Suelos

Identificación. Ley de Stokes. Plastificación. Ejercicios

  • Enviado por: Hermetica
  • Idioma: castellano
  • País: Paraguay Paraguay
  • 6 páginas
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Suelos Cohesivos

Son los suelos que pasan el tamiz nro 100 (abertura 0,074mm). Estos suelos exigen una investigación diferente al crivado en tamices. El método del hidrómetra (densímetro) es el del uso mas extendido. El método se basa en el hecho de que las velocidades de sedimentación de partículas en un líquido es función a su tamaño

Ley de Stokes

Es la ley fundamental que se hace uso en el procedimiento del hidrómetra. La velocidad con que un grano de diámetro (D) cae en un liquido de densidad (Y) y viscosidad (u)

V= ————. D²
U

V: Velocidad de sedimentación de la esfera en cm³

: Peso especifico de la esfera en gr/cm³

: Peso especifico del fluido en gr/cm³

U: Velocidad del fluido en gr.cm/seg.

D: Diámetro de la esfera en cm

T e

Para un tiempo “T” todos los granos de diámetro D ya pasaron a la distancia e

D= —— V= — = ————

El peso especifico relativo de la suspensión a la profundidad “e” y en el tiempo “t” es una medida de la cantidad de partículas de igual y menor tamaño que D dado contenida en una muestra de suelo.

Midiendo el peso específico relativo de una suspensión de suelo a una misma profundidad en distintos tiempos puede obtenerse cualquier número de puntos para la curva granulométrica.

La distribución de pesos específicos relativos representa en forma implícita la distribución granulométrica.

Plasticidad de los suelos

  • ¿A que se denomina plasticidad?

  • ¿Cuales son los estados de consistencia de un suelo susceptible de ser plástico?

  • ¿A que se denomina limite liquido (L.L) y limite plástico (L.P)?

  • ¿Qué es el índice plástico (I.P)?

  • ¿Cómo se determinan actualmente el límite líquido y el límite plástico?

  • Desarrollo

  • En mecánica de suelos puede definirse la plasticidad como: la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variaciones volumétricas apreciables, y sin desmoronamiento ni agrietarse.

  • Según su contenido de agua en orden creciente un suelo susceptible de ser plástico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia:

  • Estado semi líquido: con las propiedades de un fluido viscoso

  • Estado plástico: con las propiedades en las que el suelo se comporta plásticamente

  • Estado liquido: son las propiedades y apariencias de una suspensión “e”

  • Estado semi sólido: en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aun disminuye de volumen al estar sujeto al secado

  • Estado sólido: en el que el volumen del suelo no varía con el secado.

  • La frontera convencional entre los estados semilíquidos y plásticos fue llamada límite líquido por Atterberg.

  • La frontera convencional entre los estados plásticos y semisólidos fue llamada límite plástico por Atterberg.

  • Limite Plástico: es la diferencia entre los valores de los limites de plasticidad I.P : L.L - L.P

    • Determinación actual del límite líquido:

    El límite líquido se determina conociendo entre 3 o 4 contenidos de agua diferentes en su vecindad con los correspondientes números de golpes y trazando la curva contenido de agua versus numero de golpes. La ordenada de esa curva correspondiente a la abscisa de 25 golpes es el contenido de agua correspondiente al límite líquido. Se encontró experimentalmente que usando papel semilogarítmico los contenidos de agua en escala aritmética y el número de golpes en escala logarítmica, en la curva anterior llamada “de fluidez” es una recta cerca del límite líquido, la ecuación en la curva de flujo. W= Fw log N+C

    W= Contenido de agua

    Fw= Índice de fluidez, pendiente de la curva de fluidez igual a la variación del contenido del agua correspondiente a un ciclo de la escala logarítmica

    N= Numero de golpes

    C= Constante que representa la ordenada en la abscisa de un golpe, se calcula prolongando el trazo de la curva de fluidez.

    • Determinación actual del limite plástico:

    La formación de los rollitos o bastoncitos se hacen usualmente sobre un vidrio esmerilado o en una hoja de papel seca, para acelerar la pérdida de humedad del material, también es frecuente efectuar el cilindro sobre una placa de vidrio esmerilado. Si los rollitos no llega a los 3 mm se doblan, se presionan formando una pastillita que vuelve a rodarse hasta que a los 3 mm justo ocurra el desmoronamiento y agrietamiento, en este momento se lo toma para la determinación del contenido de humedad que es el limite plástico.

    Característica de la copa de Casagrande y procedimiento del ensayo.

    Es una recipiente de latón o de cobre con una base solidario del mismo material, la base permanece fija y la copa gira entorno a un eje unido a un eje fijo, una excéntrica hace que la copa caiga periódicamente golpeándose contra la base del dispositivo que es de ebonita. La altura de caída de la copa es de 1 cm. medido verticalmente desde el punto de la copa que toca la base al caer, hasta la base misma, estando la copa en su punto más alto. Es importante que este ajuste se haga con todo cuidado usando un prisma de 1 cm. de lado.

    Clasificación e identificación del suelo

    Cuestionario

  • Fundamento del sistema de clasificación de aeropuerto

  • Fundamento del sistema unificado de clasificación de suelos y del HRB o AASHTO y del SUCS

  • ¿Cuál fue el hecho fundamental que reveló la investigación de Casagrande?

  • ¿A que se llama carta de plasticidad?

  • ¿Cuáles fueron los límites descubiertos por Atterberg?

  • Desarrollo

  • Conviene mencionar las bases en que Arthur Casagrande fundamento su criterio para proponer un sistema de clasificación de aeropuertos, punto de partida para todos los esfuerzos de valor que hasta hoy se han efectuado en el campo.

  • El sistema divide los suelos en dos grandes fracciones: la gruesa, formada por partículas mayores que la malla nro 200 (abertura en mm, 0,074mm) y menos que la malla nro 3 (7,72 mm) y la fina formada por partículas que pasan la malla nro 200.

    La fracción gruesa se subdivide en gravas y arenas teniendo como frontera la malla nro 4 (4,76 mm) subdivisiones subsecuentes de esta fracción toman en cuenta el contenido y la naturaleza de los finos, así como características de su graduación.

    La fracción fina se subdivide en grupos, tomando en cuenta sus características de plasticidad, las cuales están relacionadas con las propiedades mecánicas e hidráulicas que interesan al ingeniero civil. El ingeniero precisa tener datos precisos, primero cuantitativamente y después cualitativamente siendo éstos:

    -Permeabilidad, velocidad de variación volumétrica. Una de las propiedades que mas influyen para la formación de estos grupos fue la compresibilidad la cual esta íntimamente ligada con las características de plasticidad especialmente con el valor del límite liquido. La compresibilidad aumenta con el valor del límite líquido, permaneciendo todos los demás factores constantes.

    3) Desde el punto de vista el hecho fundamental que revelo la investigación de Arthur Casagrande es en la representación de los suelos en una carta de coordenadas (limite liquido vs. índice de plasticidad), los suelos finos no adoptan una distribución caprichosa obra del azar, sino que se agrupaban de un modo especifico de manera que en cada zona de la carta se sitúan suelo con características de plasticidad con propiedades mecánicas e hidráulicas y cualitativamente definida.

    4) El principal uso de la carta de plasticidad esta en situar en ella un suelo desconocido, por medio del calculo de 2 parámetros que definen su plasticidad.

    La colocación del suelo en uno de los grupos: así y más si se cuentan con cierta dosis de experiencia, se tiene un modo simple, rápido y económico de adquirir valiosa información sobre el suelo en cuestión.

    Al comparar las propiedades físicas del suelo que tengan el mismo límite líquido se encuentra que creciendo el índice plástico aumentan las características de tenacidad y resistencia en estado seco, en tanto que disminuye la permeabilidad.

    Según se dijo este sistema esta basado en el de aeropuertos, hasta el grado que puede decirse que es el mismo, con ligeras modificaciones. El sistema cubre los suelos gruesos y los suelos finos distinguiendo ambos por el crivado a través de la malla nro 200, las partículas gruesas son mayores que dicha malla y las finas son menores. Un suelo se considera grueso si mas del 50 % de sus partículas, y finos si mas de la mitad de sus partículas de peso son finas.

    Se describen en primer lugar los diferentes grupos referentes a suelos gruesos:

  • Gravas y suelos en que predominen estos

  • Arenas y suelos arenosos

  • Las gravas y las arenas se separan en la malla nro 4 de manera que un suelo pertenece al grupo G (genérico) si mas del 50 % de su fracción gruesa (retenida en la malla nro 200) no pasa la malla nro 4 y es del grupo S (arena)

    Suelos finos:

  • Limos Inorgánicos

  • Arcilla Inorgánica

  • Limos y arcillas orgánicas

  • Según su límite liquido en dos grupos:

    Si este es menor del 50 % si son suelos de compresibilidad media o baja.

    Los suelos finos con límite líquido mayor del 50 % son de alta compresibilidad.

    Las gravas y las arenas se subdividen en 4 tipos:

  • Material prácticamente limpio de finos bien graduados: según se dijo estos suelos son bien graduados y con poco fino o limpios por completo. La presencia de los finos que pueda contener estos grupos no debe producir grado apreciable en la característica de resistencia de la fracción gruesa ni interferir en su capacidad de drenaje.

  • Material prácticamente limpio de finos mal graduados: estos suelos son mal graduados, es decir son de apariencia uniforme o presentan predominio de un tamaño o de un margen de tamaños, faltando algunos intermedios. Dentro de estos grupos están comprendidas las gravas uniformes tales como las que se depositan en los fondos o en los lechos de los ríos, las arenas uniformes, de medanos y playas y las mezclas de gravas y arenas finas, provenientes de estratos diferentes obtenidos durante un proceso de excavación.

  • Materiales con cantidad apreciable de finos no plásticos: en estos grupos los contenidos de los finos afectan las características de resistencia y esfuerzo de formación y la capacidad de libre drenaje de la fracción gruesa en la practica se ha visto que esto ocurre con un porcentaje superior de finos mayores a 4% en peso, por lo que esta cantidad se toma como frontera inferior de dicho contenido de partículas finas. La plasticidad de los finos, en estos grupos varia entre nula a media.

  • Materiales con cantidad apreciable de finos plásticos: el contenido de finos de estos grupos de suelos debe ser mayor del 7% en peso, y por las mismas razones, expuestas para los grupos de materiales con cantidad apreciables de finos no plásticos. Sin embargo en estos casos los finos son de media a alta plasticidad.

  • Identificar un suelo es de rigor encasillarlo en un sistema previo de clasificación.

  • En el caso concreto de este trabajo es colocarlo en alguno de los grupos mencionados dentro del SUCS, obviamente en el grupo que le corresponde según sus características, la identificación permite conocer en forma cualitativa las propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo atribuyéndoles las del grupo en que se sitúen; naturalmente según ya se dijo, la experiencia juega un papel importante de la utilidad que se pueda sacar de la clasificación.

    Identificación de suelos gruesos en el campo.

    Los materiales constituidos por partículas gruesas se identifican en el campo sobre una base prácticamente visual. Extendiendo una muestra seca del suelo sobre una superficie plana, puede juzgarse en forma aproximada de su graduación, tamaño de partículas, forma de clasificación mineralógica, forma de composición mineralógica para distinguir las gravas de las arenas puede usarse el tamaño de media pulgada equivalente a la malla 12, 7mm y la estimulación del contenido de finos, hasta considerar que las partículas del tamaño correspondientes a la malla nro 200 son de aproximadamente las mas pequeñas que puedan distinguirse a simple vista.

    6) Una de las grandes ventajas del SUCS como se dijo, es el criterio para identificar en el campo los suelos finos, contando con algo de experiencia. El mejor modo de adquirir esa experiencia sigue siendo que el aprendizaje a lado de quien ya lo posea, en falta de tal apoyo, es aconsejable el comparar sistemáticamente los resultados de la identificación de campo realizados con la del laboratorio en cada caso en que exista la oportunidad. Las principales bases de criterio para identificar suelos finos en el campo son la investigación de las características de dilatación, de tenacidad, de resistencia en estado seco, el color y el olor pueden ayudar, especialmente en el suelo orgánico.

    El conjunto de prueba citadas se efectúan en una muestra de suelo previamente crivada por la malla nro 40 o en ausencia de ella, previamente sometido a un proceso manual equivalente.

    C= Arcilla Inorgánica

    M= Limo Inorgánico

    O= Suelo fino con apreciable contenido de materia orgánico

    H= Alta compresibilidad

    L= Baja compresibilidad

    Identifique los suelos

  • - Retenido en la malla nro 200 el 20% del total

    • Pasa la malla nro 4 el 92% con respecto del total

    • El C.u 4 y el C.c 1,5

    • En la fracción fina limite liquido: 250% y limite plastico: 100%

    • El suelo contiene un apreciable contenido de fino

  • - Pasa el tamiz nro 200 el 93% con respecto del total

    • La fracción fina con el material que paso el tamiz nro 40, limite liquido: 52,2%, limite plastico: 16%

  • - Pasa el tamiz nro 200 el 93% con respecto del total

    • Limite liquido: 49,5%

    • Limite plastico: 15,7%

    Desarrollo

  • L.L: 250% 2) L.L: 55,2

  • L.P: 100% L.P: 16,0%

    I.P: 150% I.P: 39%

    Pasa # nro 200: 150% Pasa # nro 200: 93%

    Clasificación: CH Clasificación: CH

    AASHTO o HRB: AASHTO o HRB:

    A-7 (I.P: 12) A-7 (I.P: 19)

    4,5 = 5+7: 12 11+8: 19

    3) L.L: 50% 4) L.L: 40,3%

    L.P: 16% L.P: 15,4%

    I.P: 34% I.P: 24,9%

    Pasa # nro 200: 93% Pasa # nro 200: 92%

    Clasificación: CL Clasificación: CH

    AASHTO o HRB: AASHTO o HRB:

    A-7 (I.P: 18) A-7 (I.P: 14)

    10+8: 18 8+6: 14

    5) L.L: N.L 6) L.L: N.L

    L.P: N.P L.P: N.P

    I.P: - I.P: -

    Pasa # nro 200: 73% Pasa # nro 200: 55%

    Clasificación: ML Clasificación: ML

    HRB: A-4 HRB: A-4

    6) L.L: 27%

    L.P: 14%

    I.P: 13%

    Pasa # nro 200: 30%

    Clasificación: AASHTO o

    HRB: A-6 (I.P 10)

    8+2: 10