial de las partículas mojadas por el agua. Esta nueva atracción entre los componentes del suelo crece con la humedad hasta un máximo, a partir del cual el suelo tiende a convertirse en líquido, desapareciendo las fuerzas de cohesión. Para diferenciarla de la cohesión molecular, a esta forma de atracción de las partículas, se le da el nombre de cohesión superficial. La suma de la cohesión molecular y la cohesión superficial es la resistencia que deben vencer las labores que tienen como objetivo el trabajo del suelo. De aquí que los esfuerzos que tendrán que vencer las herramientas serán muy variables según el grado de humedad con el cual podamos trabajar.
ANGULO DE FRICCION INTERNA: Angulo de fricción interna: es una valor de convenio introducido para simplificar los cálculos y se le considera constante (siendo esto cuestionable no lo es); este ángulo de fricción interna depende de la uniformidad de las partículas del suelo, del tamaño y forma de las fracciones y de la presión normal (as arenas lavadas y secas no poseen cohesión), las arcillas blandas se comportan como si la resistencia al corte fuese igual a 0.
FACTOR DE SEGURIDAD(FS): El valor con el cual se diseñara una estructura conocida como capacidad de carga admisible o carga de trabajo será siempre menor que el de la falla; debiendo estar lo suficientemente separada de este valor para dar márgenes de seguridad que cubran ciertas incertidumbres
referente a las propiedades físicas de los suelos, en a practica se determina el factor de seguridad siguiendo las siguientes consideraciones 7. QUE ES CEMENTACION Y QUE CIMENTACIÓN CARCTERISTICAS.
Cementación: el resultado de la precipitación y cristalización de un compuesto, la expulsión del aguarellenándolos hace que las sustancias que ésta tenía disueltas a precipitar entre los huecos, y cementando (pegando) todos loscomiencen fragmentos.
Cimentación: Cimentación: Todo Todo tipo de estructura cualquiera que sea, al apoyarse a un terreno (suelo o
roca) a esto se llama cimentación. Es el suelo y/o roca que soportará una superestructura, para una buena cimentación se requiere: requiere:
a) Debe colocarse a una profundidad adecuada para impedir daños por levantamiento o socavaciones. b) Debe presentar seguridad contra la falla f alla del suelo. c) Debe asentarse lo mínimo permisible para evitar daños a la estructura
8. A QUE SE DENOMINA CIMENTACION Y CUAL ES EL OBJETO OBJ ETO DE ELLA (CIMENTACION).
Cimentación se refiere tanto al suelo situado bajo la estructura como a cualquier elemento que sirva para transmitir las cargas. Objetivos: Es proporcionar el medio para que las cargas de las estructuras concentradas en las columnas o muros se transmitan al terreno produciendo en este un sistema de esfuerzo que puedan ser resistidos con seguridad, sin producir asentamiento o con asentamientos tolerables, ya sean estos uniformes o diferencial.
9. A QUE SE REFIERE EL TERMINO CIMENTACION QUE PROBLEMAS DEBE DEB E RESOLVER Y COMO SE DENOMINAN LAS TEORIAS QUE LOS RESUELVEN.
Cimentación es pregunta: en realidad la superposición de 2 problemas diferentes; uno que corresponde a la ¿De qué esfuerzo puede comunicar el cimiento o conjunto de ellos al terreno sin sobrepasar la resistencia de este? , es decir sin provocar una falla, y el segundo problema es la respuesta a la pregunta de qué deformación va a sufrir el suelo y por ende la cimentación al aplicarse los esfuerzos. La teoría que resuelve estas interrogantes son: La teoría de capacidad de carga El análisis de asentamiento
10. COMO SE DIVIDEN LAS CARGAS QUE GRAVITAN SOBRE UNA ESTRUCTURA.
Se dividen en cargas muertas, cargas vivas permanentes y cargas vivas accidentales. Las cargas muertas, son aquellas que forman parte de una estructura. Las cargas vivas, son aquellas que gravitan sobre la estructura, sin ser parte integrante de las mismas. Las vivas permanentes, son las que actúan de modo continuo o casi continuo y las cargas vivas accidentales son aquellas que actúan en forma irregular
11. COMO SE CLASIFICAN LAS CIMENTACIONES.
Cimentaciones la cual los elementos de lasobre superestructura prolongan hasta Directas: el terrenaEn de cimentación descansandoverticales directamente el mediante se el
ensanchamiento de su sección transversal en el fin de reducir el esfuerzo unitario que se transmite al suelo. De este tipo son las zapatas aisladas, las zapatas conectadas, las zapatas ligadas. Cimentaciones Indirectas: Es aquella que se lleva a cabo por elementos intermedios como pilotes, cilindros y cajones de cimentación, ya que el suelo resistente se encuentra relativamente a gran profundidad.
Casos de cimentación
12. A QUE SE DENOMINA CIMENTACIONES SUPERFICIALES.-Y A QUE CIMENTACIONES PROFUNDAS.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES: Son aquellas en que la profundidad de desplante, no exceden de 4 a 5 veces el ancho de cimiento, en realidad no hay un criterio completamente preciso. También se dice que cimentaciones superficiales, son aquellas cimentaciones realizadas en el suelo a una profundidad pequeña.
CIMENTACIONES PROFUNDAS La necesidad de encontrar estratos resistentes es el origen natural cimentaciones profundas ; son aquellas cimentaciones realizadas en un suelo a gran profundidad debido a que las capas con niveles superficiales del terreno , desde el punto de vista geotécnico son de mala
calidad (baja resistencia, riesgos de asiento importantes, inconsistencia o presencia de suelos compresibles y/o sensible a licuación 13. CUALES SON LOS TIPOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y DESCRIBA 3 DE ELLAS.
Los tipos más frecuentes son las zapatas aisladas, zapatas corridas y las losas de cimentación. A continuación se describirá cada una: En las vías terrestres, las zapatas aisladas son cuadradas o rectangulares y casi siempre de concreto o mampostería de piedra. El objetivo básico es ampliar el área de apoyo de un elemento estructural para comunicar al terreno esfuerzos a nivel adecuado, vista su resistencia. No se recomienda cimentar una estructura con zapatas aisladas en el caso de un suelo arenoso de compacidad errática, en arenas finas sueltas saturadas o no.
Cuando se tiene este tipo de suelo y las cargas transmitidas a la cimentación sean altas, llegándose el empleo de zapatas corridas, que sostienen varios elementos estructurales de transmisión de carga.
El uso de losas de cimentación resulta apropiado cuando la suma de las áreas de las zapatas que serían necesarias para transmitir la carga de la estructura sobrepasa el 50% de área total de la cimentación o bien con objeto de reducir los asentamientos diferenciales, cuando el material es heterogéneo.
14. A QUE SE DENOMINA CIMENTACIONES PROFUNDAS Y DESCRIBA 3 DE ELLAS.
Las cimentaciones profundas son empleadas cuando el terreno de cimentación es blando y poco resistente y las estructura por apoyar en el es pesada y recurre al empleo de cimentación tales que profundizándose en el subsuelo se alcancen estratos mas firmes capaces de sostenerla sin problemas durante su vida útil, esto da origen a las cimentaciones profundas. Sonatravesando largaslasy de pocadesección, de unión el sueloLos estable y PILOTES: la cimentación, atpiezas ravesando capas terreno que que sirve se juzgan que entre son malas. pilotes pueden ser de: 1. Hormigon armado 2. Madera Los más utilizados son de hormigón armado.
POZOS: No son otra cosa de pilotes de sección transversal importante. Se realizan en hormigón y hormigón armado. CAJONES: (CAISSON) Son cajas huecas que se colocan en el interior del suelo, mediante excavación progresiva el interior de la caja. Son de hormigón armado
15 – QUE QUE ES CARGA ADMISIBLE, DE QUE DEPENDE.-DEFINA FALLA POR PUNZONAMIENTO.
La carga admisible en una cimentación es aquella que puede ser aplicada sin producir desperfectos en la estructura soportada, teniendo además un margen de seguridad dado por el llamado coeficiente de seguridad adoptado. La carga admisible no depende únicamente del terreno sino también de la cimentación, características de la estructura y del coeficiente de seguridad que se adopte en cada caso. La falla por punzonamiento se caracteriza por un movimiento vertical de la cimentación mediante la compresión del suelo inmediatamente debajo de ella. La rotura del suelo se presenta por corte alrededor de la cimentación y casi no se observa movimiento de este junto a la cimentación, manteniéndose el equilibrio tanto vertical como horizontal de la misma.
Naturaleza de la falla en suelo por capacidad de carga: (a) falla general por corte; (b) falla local de corte; (c) falla de corte por punzonamiento (dibujo de Vesic, 1973)
16 – CUAL ES EL OBJETO DE UNA CIMENTACIÓN Y CUALES SON LAS PARTES DE UNA ESTRUCTURA
El objeto de una cimentación es proporcionar el medio para que las cargas de la estructura, concentradas en columnas o en muros, se transmitan al terreno produciendo en este un sistema de esfuerzos que puedan ser resistidos con seguridad sin producir asentamientos, o con asentamientos tolerables ya sean estos uniformes o diferenciales. En toda estructura es necesario distinguir dos partes principales:
La Superestructura y, la Subestructura . La superestructura en el caso de edificios, es aquella parte de la estructura que está formada por losas, trabes, muros, columnas, etc. La Subestructura es la parte de la estructura que sirve para transmitir las cargas de esta al suelo de cimentación.
17-INDIQUE LOS REQUISITOS QUE DEBE SATISFACER UNA CIMENTACIÓN.
Para poder elegir acertadamente un determinado tipo de cimentación es necesario seguir la secuela que a continuación se indica: Estudio de cargas y de la compatibilidad entre el tipo de cargas y las características del subsuelo. Determinación de la capacidad de carga del suelo de cimentación y de los asentamientos probables. Preparación de varios anteproyectos de los diferentes tipos posibles de cimentación. Selección del tipo de cimentación más adecuado atendiendo a: Tipo de subsuelo, Rapidez en la construcción, Adaptabilidad y Economía.
18. DEFINA QUE ES Qd Y QUE Qa O Qc.
Resistencia de punto dinámico (Qd).Presión promedio actuando sobre la punta, en el ensayo de penetración dinámico. Capacidad de carga admisible (Qa). Capacidad de carga afectada de un factor de seguridad, de acuerdo a las características del subsuelo y a las condiciones de carga analizadas, y que produce un asentamiento del subsuelo, admisible para par a la obra construida sobre él. Resistencia de punto estático (Qc). Presión promedio actuando sobre la punta, en el ensayo normalizado de penetración estático.
19-DEFINA FALLA POR CORTE LOCAL Y CARGAS VIVAS PERMANENTES.
La falla por corte local representa una transición entre las fallas por corte general y por punzonamiento, pues tiene características de ambos .en este tipo de falla existe una marcada tendencia al buzamiento del suelo a los lados de la cimentación y además la compresión vertical debajo de la cimentación es más fuerte y las superficies de deslizamiento terminan en un punto dentro de la misma masa del suelo. Las cargas vivas permanentes son aquellas que actúan de modo continuo o casi continuo, como muebles y personas y las cargas vivas accidentales son aquellas que actúan de forma irregular como la acción de los vientos o los sismos
20. DEFINA FALLA POR CORTE GENERAL Y CARGAS QUE GRAVITAN SOBRE UNA ESTRUCTURA
La falla por corte general se caracteriza por la presencia de una superficie de deslizamiento continuo dentro del terreno, que se indica en el borde de la cimentación y que avanza hasta la superficie del terreno.
Las cargas que gravitan sobre unas estructuras se dividen en cargas muertas, cargas vivas permanentes y cargas vivas accidentales.
21. CITE 5 PARAMETROS DE RESITENCIA Y/O DEFORMACION QUE NOS PROPORCIONAN LOS ENSAYOS DE MECANICA DE SUELOS Y DEFINA DOS DE ELLOS
Resistencia al corte Ángulo de fricción interna Cohesión Resistencia al corte con drenaje Resistencia al corte sin drenaje
Resistencia al corte: No todos los suelos se comportan igual cuando se someten a un esfuerzo cortante. En los suelos arcillosos secos y arenosos compactados, la rotura tiende a ser frágil y, al alcanzar un nivel de esfuerzo, el suelo se rompe bruscamente necesitándose un esfuerzo mucho menor para continuar el avance. Aquí predominan las fuerzas de cohesión sobre el rozamiento interno de las partículas. Los suelos arcillosos húmedos y los arenosos sueltos se deforman plásticamente alcanzando un máximo que se mantiene a partir de un grado de deformación. Estos suelos se denominan plásticos y en ellos predominan las fuerzas de rozamiento interno sobre la cohesión. Entre ambos se encuentran los suelos agrícolas medios, en los que las fuerzas de resistencia se deben a una combinación de cohesión y rozamiento interno.
Ángulo de fricción interna: Se refiere al ángulo de resistencia al rozamiento, depende del estado actual de la tensión en el cuerpo rocoso. Geográficamente se representa con un ángulo dela tangente en los círculos de Mohr construidos por el último estado de tensión. El valor de Φ decrece gradualmente con el aumento del valor de la tensión σ. Si se excede el régimen estático (inicio de la deformación plás tica). φ= 0 y el valor del ángulo de fricción interna se denota con el valor Φ 0 asociado con valor de tensión σ = 0.
BIBLIOGRAFIA
Clasificación de suelos: fundamento físico, prácticas actuales y recomendaciones
Guillermo A. Narsilio y J. Carlos Santa marina*
Georgia Institute of Technology. 790 Atlantic Dr., Atlanta, GA. 30332. USA
[email protected] y
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[email protected]
http://materias.fi.uba.ar/6408/santamarina.pdf(
Mecánica de suelos y Cimentaciones ; Crespo Villalaz -5ª edición ,México 2004
http://www.bdigital.unal.edu.co/1572/11/geo08.pdf
http://www.bdigital.unal.edu.co/1864/5/cap4.pdf
