unam-2014-02

1

QUINTODIPLOMADO EN

SEGURIDADESTRUCTURAL

Consideraciones para el Diseñoy la Construcción

Noviembre 2014

2

Propiedades de los suelos


3

Ing. José Antonio Segovia P.

4

• Estudios de laboratorio

5

Estudios de Laboratorio

Pruebas índice

Pruebas mecánicas

Granulometría

Límites de consistencia

Resistencia al esfuerzo cortante

Compresión triaxial

Deformabilidad

Estudios de laboratorio

Contenido de agua

Densidad de sólidos

Peso volumétrico

Compresión no confinada

Corte directo

Torcómetro

Compresibilidad

Expansividad

7

MUESTRAS DE SUELO

13

RELACIONES GRAVIMÉTRICAS

FASES DEL SUELO

15

VOLÚMENES Y PESOS

• Vm Volumen total de la muestra de suelo• Vs Volumen de la fase sólida• Vv Volumen de vacíos• Vw Volumen de agua• Va Volumen de aire• Wm Peso total de la muestra de suelo• Ws Peso de la fase sólida• Ww Peso del agua• Wa Peso de la fase gaseosa de la muestra = 0

16

• Contenido de agua

WsWaw =

17

Grado de saturación

v

ww V

VG =

18

Densidad de sólidos

00 γ=

γγ

=s

ss

VWSs

21

Relación de vacíos

s

vVVe =

22

Peso volumétrico del suelo

Peso volumétrico sólidos

Peso volumétrico del agua

Peso volumétrico seco

VmWm

m =γ

VsWs

s =γ

VaWa

a =γ

1−γ=γ−γ=γ mams

25

• Granulometrías

37

Límites de consistencia

38

Estados de consistencia. Límites de plasticidad

1. Estado líquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión.

2. Estado semilíquido, con las propiedades de un fluido viscoso.

3. Estado plástico, en que el suelo se comporta plásticamente.

4. Estado semisólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aún disminuye de volumen al estar sujeto al secado.

5. Estado sólido, en que el volumen del suelo no varía con el secado.

52

Límites de consistencia o Límites de Atterberg

• Límite líquido, frontera entre el estado semilíquido y plástico.

• Límite plástico, frontera entre el estado plástico y semisólido.

• Límite de contracción, frontera entre los estados semisólido y sólido.

• Índice de plasticidad.

Ip = Lw - Lp

55

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

SUCS

57

Tamaño en mm

2.0 0.2 0.02 0.002 0.0002

Arena gruesa

Arena fina

Limo Arcilla Ultra arcilla

(colides)

Clasificación Internacional

58

Clasificación M.I.T

Tamaño en mm

2.0 0.6 0.2 0.06 0.02 0.006 0.002 0.0006

0.0002

Gruesa Media Fina Gruesa Media Fina Gruesa Media Fina(Coloides)

Arena Limo Arcilla

60

Coeficiente de uniformidad

610

60 >=DDCu

61

Coeficiente de curvatura

311060

230 <=<DDDCc

62

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS

68

Permeabilidad

69

V = k i

v Velocidad de flujok coeficiente de permieabilidadi Gradiente hidráulico

70

Grado de permeabilidad Valor de k (cm/s)Elevada Superior a 10 -1

Media 10 -1 a 10 -3

Baja 10 -3 a 10 -5

Muy baja 10 -5 a 10 -7

Prácticamente impermeable Menor de 10 -7

En la tabla siguiente se dan algunos valores orientativos.

71

En la tabla siguiente se dan algunos valores orientativos.

Tipo de formación o sueloValor de k (cm/s)

Depósitos fluviales -

Ródano, en Genissiat Hasta 0.40

Pequeños ríos de los Alpes orientales 0.02 - 0.16

río Missouri 0.02 - 0.20

río Misisipi 0.02 - 0.12

Depósitos glaciares -

Llanura de aluvión 0.05 - 2.00

Esker, Westfield, Mass. 0.01 - 0.13

Delta, Chicopee, Mass. 0.0001 - 0.015

Till morrénico Menor de 0.0001

Depósitos eólicos -

Arena de médano 0.1 - 0.3

Loes1 (+ ó -) 0.001

Tierra loésicas (+ ó -) 0.0001

Depósitos lacustres y marinos (no costeros) -

Arena muy fina uniforme (Ua = 5 - 2)2 0.0001 - 0.0064

"Hígado de Toro"3 0.0001 - 0.0050

"Hígado de Toro"4 0.00001 - 0.0001

Arcilla Menor de 0.0000001

75

Labrado de muestras

77

Consolidaciones

82

Ensaye de consolidación

84

Gráfica de compresibilidad

86

Módulo de compresibilidad

)1( 0

0

epee

m fv +Δ

−=

95

RESISTENCIA AL

EDFUERZO CORTANTE

100

Penetrómetro de

BolsilloY

Torcómetro o veleta miniatura

102

Veleta de laboratorio

106

Compresión simple

Compresión no confinada

110

Ensayes triaxiales

115

Esfuerzo

cortante

Esfuerzo normal

116

σ1 Esfuerzo principal mayorσ2 Esfuerzo principal menor

τ = σ1 – σ2 Esfuerzo cortante

ε Deformación unitaria

E Módulo de elasticidad 100xHHΔ

=ε

126

Prueba de corte directo

130

Columna resonante

133

Perfil de suelos

134

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 125 250 375 500

w, %

Prof

undi

dad,

m

W

WL

WP

2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2

Gs

0 4 8 12 16

eo

1 1.1 1.2 1.3 1.4

γm, t/m3

CS

FAS

CD

FAI

DPS

TFA

137

Uso de las propiedades índicesY mecánicas

Su Relación con las obras de ingeniería

150

σv

σh1

σh2

151

3321 σ+σ+σ

=σoct

Esfuerzo Octaédrico

152223

321

0

vovoct

oct

v

h

k

k

σ+σ=σ

σ+σ+σ=σ

σσ

=

Esfuerzo normal

168

Modo de aplicación de cargas

177

Compactación

188

Comportamiento geotécnico


189

Valores permisibles

190

• Inclinación visible

ΔH= 100 / (100+3H)

El ΔH máximo es 1%

191Valores permisibles

193

Grado del daño Descripción típica de los daños Ancho aproximado de la grieta

mm

1. Muy ligero Grietas muy finas que pueden ser fácilmente reparadas durante la decoración normal. Fracturas ligeras aisladas. Grietas en tabiques sólo visibles de muy cerca

<= 1

2. Ligero Grietas que se pueden rellenar fácilmente. Redecoración requerida. Familias de fracturas ligeras en el interior del edificio. Las grietas son visibles desde el exterior. Puede requerir algún relleno de juntas externas para asegurar la impermeabilidad de la estructura. Puertas y ventanas pueden colgarse ligeramente.

<= 5

3. Moderado Las grietas requieren de abrirse para rellenarse con mortero. Grietas recurrentes pueden requerir de revestimiento. Rellenado de juntas externas. Rejunteo de tabiques y posible remplazo de tabiques. Puertas y ventas se cuelgan. Ruptura de tuberías de servicio. Pérdida de impermeabilidad.

5 a 15 y dependiendo del número

4. Severo Extensivo trabajo de reparación, probable remplazo de muros de cerramiento en puertas y ventanas. Marcos de puertas y ventanas distorsionados, pisos inclinados visiblemente. Muros desplomados o pandeados. Pérdida de capacidad de vigas. Tuberías de servicio dañadas.

15 a 25 y dependiendo del número

5. Muy severo Restructuración completa de la estructura. Pérdida de capacidad de las vigas, muros desplomados que requieren apuntalamiento. Ventanas rotas por distorsión. Peligro de inestabilidad.

> 25 dependiendo del número de grietas

205

•Muchas gracias !

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