Universidad Nacional de Píura

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL DE PÍURA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CURSO:

MECÁNICA DE SUELOS I

PROFESOR:

ANTONIO TIMANA FIESTAS

TRABAJO:

CLASIFICACION DE LOS SUELOS

ALUMNO:

WILSON ADOLFO CALLE TORRES

Piura 03 de octubre

 

 

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

 

¿Qué es un suelo?

El suelo, en su definición más general, es la delgada capa de materiales no consolidados orgánicos e inorgánicos, que cubre la mayor parte de la superficie terrestre del planeta. Esta capa es variable en espesor y usualmente presenta algún tipo de actividad biológica.

Desde el punto de vista de la ingeniería, la ingeniería, suelo  suelo es el sustrato físico sobre el que se realizan las obras, del que importan las propiedades físico-químicas, especialmente las propiedades mecánicas. Desde el punto de vista ingenieril se diferencia del término roca al considerarse específicamente bajo este término un sustrato formado por elementos que pueden ser separados sin un aporte significativamente alto de energía. Se considera el suelo como un sistema multifase formado por:   sólidos, que constituyen el esqueleto de la composición del suelo

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  fase líquida (generalmente agua)

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  fase gaseosa (generalmente aire) que ocupan los intersticios entre los sólidos.

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Pueden distinguirse tres grupos de parámetros que permiten definir el comportamiento del suelo ante la obra que en él incide:   los parámetros de identificación

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  los parámetros de estado

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  los parámetros estrictamente geomecánicos.

Entre los parámetros de identificación son los más significativos la granulometría (distribución de los tamaños de grano que constituyen el agregado) y la plasticidad (la variación de consistencia del agregado en función del contenido en agua). El tamaño de las partículas va desde los tamaños granulares conocidos como gravas como  gravas y arenas,  arenas, hasta  hasta los finos como la la arcilla  arcilla y el el limo.  limo. Las  Las variaciones en la consistencia del suelo en función del contenido en agua diferencian también las mencionadas clases granulométricas principales. Los parámetros de estado fundamentales son la humedad (contenido en agua del agregado), y la densidad, referida al grado de compacidad que muestren las partículas constituyentes. En función de la variación de los parámetros de identificación y de los parámetros de estado varía el comportamiento geomecánico del suelo, definiéndose un segundo orden de parámetros tales como la resistencia al esfuerzo cortante, la deformabilidad o la permeabilidad. La composición química y/o mineralógica de la fase sólida también influye en el comportamiento del suelo, si bien dicha influencia se manifiesta esencialmente en suelos de grano muy fino (arcillas). De la composición depende la capacidad de retención del agua y la estabilidad del volumen, presentando los mayores problemas los minerales arcillosos. Éstos son  son  filosilicatos hidrófilos capaces de retener grandes cantidades de agua por   adsorción, lo adsorción, lo que provoca su expansión, desestabilizando las obras si no se realiza una cimentación apropiada. También son problemáticos los sustratos colapsables y los suelos solubles. De manera genérica, es usual hablar de de movimiento  movimiento de suelos incluyendo en el concepto el trabajo con materiales, como rocas como  rocas y otros, que sobrepasan la definición formal.

¿Cómo se forman los suelos?

 

 

Los suelos son materiales detríticos sueltos de estructura muelle, de composición variada que cubre partes de la superficie terrestre y son producto de la destrucción y descomposición de las rocas por proceso de climatización e interperismo.

Meteorización biológica

DESINTEGRACION

ROCA

METEORIZACIÓN

DESCOMPOSICION

ORGANICOS

TIPOS DE SUELOS

INORGANICOS

SUELO

 

LA METEORIZACION: Es la destrucción y descomposición de las rocas y minerales cercanos a la superficie de la tierra, y se dividen en físicos y mecánicos:   Físicos o mecánicos: que comprende la meteorización térmica, gelifracción salina eólica y orgánica.   Química: que se debe a la acción disolvente del agua intensificada por la presencia de sales y ácidos, comprenden la meteorización por disolución.

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Tipos de suelos desde el punto de vista de la mecánica de los suelos :

  Suelos no cohesivos: las partículas de suelo no tienden a juntarse ni adherirse, sus partículas son relativamente grandes, también llamados suelos granulares o friccionantes. (Gravas, arenas, limos)   Suelos cohesivos: partículas muy pequeñas. Predominan los efectos electroquímicos superficiales. Las partículas tienden a juntarse (interacción agua partícula). Suelos plásticos (arcillas).

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orgánicos: suelos esponjosos con grumos, compresibles,   Suelos prohibitivos para soporte de estructuras de ingeniería (turba muskeg).

¿Cómo se clasifican los suelos?

Debido a la gran variedad de suelos que pueden encontrarse en la corteza terrestre es que se han desarrollado varios sistemas de clasificación para poder identificarlos, elaborados de acuerdo a la aplicación que se les da a los mismos. El clasificar un suelo consiste en agrupar al mismo en grupos y/o subgrupos de suelos que presentan un comportamiento semejante con propiedades ingenieriles similares. En este capítulo se analizaran el sistema de clasificación Unificado USCS y el sistema AASHTO, que son de lostodo sistemas de clasificación más utilizadosde porclasificación la mayor parte de los ingenieros el mundo. El sistema de clasificación AASHTO está especialmente hecho para la construcción de carreteras, en cambio el sistema de clasificación Unificado USCS, no está limitado a ninguna clase de proyectos en particular y es usado para toda la gama de obras civiles. Tanto el sistema de clasificación Unificado como el AASHTO consideran como suelo (conjunto de partículas sólidas, con líquido y agua en sus poros) a la parte que pasa por el tamiz de 3” (75 mm ), ya que las partículas más grandes a este diámetro son consideradas como partículas aisladas que ya no forman parte del suelo.

 

El objetivo de cualquier sistema de clasificación de suelos para carreteras es el de tener la capacidad para predecir el comportamiento de la sub-rasante construida con un suelo dado, en base a algunas pruebas sencillas efectuadas en el suelo alterado. Mediante estos ensayos y también en base a la experiencia, es posible situarlos dentro de un grupo en el cual los suelos son de características similares. El principal sistema de clasificación de los suelos para carreteras en Estados Unidos es la AASHTO propuesto inicialmente en 1931 y revisado posteriormente. Las pruebas principales utilizadas por éste sistema de clasificación son mecánicos y varias pruebas de laboratorio de rutina. Los principales ensayos son los límites de ATTEMBERG que son: límite líquido, plástico y de contracción. Las pruebas de rutina tienen el objetivo de describir las propiedades físicas del suelo. Cabe hacer notar que los ensayos de límites deben ser con suelos que pasen el tamiz Nº 40 Entre los procesos mecánicos tenemos la granulometría de los suelos, límite líquido, límite plástico y límite de contracción. También se debe calcular el índice de plasticidad que es la diferencia entre el límite líquido y plástico. En base a estos ensayos se obtiene la clasificación de los suelos según la AASHTO mostradas en la tabla. OTRAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS La permeabilidad es la propiedad que permite que el agua fluya a través de ella por la acción de la gravedad o por alguna otra fuerza aplicada. La capilaridad es aquella propiedad que permite que el agua se eleve desde una superficie de agua libre por la acción de la tensión superficial e independientemente de la fuerza e gravedad. La contracción de una masa de suelo es la reducción de volumen que ocurre cuando disminuye el contenido de humedad del existente cuando está parcial o totalmente saturada. La expansión se describe como el aumento de volumen de una masa de suelo que acompaña al incremento del La capilaridad es aquella propiedad que permite que el agua se eleve desde una superficie de agua libre por la acción de la tensión superficial e independientemente de la fuerza e gravedad. La contracción de una masa de suelo es la reducción de volumen que ocurre cuando disminuye el contenido de humedad del existente cuando está parcial o totalmente saturada. La expansión se describe como el aumento de volumen de una masa de suelo que acompaña al incremento del contenido de humedad. La compresibilidad es la que permite consolidarse bajo la acción de una carga de compresión. La elasticidad es la que le permite regresar a su dimensión original después de que deja de actuar sobre esta una carga aplicada. RESISTENCIA AL CORTE Las fallas que presentan los suelos como resultado de la acción de las cargas en

 

la carretera son principalmente fallas por cortante. Por lo tanto son muy importante los factores que contribuyen a que el suelo tenga resistencia al corte. Esta resistencia dentro de los suelos se atribuye por lo común a la existencia de fricción interna y de cohesión. Debemos considerar dos propiedades extremas, una la arena ar ena sin cohesión y segundo la arcilla con alta cohesividad en la cual se supone que la fricción que se necesita para vencer la resistencia al corte sobre cualquier plano está dada por. Se supone que el valor del ángulo de fricción interna incluye los factores de resistencia el deslizamiento (o rotación) de las partículas de suelo una sobre otra y cualquier entrelazamiento que pueda tener para evitar cualquier deslizamiento que pueda ocurrir. Para una arena el ángulo de fricción interna depende primordialmente de la densidad (relación de vacíos) a menor valor de ésta mayor será el valor del ángulo de fricción interna. También es importante la forma del grano así como la textura de la superficie; el ángulo de fricción interna es mayor para la arena rugosa y angular en comparación a otra suave y redonda, ambas con la misma relación de vacíos Es importante también la graduación de la arena en general el ángulo de fricción interna es mayor en arenas que están bien graduadas de gruesa a fina. El ángulo de fricción interna es hasta cierto punto independiente de la humedad, en la arena no difiere mucho. Para la explicación se puede suponer que en una masa arcillosa saturada el ángulo de fricción interna es cero y que la resistencia la deslizamiento sobre cualquier plano es igual a la cohesión, C ( que en general se expresa en unidades de presión ) para simplificar se supone que C incluye la cohesión verdadera debida a la atracción intermolecular y la cohesión aparente debida a los efectos de la tensión superficial sobre el agua contenida en la masa arcillosa. La resistencia la corte en la mayoría de los suelos de grano fino disminuye cuando aumenta su contenido de humedad; con frecuencia esta reducción es brusca cuando se destruye su estructura natural. Probablemente el problema más complejo en mecánica de suelos es la interpretación de los factores que influyen en la resistencia al corte de los suelos cohesivos.