UNIVERSIDAD NACIONAL

EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA

INGENIERÍA CIVIL- JUAN GRIEGO

´

“Resistencia Al Corte De Los

Suelos No Cohesivos”

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA

NÚCLEO NUEVA ESPARTA.

CARRERA: INGENIERÍA CIVIL.

“Resistencia Al Corte De Los

Suelos No Cohesivos.”

Profesor: Ing. Ivo Colmenares. Materia: Mecánica De suelos

Trabajo de investigación realizado por:

Frank. Diaz. C.I: 20.113.991

Rickaard. Diaz. C.I: 21.324.865

Juan griego, 23 de junio del 2011

Resumen.

adjetivo cohesivo se refiere a una propiedad de resistencia mecánica. 

Con la granulometría puedes establecer una separación entre fracciones por tamaño, pero un porcentaje elevado de material inferior al 0.08 UNE no te asegura un comportamiento cohesivo, ya que puede estar constituido por limos medios o gruesos carentes de lo que se conoce como cohesión, así como presentar una permeabilidad relativamente elevada. 

Para definir un suelo como cohesivo, lo primero, y de Perogrullo, es que tenga resistencia al corte bajo tensión normal nula. Dicho en otras palabras, que tenga una cierta resistencia a tracción. El ejemplo está en comparar un montoncillo de arena seca con un pegote de arcilla. La arena no ofrece resistencia a la separación de sus partículas, porque carecen de cohesión, mientras que para romper la arcilla necesitas un cierto esfuerzo. 

Otro aspecto definitorio es la permeabilidad. Un suelo arenoso es muy permeable, por lo que el agua escapa rápidamente a través de sus poros al someterlo a deformación, no generando sobrepresiones intersticiales. Por el contrario, un suelo arcilloso suele tener muy baja permeabilidad, por lo que el agua drena muy lentamente, y aparecen sobrepresiones intersticiales. En el primer caso, podrás utilizar métodos de cálculo elásticos o elastoplásticos para calcular asientos, mientras que en el segundo deberás acudir al edómetro. 

En suelos finos sin gravas, digamos que del tamaño de la arena fina hacia abajo, el Índice de Plasticidad puede ser una medida de la "cohesividad" de ese suelo, ya que aumentan paralelamente. Cuanto mayor sea el IP, mayor será la resistencia al corte sin drenaje, y menor la permeabilidad. 

No se si ha quedado algo claro. En definitiva, lo que sí considero importante es que tengas en cuenta que la fracción inferior al tamiz 0.08 UNE no te va a definir nada en cuanto a comportamiento cohesivo o no cohesivo del suelo.

índice.

introducción,

os suelos se clasifican en siete grupos, basándose en la composición granulométrica, en el límite líquido y en el índice de plasticidad de un suelo. La evaluación de cada grupo, se hace por medio de su “Índice de Grupo”, el cual es calculado mediante una formula empírica.

Esta clasificación divide los suelos en dos clases: una formada por suelos granulares y otra por suelos de granulometría fina, limo-arcillosos. A continuación, se indicara cada una de las clases con sus grupos y subgrupos.

Suelos Granulares

Son aquellos que tienen 35%, o menos, del material fino que pasa el tamiz N° 200 (0.075 mm). Estos suelos forman los grupos A-1, A-2 y A-3.

Grupo A-1: Comprende las mezclas bien graduadas, compuestas de fragmentos de piedra grava, arena y material ligante poco plástico. Se incluyen también aquellas mezclas bien graduadas que no tienen material ligante.

Subgrupo A-1a: Comprenden aquellos materiales formados predominantemente por piedra o grava, con o sin material ligante bien graduado.

Subgrupo A-1b: Comprende aquellos materiales formados predominantemente por arena gruesa y con, o sin, material ligante bien graduado.

Grupo A-2 : Incluye una gran variedad de material granular que contiene menos del 35% de material fino.

Subgrupo A-2-4 y A-2-5: Pertenecen a estos subgrupos aquellos materiales cuyo contenido de material fino es igual o menor del 355 y cuya fracción que pasa el tamiz N°40 tiene las mismas características de los suelos A-4 y A-5, respectivamente.

Estos grupos incluyen aquellos suelos gravosos y arenosos (arena gruesa), que tengan un contenido de limo, o índices de grupo, en exceso a los indicados para el grupo A-1. Asimismo, incluyen aquellas arenas, finas con un contenido de limo no plástico en exceso al indicado para el grupo A-3.

Subgrupo A-2-6 y A-2-7: Los materiales de estos subgrupos son semejantes a los anteriores, pero la fracción del tamiz que pasa el tamiz N°40 tiene las mismas características de los suelos A-6 y A-7, respectivamente.Grupo A-3: En este grupo se hallan incluidas las arenas finas, de playa y aquellas con poca cantidad de limo que no tengan plasticidad. Este grupo incluye, además, las arenas de río que contengan poca grava y arena gruesa.

SUELOS FINOS LIMO ARCILLOSOSContienen más del 35% del material fino que pasa el tamiz N°200.Estos suelos constituyen los grupos A-4, a-5,A-6 y A-7.

Grupo A-4: Pertenecen a este grupo los suelos limosos y poco o nada plásticos, que tienen un 75% o mas del material fino que pasa el tamiz N°200. Además se incluyen en este grupo las mezclas de limo con grava y arena hasta en un 64%.

Grupo A-5: Los suelos comprendidos en este grupo son semejantes a los del anterior, pero contienen material micáceo o diatomáceo. Son elásticos y tienen u limite líquido elevado.

Grupo A-6: El material típico de este grupo es la arcilla plástica, por lo menos el 355 de estos suelos debe pasar el tamiz numero 200 peor se incluyen también las mezclas arcillo-arenosas cuyo porcentaje de arena y grava sea inferior al 64%.Estos materiales presentan, generalmente, grandes cambios de volumen entre los estados seco y húmedo.

Grupo A-7: Los suelos de este grupo son semejantes a los del A-6, pero son plasticos. Sus limites líquidos son elevados

Subgrupo A-7-5: Incluye aquellos materiales cuyos indices de plasticidad no son muy altos con respecto a sus limites liquidos.

Subgrupo A-7-6: Comprende aquellos suelos cuyos indices d eplasticidad son muy elevados con respectoa sus limites liquidos y que ademas experimentan cambios d evolumen muy grandes entre sus estados seco y humedo.

Contenido

Suelo no cohesivo (granular), son suelos compuestos de; rocas, piedras. gravas. y arenas, o sea suelos de granos gruesos.. En el caso de suelos granulares el proceso de compactación más adecuado resulta el de la vibración, pero debe tenerse en cuenta, como ya se sabe, que el comportamiento de los suelos gruesos depende mucho de la granulometría. Así, por ejemplo, en la figura 2 se indican dos curvas, una correspondiente a un suelo bien graduado y otra a un suelo mal

graduado. 

 Los suelos no cohesivos son los formados por partículas de roca sin ninguna cementación, como la arena y la grava.

 SUELOS GRANULARES. El diseño de cimientos sobre suelos granulares estará gobernado por un criterio de asentamiento, es decir, no por la resistencia al cortante a la alta permeabilidad de las arenas y gravas, la mayor parte del asentamiento se efectuará durante el proceso de construcción y estará casi completo al final de éste. Es probable que los efectos de deformación plástica sean despreciables, excepto en el caso de cimientos muy anchos sobre suelos variables, o donde se tengan mezclas de arena o grava con limo. Otros problemas de asentamientos pos construcción pueden relacionarse con compactación inducida por vibración, cambios rápidos en el nivel freático o efectos de sismos. También es virtualmente

imposible obtener muestras no alteradas de suelos granulares y las muestras recompactadas en general no repiten, con confiabilidad alguna, las condiciones y propiedades en el campo. Para determinar las características de comprensibilidad de los suelos granulares se realizan las siguientes pruebas de campo:

a) Prueba de placa con carga.b) Prueba normal de penetración.c) Prueba del cono de penetración.d) Prueba del medidor de presión

En suelos de alta permeabilidad se pueden presentar rápidos cambios en el nivel del agua subterránea con los efectos consecuentes sobre la densidad del suelo y las presiones de poro. Los cálculos de capacidad de carga se deben efectuar en términos del esfuerzo efectivo, donde se elimina el término de cohesión y donde el ángulo de resistencia al corte en términos de esfuerzo efectivo (φ˙) con valores entre moderados y altos, la capacidad de carga se reduce en forma sustancial, cuando el nivel freático está situado entre la zona que se extiende desde su superficie hasta una profundidad “B” por debajo de la cimentación. Se define a la resistencia al corte, o resistencia al esfuerzo cortante de un suelo como el valor máximo, o límite de la resistencia al corte que se puede inducir dentro de su masa antes de que ceda bajo ciertas condiciones, la flexibilidad conducirá a la formación de una superficie de deslizamiento por corte, sobre la cual puede tener lugar una cantidad apreciable de movimiento de deslizamiento, por ejemplo, avalanchas, rotación de taludes o fallas en excavaciones, la evaluación de los parámetros de la resistencia al corte es parte necesaria de los procedimientos analíticos y de diseño relacionados con cimientos, muros de retención y pendientes de terreno. En esencia, la resistencia al corte en el seno de una masa sólida se debe al desarrollo de la resistencia a la fricción entre partículas adyacentes, de modo que los análisis se basan principalmente en el modelo de fricción. La palabra cohesión puede dar una idea errónea y con frecuencia se entiende mal, la opinión anterior acerca de la naturaleza de esta fuerza aparente que sujeta a los granos de suelo entre sí, se basaba en la adhesión entre las partículas como consecuencia de las condiciones electrostáticas de las superficies de los minerales arcillosos.

MUROS DE CONTENCIÓN: Los muros de contención tienen como finalidad resistir las presiones laterales producidas por el material retenido. Para llevar a cabo el análisis es necesario determinar las magnitudes de las fuerzas que actúan por encima de la base de la cimentación, tales como empuje de tierra, sobrecargas, peso propio del muro y peso de la tierra, y luego se investigue su estabilidad con respecto a: a) Volteo. b) Deslizamiento. c) Presión sobre el terreno. d) Resistencia como estructura.

Los muros de contención pueden ser: -Muros de gravedad: Que resisten los empujes mediante su propio peso y son económicos para alturas menores de 5.00 metros, en cuanto a su sección transversal, estos pueden ser de diferentes formas, y en cuanto a sus materiales, éstos pueden ser de mampostería de piedra bolón con mortero de arena y cemento, de ladrillo o de concreto ciclópeo, la estabilidad de este tipo de muro se logra sólo con su peso propio, por lo que se requiere grandes dimensiones dependiendo de los empujes, las dimensiones de la base de estos muros oscila alrededor de 0.43 de su altura.

- Muros con Ménsulas.- Muros con contrafuertes.- Muros en “T”.

En el diseño de muros de contención se usa el método del estado límite; es decir, se examinan varios modos de caso limitante (modo de falla última o de servicio) y se usa un factor de seguridad para tenerlos en cuenta, como criterio de diseño en cada caso, se considera que una pared de gravedad es un monolito rígido, a veces con la inclusión de una parte del material contenido. Los muros rígidos o sin refuerzo son bastantes masivos y su estabilidad depende casi completamente de su peso. 

USO DE LOS MUROS DE CONTENCIÓN: Frecuentemente en la construcción de edificios o puentes es necesario contener la tierra en una posición muy próxima a la vertical; siempre que se requieran rellenos y terraplenes hay necesidad de proyectar muros de contención y en los edificios con sótanos los muros de contención son indispensables. Si nosotros construimos una caja de vidrio de forma rectangular que tenga una pared o costado que pueda deslizarse y se llena con arena y después se deja libre súbitamente la pared, la arena deslizará a lo largo de un plano de fractura y formará un talud. El ángulo “∞” formado por la superficie libre de la arena y la horizontal se denomina ángulo de reposo o ángulo del talud natural del material. Los distintos materiales muestran amplia variación en los taludes de reposo. Además el contenido de humedad del material es un factor importante con respecto al talud de reposo. Los materiales granulares tales como arenas y gravas se comportan de manera diferente a los materiales cohesivos tales como la arcilla, cuando son retenidos de alguna manera. Los materiales en que se combinan los dos tipos de suelos actúan en forma similar al material predominante. Puesto que los porcentajes de materiales cohesivos y no cohesivos varían extensamente en la naturaleza, hay que recurrir al experimento para determinar las propiedades de los suelos en su estado natural. Si el muro es absolutamente rígido, se desarrolla el empuje de tierras en reposo. Si el muro se reflecta o se mueve en una pequeña magnitud, separándose de la tierra del relleno, se tendrá el empuje activo de las tierras, si es el muro el que se mueve contra el relleno, se desarrollara el empuje pasivo de las tierras. La magnitud del empuje en reposo tiene cierta relación con los empujes activo y pasivo.

Muros de contención con relleno de suelos granulares no cohesivos. No obstante que el diagrama de intensidad de la presión real de las tierras es muy complejo, es corriente adoptar una distribución lineal de dicha presión debida a los empujes activo y pasivo. Se supone que la intensidad aumenta con la altura en función del peso del material, de modo que a la presión horizontal de la tierra contra el muro suele llamársele frecuentemente presión de fluido equivalente. Para un material granular sin cohesión que está seco, la hipótesis de la variación de presión en línea recta es prácticamente correcta. Los suelos con cohesión no se comportan de esta manera y no es buena práctica hacer un relleno tras un muro con este tipo de material. Los materiales granulares deben usarse en los rellenos siempre que sea posible, a fin de asegurar una distribución lineal de la presión y para facilitar el drenaje indispensable para eliminar la presión hidrostática detrás del muro. Es muy significativo observar que la teoría de Coulomb tiene en cuenta la fricción entre el muro y el material de relleno, en tanto la teoría de Ranking desprecia tal fuerza. Como es bastante difícil determinar en forma exacta la fricción en la cara posterior del muro, la teor ٌa de Coulomb ha tenido menos empleo en el cálculo de muros de contención. Un estudio más detallado de la teoría de Ranking indica que la fuerza depende no solo de la pendiente del terreno, sino también del ángulo entre la cara del muro y la superficie del relleno. En los casos de empuje activo se considera el ángulo entre la cara posterior del muro y la horizontal.

Muro de contención de calle Muro de contención de terrazas. Seguir escribiendo sobre el comportamiento de los suelos es un tema muy profundo de la ciencia moderna de la mecánica de suelos. Es a partir de 1925 que se inicia el desarrollo más significativo en esta rama de la ingeniería con la presentación del profesor Kart Von Terzaghi (1882-1963) de su libro Erdbaumeckanic ( Mecánica de suelos) en donde se presenta una filosofía al suelo como material, y muestra cómo tratar las propiedades mecánicas de los suelos y sus comportamiento bajo diversas cargas y condiciones de humedad. En las siguientes páginas se presenta un modelo de cálculo estructural de muros de contención llevados a cabo en el departamento de Jinotega en la comarca de Wilili en una rivera del río Coco considerado el más grande de Nicaragua.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA:- Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. K. Terzaghi y R.B. Peck- Mecanica del Suelo . J.A. Jiménez Salas.- Mejoramiento de Suelos por Precarga. Aris C. Stamatopoulos y Panaghiotis C. Kotzias- Fundamentos de mecánica de suelos. Segunda edición: Roy Whitlow- Mecánica de Suelos y Cimentaciones. Crespo- Diseño de Concreto Armado. Noel J. Everard, MSCE,Ph.D , Jhon l. Tenner III, MSCE- Fundamentos de la mecánica de suelos. D.W Taylor

Referencias bibliográficas

[1] Ministerio de fomento, secretaría de estado de infraestructuras, dirección general de carreteras, Guía de cimentaciones en obras de carreteras”, serie monografías.

[2] Página Web de la universidad de Seville, Fondos digitalizados de la universidad de Sevilla. [http://fondosdigitales.us.es/public_thesis/372/8822.pdf, 19 de enero de 2008].

[3] Daniel GRAUX, Capítulo primero “Características de los suelos”, Fundamentos de mecánica del suelo, proyecto de muros y cimentaciones. Geotecnia aplicada, editores técnicos asociados, S.A., 1975

Tipo de suelo. Suelo no cohesivo (granular), son suelos compuestos de; rocas, piedras. gravas. y arenas, o sea suelos de granos gruesos.. En el caso de suelos granulares el proceso de compactación más adecuado resulta el de la vibración, pero debe tenerse en cuenta, como ya se sabe, que el comportamiento de los suelos gruesos depende mucho de la granulometría. Así, por ejemplo, en la figura 2 se indican dos curvas, una correspondiente a un suelo bien graduado y otra a un suelo mal graduado. Suelo cohesivo, son suelos arcillosos y limosos o sea material de grano muy fino. Suelos mixtos, en la naturaleza la mayoría de loa suelos estan compuestos por una intima mezcla de partículas de muchísimos tamaños. Forma y rugosidad del grano (partícula). Distribución del tamaño (distribución granulométrica) de los granos. Contenido de agua, El contenido de agua óptimo o humedad óptima es el contenido de agua necesaria para obtener en el material el peso volumétrico seco máximo, teniendo en el proceso de compactación el papel de

lubricante entre partículas de material, ofreciendo un mejor acomodamiento y un menor número de huecos o vacíos.Equipo de compactación empleado:

Aplanadoras de rodillo liso de acero Compactadores con neumáticos Compactadores de rodillo de pata de cabra Compactadores vibratorios Compactadores de placa vibratoria Apisonadoras de impacto

Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces es necesario compactar el terreno natural como en el caso de cementaciones en arenas. (Articulo enviado por: Elias E. Matos, Autor oficial: Eduardo Medina W)

COMPACTACION DE SUELOS NO COHESIVOS.-  Los métodos pare compactar arena y grava, colocados en orden de decreciente eficiencia son: vibración, mojado y rodamiento. En la practica, se han utilizado también combinaciones de estos métodos. Las vibraciones pueden producirse de una manera primitiva apisonando con pisones a mano, o con pisones neumáticos, o bien dejando caer un peso grande desde cierta altura; un metro, por ejemplo. Empero, la compactación alcanzada con estos procedimientos es muy variable, pues depende en gran parte de la frecuencia de las vibraciones. Los mejores resultados se obtienen con maquinas que vibran a una frecuencia cercana a la de resonancia del conjunto suelo-vibrador. Cuando f1 es aproximadamente igual a fo, la disminución de volumen o asentamiento es 20 a 40 veces mayor que la que produce una fuerza estática equivalente a la pulsatil. Por medio de rodillos de 5 a 15 t, equipados con vibradores que operan a frecuencias comprendidas entre 1100 y 1500 pulsos por minuto, se ha obtenido la compactaci6n.efectiva de arena gruesa, grave y de enrocado de piedra partida con partículas de tamaños comparables (Bertram, 1963). El material se desparrama en capes de 30 a 40 cm de espesor, habiéndose obtenido en algunas obras una compactación adecuada de capes de espesor mayor, aun cuando en estos caves es difícil evitar la segregación durante el desparramo del material. El tamaño máximo de las partículas esta limitado únicamente por el espesor de las capes. Entre 2 a 4 pasadas de tales rodillos tirados a una velocidad que no exceda de alrededor de 3 km. por hora suele resultar adecuada pare alcanzar un alto grado de compactación . No es necesario un control en el contenido de humedad. Tal tipo de materiales han sido también compactados por medio de rodillos neumáticos tirados por tractores

Diesel montados sobre cubiertas pesadas. Durante el proceso de compactación se puede agregar agua. Mucha de la compactación que se obtiene en estas condiciones derive de la producida por el tractor mas bien que por el rodillo. Se necesitan normalmente entre 6 y 8 pasadas del equipo sobre un mismo lugar pare obtener un grado satisfactorio de compactación, siempre y cuando el material sea depositado en capes de un espesor no mayor de 30 cm. Cuando se trata de compactar áreas limitadas, pueden resultar adecuados los compactadores manuales mecánicos o los operados a motor. El peso de estos compactadores varia entre varios cientos de kilogramos a varias toneladas y la fuerza pulsante que entregan al terreno, a una frecuencia aproximada a la de resonancia del compactador y el suelo se transfiere a través de una chapa plana o de un rodillo. El espesor de las capes que pueden compactarse efectivamente var1a entre 10 y 20 cm. La compactaci6n con agua se fundamenta en el hecho de que la presi6n de filtración del agua que escurre hacia abajo rompe los grupos de granos inestables y la inundación temporaria elimina, por lo menos brevemente, las fuerzas capilares. Es mucho menos efectivo que la compactaci6n por vibración. Para compactar terraplenes de caminos se han utilizado dos métodos de molado. En uno de ellos, se amontona la arena en caballetes a ambos lados del camino y luego se arrastra el suelo hacia el centro con chorros de agua, con una presi6n de 4 a 5 kg/cm2, formándose de este modo un deposito que tiene algo de las características de un clique construido por refutado. En el segundo método, la superficie del camino se inunda de agua, la que filtra hacia abajo por la arena ya colocada y escape por el pie del terraplén. Ambos métodos requieren aproximadamente 1,5 metros cúbicos de agua por metro cubico de arena, Comparando la porosidad de los terraplenes antes y después del tratamiento, se ha comprobado que el grado de compactaci6n que se obtiene con cualquiera de estos métodos es relativamente bajo. Por ello, esta practica debe ser desalentada. Los rodillos no vibrantes son relativamente inefectivos pare compactar suelos no cohesivos, obteniéndose los mejores resultados cuando la arena esta prácticamente saturada. No obstante, en arena limpia, el agua se escurre rápidamente y puede no resultar practicable mantener el material en un estado de saturación.

COMPACTACION DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOS CON COHESION MODERADA.-   A medida que aumenta la cohesi6n, disminuye rápidamente la eficacia de las vibraciones como medio de compactación, pues por pequeña que sea la adherencia entre partículas, esta interfiere con su tendencia a desplazarse a posiciones mas estables. Además, la baja permeabilidad de estos suelos trace inefectiva la inundación con agua. En cambio, la compactación por capes

utilizando rodillos ha dado muy buenos resultados. Hay dos tipos de rodillos en uso general: neumáticos y patas de cabra. Los RODILLOS NEUMATICOS, se adaptan mejor para compactar los suelos arenosos ligeramente cohesivos, los suelos compuestos cuyas partículas se extienden desde el tamaño de las graves a la del limo v los suelos limosos no plásticos. Los RODILLOS PATA DE CABRA, tienen su máxima eficacia con los suelos plásticos. Los Rodillos Neumáticos consisten usualmente en una chata soportada por una única fila de 4 ruedas equipadas con neumáticos inflados a presiones que oscilan entre 50 v 125 libras por pulgada cuadrada (3,5 a 9 kg/cm2). Las ruedas están montadas en tal forma que el peso que se trasmite desde la chata y se distribuye uniformemente entre las mismas, aun cuando la superficie del terreno no este nivelada. Los terraplenes pare edificios se compactan normalmente en capes que tienen un espesor terminado que varía entre 15 y 30 cm con rodillos de 25 t y presiones de inflado de las cubiertas comparativamente bajas. Para terraplenes de otro tipo y para presas de embalse es practico usual utilizar rodillos de 50 t con presiones de inflado de las cubiertas mucho mas altas y capes de espesor compactado que varía entre 15 y 30 cm, aun cuando a veces se utilizan rodillos de 100 t variando en este cave el espesor de la capa compactada entre 30 y 45 cm. Se requieren usualmente de 4 a 6 pasadas para alcanzar la compactación requerida. En obras grandes donde se presentan materiales inusuales, el numero de pasadas debe determinarse por medio de ensayos de compactación en el terreno al iniciar los trabajos. La superficie cilíndrica de los Rodillos Patas de Cabra viene provista de salientes prismáticos, o partes, con una frecuencia d e 1 por cada 700 cm 2 de superficie cilíndrica del rodillo. Los rodillos que se usan comúnmente en la construcción de presas de sierra tienen un diámetro de 1,50 y una longitud de aproximadamente 2 m. Cargados pesan alrededor. de 15 t. Las salientes tienen una longitud mínima de 23 cm y una superficie que varia entre 30 y 100 cm2. Según el tamaño del pie, la presión de contacto varía entre aproximadamente 20 y 40 kg/cm24. En terraplenes de caminos se utilizan rodillos algo menores y menos pesados. Con el equipo ordinario, el espesor de las capes después de compactadas no debe exceder de unos 15 cm. El numero requerido de pasadas debe ser determinado en el terreno por medio de ensayos realizados con pequeños terraplenes experimentales. Se obtiene generalmente la compactaci6n satisfactoria después de 6 pasadas de rodillo (Turnbull y Shockley, 1958). Cualquiera sea el tipo de equipo de compactación disponible y el grado de cohesión del suelo, la eficacia del procedimiento de compactaci6n depende en gran medida del contenido de humedad del suelo. Esto es especialmente verdad pare los suelos finos y uniformes de muy baja plasticidad pues, a menos que su contenido de humedad sea casi exactamente igual al 6ptimo, no pueden

compactarse de ninguna manera. Si se construye un terraplén de ensayo con suelo de propiedades uniformes bajo condiciones de un cuidadoso control en el terreno, y si el espesor de las capes, el tipo de compactaci6n y el numero de pasadas se mantienen todas constantes, se descubre que la efectividad de la compactaci6n depende solo del contenido de humedad del suelo de la cape durante la compactación. La efectividad de la compactaci6n se mide por el peso de los sólidos por unidad de volumen, es decir, por lo que se conoce como densidad seca. La forma de la pata y la superficie de apoyo mas adecuadas dependen del tipo de suelo. Hay una tendencia hacia el uso de patas tronco piramidales tlue evitan el arado del suelo a su paso. La superficie de apoyo mas efectiva es en cierta medida función de la plasticidad y constituci6n gramulométrica del suelo. En suelos uniformes finos, cuanto mas limoso v menos plástico el suelo, mayor es la superficie de 1l pata a usar, dentro de los limites seiJalados en el texto. Se están usando también con buen resultado Rodillos Pata de Cabra Vibrantes y Rodillos Libres Vibrantes, similares a los utilizados pare compactar arena. Con rodillos libes de un peso de unas 8 t/m de longitud y una frecuencia de unas 1200 vibraciones por minuto en 6 a 8 pasadas se compactan capes de hasta 30 y 40 centímetros de espesor. En estos caves, tanto pare los rodillos pata de cabra como pare los libes, la acción principal de las vibraciones es la de aumentar el efecto gravitacional del peso del rodillo. (N. d el rl .)

Suelo granular: Suelo formado esencialmente por fragmentos de roca de tamaño pequeño (< 10 cm), separados (sin cohesión) y con contenidos escasos de la fracción fina. Salvo especificación en contra, se entenderá que un suelo es granular cuando su contenido en finos sea menor que el 15

Determinación del Coeficiente de Permeabilidad para Suelos Granulares –

ASTM D 2434-68 (1994) AASHTO T 215 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (CARGA CONSTANTE) Competencias

Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

1. ALCANCE Este método de ensayo describe el procedimiento para determinar el coeficiente de

permeabilidad mediante carga constante para flujo laminar de agua a través de suelos

granulares que no contenga más del 10% de partículas que pasen el tamiz de 75 µm (N 200).

Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

2. EQUIPO Tubos piezométricos.- Tanque de carga constante.- laminar de agua Permeámetros.-

con cilindros para muestras con diámetros mínimo de aproximadamente 8 a 12 veces el

tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la tabla N 1 Competencias Técnicas de

Laboratorista en Mecánica de Suelos

3. Tabla N 1. Diámetro del cilindro Diámetro mínimo del cilindro Tamaño máximo de % retenido

> 35% % retenido < 35% partículas N° 10 3/8 in N° 10 3/8 in N° 10 y 3/8 in 3 in 6 in 4.5 in

9.5 in 3/8 in y ¾ in Fuente: Norma ASTM D 2434-68 (1994) Competencias Técnicas de

Laboratorista en Mecánica de Suelos

4. Fig. 1.1 Permeámetro de cabeza constante Tanque de agua con carga constante Pantalla de

arena Válvula del tanque del filtro Tubos Válvula manométricos de agua Conexión de entrada

Desborde Placa tope 25 H2 Resorte 20 Válvula Piedra porosa superior Altura de la muestra 15

H1 manómetros Salida de MUESTRA DE SUELO Cilindro L de acrílico 10 o metal Carga h

Piedra porosa inferior 5 D Válvula de salida Fuente: Norma ASTM D 2434 Competencias

Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

5. EQUIPO Equipo para compactación.- Piedras porosas.- Bomba de vacío o aspirador de aire:

Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

6. EQUIPO Cucharón.- Con una Balanza.- Con sensibilidad capacidad de 100 g (0.22 de 0.01 g, y

capacidad de 2 lb). Kg. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

7. EQUIPO Otros equipos.- Termómetros, cronómetro, probeta de 250 mL, recipientes para

mezclar, recipientes para determinar el contenido de humedad de acuerdo a la norma ASTM

D 2216, etc (ver Foto N° 2). Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

8. MUESTRA DE ENSAYO • Determine por cuarteo una muestra representativa de suelo granular

secado al aire, que contenga menos del 10% de suelo que pase el tamiz de 75 µm (N 200). •

Realice un análisis granulométrico de acuerdo a la Norma ASTM D 422. Las partículas

mayores de 19 mm (3/4 in) no deberán emplearse en el ensayo. • Del material tamizado

escoja mediante cuarteo, de acuerdo a la norma ASTM C 702, una cantidad

aproximadamente igual a dos veces la requerida para llenar la cámara del permeámetro

Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

9. Mida el diámetro interior del cilindro Ø, la longitud L entre las salidas de los piezómetros, y la

altura total H1 del cilindro. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

Humedezca las piedras porosas. (ver Foto N 3) Foto N 3: Humedecimiento de las piedras

porosas. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

10. Mezcle el suelo con suficiente agua para producir el contenido de humedad deseado.

Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Determine el peso de la

muestra que se va a utilizar en el ensayo, y anótela como W1. (ver Foto N 4) Foto N 4: Peso

de la muestraQ PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

11. Coloque el suelo preparado en el permeámetro en capas delgadas uniformes

aproximadamente iguales en espesor al tamaño máximo de las partículas después de

compactadas, pero no menor de 15 mm (0.6 in), usando un cucharón. Competencias

Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Determine el contenido de humedad con

una pequeña porción de la muestra preparada. Almacene el material en un recipiente

cubierto por lo menos durante 16 horas. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

12. Compacte las capas sucesivas hasta que el suelo alcance el peso unitario relativo deseado

mediante golpes distribuidos uniformemente sobre la superficie de la capa siguiendo una

trayectoria regular, hasta una altura de alrededor de 20 mm (0.8 in) por encima de la salida

del piezómetro superior. • Peso unitario relativo del 0%: Coloque la muestra en capas

sucesivas sin compactarlas hasta cuando el molde del permeámetro esté lleno.

Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de SuelosPREPARACIÓN DE LA

MUESTRA

13. Determine el peso final del suelo empleado en el ensayo (W 1 – W 2), siendo W 2 el peso

sobrante de suelo dejado en la bandeja. Competencias Técnicas de Laboratorista en

Mecánica de SuelosPREPARACIÓN DE LA MUESTRA • Peso unitario relativo al 100%:

Compacte completamente cada capa de suelo mediante golpes uniformemente distribuidos

sobre la superficie de la capa hasta producir el peso unitario máximo. • Peso unitario relativo

entre el 0 y 100%: Mediante tanteos, en un recipiente separado del mismo diámetro que el

cilindro de permeabilidad, ajuste la compactación hasta obtener el peso unitario relativo

deseado.

14. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD • Mida y anote la altura

final de la muestra H1 – H2, midiendo la profundidad H2, desde la superficie superior del

disco poroso hasta la superficie superior del cilindro. •Nivele la superficie superior del suelo

colocando la piedra porosa superior, rotándola suavemente de derecha a izquierda. Foto N 5:

Colocación de la piedra porosa superior. Competencias Técnicas de Laboratorista en

Mecánica de Suelos

15. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD • Coloque el resorte y la

tapa superior del permeámetro y asegúrela con tornillos. • Elimine el aire atrapado en las

partículas empleando Fig. 1.2 Dispositivo para evacuar y VÁLVULA saturar la muestra

VÁLVULA ENTRADA 2 una bomba de vacío bajo 1 VACÍO 500 mm de mercurio (20 in) como

mínimo, durante 15 SUELO 2 min. Continúe la operación VÁLVULA SALIDA mediante una

saturación AGUA lenta de la muestra de Fuente: Norma ASTM D 2434 abajo hacia arriba .

Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

16. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD • Cierre la válvula de

desagüe y desconecte el vacío. • Debe tenerse cuidado de constatar que el sistema de flujo

de permeabilidad y que el sistema de piezómetros se halle libres de aire y estén trabajando

satisfactoriamente, para ello se debe realizar lo siguiente: Llene el tubo de admisión con

agua proveniente del tanque de carga constante, abriendo ligeramente la válvula del filtro

del tanque. . Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

17. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD • Conecte el tubo de

admisión a la válvula del permeámetro, y abra ligeramente la válvula y las válvulas de salida

de los piezómetros. (ver Fig. 6). Foto N 6: Conexión del tubo de admisión. •Conecte los tubos

piezométricos de agua con las salidas de los piezómetros, y llene con agua para remover el

aire. •Cierre la válvula de admisión y abra la de desagüe, para que el agua alcance en los

tubos piezométricos un nivel estable con carga cero. Competencias Técnicas de Laboratorista

en Mecánica de Suelos

18. Determine la cantidad (Q) de agua recolectada en una probeta graduada de 250 mL, que

fluye en un tiempo determinado (t). Foto N 8: Medición de la cantidad de agua recolectada.

Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Determine y anote la carga

h, definida como la diferencia entre los niveles de los piezómetros. (ver Foto N 7) Foto N 7:

Determinación de la carga de agua h Abra la válvula de admisión del tanque de carga

constante, hasta que la carga de agua sea estable. PROCEDIMIENTO

19. Al concluir el ensayo de permeabilidad, drene y examine la muestra para establecer si Foto N

8: Medición de la cantidad de agua recolectada. era esencialmente homogénea. Foto N 9:

Examinación de la muestra al finalizar el ensayo. Competencias Técnicas de Laboratorista en

Mecánica de Suelos Repita el proceso variando la altura de carga en incrementos de 5 mm.

Determine la temperatura a la cual está el agua del ensayo ( C). PROCEDIMIENTO

20. Calcule el coeficiente de permeabilidad k, así: Q*L k Donde: A*t * h K=Coeficiente de

permeabilidad, cm/s. Q=Cantidad de agua descarga, cm3 L=Distancia entre piezómetros,

cm. A=Área de la sección transversal de la muestra, cm2. T=Tiempo total de desagüe, s.

H=Diferencia de carga (altura) sobre los piezómetros, cm. Competencias Técnicas de

Laboratorista en Mecánica de SuelosCÁLCULOS

SUELOS GRANULARES

Se compactan mejor por vibración.

La vibración reduce las fuerzas de fricción, dejando que las partículas caigan libremente por su propio peso.

- Pisones

- Rodillo Pata de Cabra y Neumático

- Circulación adecuada del equipo de transporte

Suelos de Grano Fino

Según el CTE son materiales de grano fino los inferiores a 60 micras.En estos suelos el limo inorgánico está en mayor proporción que la arcilla. La arcilla está compuesta por materiales de tamaño micrométricos. Es un material de gran plasticidad, buena cohesión y con facultad para absorber iones.

Frente a diferentes contenidos de humedad, estos suelos de partículas finas se comportan de manera diferente. De hecho, son determinantes el tenor de agua en relación a las solicitaciones externas y los regímenes de lluvia de la región donde se sitúa el terreno de estudio.

Además de la descripción de los materiales del suelo, se requieren los ensayos mediante los que se obtienen resultados cuantitativos vinculados con las propiedades físicas del terreno para poder diseñar las cimentaciones adecuadas.

Suelos de Grano GruesoSegún el CTE son materiales de suelos granulares a aquellos que tienen un 65% más de partículas de tamaño mayor a 0,06 mm. Por otra parte, esta normativa recoge una clasificación matizada de los suelos granulares según el contenido de finos y de suelos finos en función del porcentaje de arenas y gravas.

Propiedades Relevantes de los Suelos Granulares

Para los estudios geotécnicos, las propiedades más importantes a tener en cuenta son las definidas por:

Estado natural del suelo (Humedad, Densidad) Resistencia mecánica Deformabilidad

Por otra parte, para la toma de muestras deben considerarse otros factores, a saber:

Porosidad Índice de huecos Peso específico relativo