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CARACTERISTICA FISICAS DE
LOS SUELOS
bull Granulometriacutea
Es la distribucioacuten de los tamantildeos de las partiacuteculas de un agregado tal como se determina por anaacutelisis de tamices (norma ASTM C-136) El tamantildeo de partiacutecula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas Los 7 tamices estaacutendar ASTM C-33 para agregado fino tiene aberturas que variacutean desde la malla No 100 (150 micras) hasta 952 mm
Los nuacutemeros de tamantildeo (tamantildeos de granulometriacutea) para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso) en porcentajes que pasan a traveacutes de un arreglo de mallas Para la construccioacuten de viacuteas terrestres la norma ASTM D-448 en lista los trece nuacutemeros de tamantildeo de la ASTM C-33 maacutes otros seis nuacutemeros de tamantildeo para agregado grueso La arena o agregado fino solamente tiene un rango de tamantildeos de partiacutecula
La granulometriacutea y el tamantildeo maacuteximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados asiacute como los requisitos de agua y cemento la trabajabilidad capacidad de bombeo economiacutea porosidad contraccioacuten y durabilidad del concreto
Granulometriacutea de Agregado Finos
Depende del tipo de trabajo de la riqueza de la mezcla y el tamantildeo maacuteximo del agregado grueso En mezclas mas pobres o cuando se emplean agregados gruesos de tamantildeo pequentildeo la granulometriacutea que mas se aproxime al porcentaje maacuteximo que pasa por cada criba resulta lo mas conveniente para lograr una buena trabajabilidad En general si la relacioacuten agua - cemento se mantiene constante y la relacioacuten de agregado fino a grueso se elige correctamente
Estas especificaciones permiten que los porcentajes miacutenimos (en peso) del material que pasa las mallas de 030mm (No 50) y de
15mm (No 100) sean reducidos a 15 y 0 respectivamente siempre y cuando
Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 030 mm (No 50) y de 115 mm(No 100) afectan la trabajabilidad la textura superficial y el sangrado del concreto
El modulo de finura (FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene conforme a la norma ASTM C-125 sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100
Granulometriacutea de Agregados Gruesos
El tamantildeo maacuteximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su fundamento en la economiacutea Comuacutenmente se necesita mas agua y cemento para agregados de tamantildeo pequentildeo que para tamantildeos mayores para revenimiento de aproximadamente 75cm para un amplio rango de tamantildeos de agregado grueso
El tamantildeo maacuteximo nominal de un agregado es el menor tamantildeo de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del agregado La malla de tamantildeo maacuteximo nominal puede retener de 5 a 15 del agregado dependiendo del nuacutemero de tamantildeo Por ejemplo el agregado de nuacutemero de tamantildeo 67 tiene un tamantildeo maacuteximo de 25mm y un tamantildeo maacuteximo nominal de 19mm De noventa a cien por ciento de este agregado debe pasar la malla de 19mmy todas sus partiacuteculas deberaacuten pasar la malla 25 mm
Tamizado y determinacioacuten de la granulometriacutea (Nch 165 of 77) La norma Nch 165 establece el procedimiento para efectuar el tamizado y determinar la granulometriacutea de los aacuteridos de densidad real normal La granulometriacutea permite tambieacuten obtener el moacutedulo de finura del aacuterido y su expresioacuten graacutefica representada por la curva granulomeacutetrica Para determinar la granulometriacutea de un aacuterido se considera la masa de una muestra de ensayo se tamiza la muestra y se determina la masa de las fracciones del aacuterido retenidas en cada uno de los tamices
Sistemas de clasificacioacuten de suelos por granulometria
Algunas clasificaciones granulometricas de los suelos seguacuten sus tamantildeos son las siguientes
a Clasificacioacuten Internacional
Esta clasificacioacuten se basa en otra desarrollada en Suecia aunque solo clasifica partiacuteculas iguales o menores a 2 mm Como nos indica la tabla siguiente
TAMANtildeOS mm
2 02 002 0002 00002 Arena gruesa
Arena fina Limo Fina Ultra-Arcilla
b Clasificacioacuten MIT
Esta clasificacioacuten fue propuesta por G Gilboy y fue adoptada por el instituto tecnoloacutegico de Massachusetts pero al igual que la otra solo clasifica partiacuteculas iguales o menores a 2 mm pero esta separa primero en tres grandes divisiones y luego subdivide en cada una como se vera en la siguiente tabla
TAMANtildeOS mm
2 06 02 006 002 0006 0002 00006
00002
Gruesa
Media Fina Gruesa
Media Fina Gruesa
Media Fina
Arena Limo Arcilla
c Clasificacioacuten de Kopecky
Esta clasificacioacuten es utilizada a partir de 1936 en Alemania y es una proposicioacuten original de Kopecky esta clasificacioacuten contempla todos los tamantildeos y es la mas extensa de las que se presentan aquiacute
Material Caracteriacutestica Tamantildeo mm Piedra Mayor a 70 mm
Gruesa 30 a 70 Media 5 a 30
Grava
Fina 2 a 5 Gruesa 1 a 2 Media 02 a 1
Arena
Fina 01 a 02 Gruesa 005 01 Polvo Fina 002 a 005 Gruesa 0006 a 002 Limo Fina 0002 a 0006 Gruesa 00006 a 0002 Arcilla Fina 00002 a 00006
Ultra-Arcilla 000002 a 00002
Abajo del limite de la ultra-arcilla se considera que las partiacuteculas constituyen disoluciones verdaderas y ya no se depositan
Representacioacuten
La representacioacuten de una granulometria se hace mediante un graacutefico que relacioacuten el porcentaje de partiacuteculas de tamantildeo inferior en peso con cada diaacutemetro en mm La precisioacuten de las curvas granulometricas de suelos es solo aproximada pero es mas imprecisa para los suelos finos debido a los tratamientos a los que se somete este suelo tanto quiacutemicos (hidroacutemetro o areoacutemetro) como mecaacutenicos suelen dar tamantildeos diferentes a los existentes en el terreno natural
A pesar de sus graves limitaciones las curvas granulometricas parecen tener un valor practico en especial en las arenas y los limos donde las pruebas teoacutericas y de laboratorio parecen demostrar que la permeabilidad y la capilaridad de un suelo se relacionan con el diaacutemetro de las partiacuteculas
Granulometria en los suelos finos
Ley de Stokes
Esta ley relacionada con la caiacuteda de cuerpos libres es la base para un meacutetodo de encontrar el tamantildeo de las partiacuteculas en un suelo la teoriacutea se basa en la caiacuteda de un cuerpo esfeacuterico por accioacuten de gravedad a traveacutes de un fluido las formulas obtenidas al analizar el evento nos puedan dar el diaacutemetro de la partiacutecula esfeacuterica
Al aplicar esta ley al anaacutelisis granulometrico del suelo fino se dan ciertos errores debido a que las formulas derivadas de esta ley se basan en un cuerpo esfeacuterico y en realidad las partiacuteculas de los suelos finos como arcillas tienen forma de escamas lo que lleva a errores de cinco veces o mas al determinado por la ley de Stokes en el caso de la arcilla esto lleva a utilizar factores de correccioacuten por forma
Otro error que se da al utilizar la teoriacutea de Stokes es que las partiacuteculas tienden a la coagulacioacuten debido a sales o a las cargas de las partiacuteculas esto causa que el diaacutemetro obtenidos puedan ser diaacutemetros de varias partiacuteculas ligadas para corregir ese error el suelo es tratado con sustancias disgregadoras o electrolitos estabilizadores con el propoacutesito de aislar y desligar partiacuteculas de suelo
El utilizar electrolitos estabilizadores implica el cambio de carga de algunas partiacuteculas pero el cambio de carga de estas puede llevar a la destruccioacuten de las mismas aun asiacute la incorporacioacuten de electrolitos se considera necesaria
La diferencia de pesos especiacuteficos de las partiacuteculas la interaccioacuten entre ellas y las circunstancias descritas en los paacuterrafos anteriores nos da a entender que la determinacioacuten de los tamantildeos de las partiacuteculas con este meacutetodo es imprecisa por eso los resultados obtenidos deben ser tomados solo como indicaciones generales del orden de magnitud del tamantildeo y cantidad de las partiacuteculas coloidales
Anaacutelisis de tamantildeo de partiacuteculas finas por medio del hidroacutemetro
Este anaacutelisis se basa en la Ley de Stokes descrita anteriormente y es la que se va a realizar en esta practica
La prueba consiste en el empleo de un densimetro de cristal cuyo origen coincide con el nivel de agua clara como una mezcla de partiacuteculas de suelo es mas densa que el agua el densimetro debe hundirse menos que en el agua clara cuando las partiacuteculas se van sedimentando la parte superior de la mezcla es menos densa lo que causa que el densimetro se hunda mas las lecturas del densimetro junto con lecturas de temperatura y de tiempo referido a un instante inicial y junto con el dato del peso inicial de las partiacuteculas en seco permiten la determinacioacuten del diaacutemetro y peso de las partiacuteculas que quedan en suspensioacuten un momento dado
El meacutetodo del hidroacutemetro es afectado por las siguientes hipoacutetesis
a La ley de stokes es aplicable a una suspensioacuten de suelo b Al comienzo de la prueba la suspensioacuten es uniforme y de
concentracioacuten baja esto quiere decir que la cantidad de partiacuteculas de suelo es baja lo que hace que la interferencia entre partiacuteculas sea baja al sedimentarse
El Agua en los Suelos
Un suelo esta compuesto por la unioacuten de partiacuteculas que dejan huecos entre ellos llamados huecos intersticiales que estaacuten en realidad llenos de aire agua o vapor de agua Los suelos contienen generalmente agua que puede ser retenida de tres formas diferentes o tres tipos que son
1 Agua soacutelida(Agua adsorbida) - esta agua como se encuentra demasiado cerca de los granos del suelo y como se encuentra cargada eleacutectricamente contraria a la carga eleacutectrica de los granos del suelo se ejerce una atraccioacuten muy fuerte
2 Agua libre - esta agua se encuentra a demasiada distancia de los granos del suelo por lo cual la atraccioacuten entre estos y el agua es pobre entonces el agua puede correr libremente entre los huecos intersticiales
3 Agua viscosa ndash esta agua se encuentra entre las dos anteriores (a una distancia que no es ni muy cerca ni muy lejos) por lo que es solo parcialmente libre
Flujo Laminar y turbulento
Los problemas relativos al flujo de los liacutequidos en general puede dividirse en dos grupos principales que se refieren a flujo laminar y flujo turbulento enseguida se presenta las definiciones de liacutenea de flujo y de los tipos de flujo
1 Liacutenea de Flujo Esta es la liacutenea ideal que en cada punto de ella se tiene la direccioacuten del flujo en el instante que se trate
2 Flujo Laminar Este flujo ocurre cuando las liacuteneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud ocurre generalmente a bajas velocidades
3 Flujo Turbulento Sus liacuteneas se cruzan entre ellas ocurre a altas velocidades en general este flujo es el opuesto al flujo laminar
Movimiento del agua en los suelos
Hay que distinguir entre el flujo del agua en una gran masa de terreno y el flujo de un pequentildeo volumen del mismo terreno estos dos tipos de flujo estaacuten ligados entre siacute pero el primero atantildee mas a la geologiacutea y el segundo a la mecaacutenica de suelos
Cuando llueve sobre la superficie de un suelo una parte del agua escurre sobre la pendiente del terreno y otra penetra en el suelo en su penetracioacuten esta agua llega hasta una zona o capa impermeable pero esta cambia de rumbo siguiendo la pendiente de la capa impermeable y continua mas lentamente a traveacutes de terrenos permeables gracias a esto se forma una capa en movimiento denominada capa freaacutetica vemos con esto que el movimiento del agua en las capas freaacuteticas se efectuacutea como consecuencia de la permeabilidad de ciertos estratos del terreno
Permeabilidad de los suelos
Decir que un material es permeable es decir que contiene huecos a traveacutes de los cuales el agua puede fluir y atravesar el material Esta agua corresponde a ser agua libre o viscosa ya que
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
15mm (No 100) sean reducidos a 15 y 0 respectivamente siempre y cuando
Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 030 mm (No 50) y de 115 mm(No 100) afectan la trabajabilidad la textura superficial y el sangrado del concreto
El modulo de finura (FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene conforme a la norma ASTM C-125 sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100
Granulometriacutea de Agregados Gruesos
El tamantildeo maacuteximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su fundamento en la economiacutea Comuacutenmente se necesita mas agua y cemento para agregados de tamantildeo pequentildeo que para tamantildeos mayores para revenimiento de aproximadamente 75cm para un amplio rango de tamantildeos de agregado grueso
El tamantildeo maacuteximo nominal de un agregado es el menor tamantildeo de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del agregado La malla de tamantildeo maacuteximo nominal puede retener de 5 a 15 del agregado dependiendo del nuacutemero de tamantildeo Por ejemplo el agregado de nuacutemero de tamantildeo 67 tiene un tamantildeo maacuteximo de 25mm y un tamantildeo maacuteximo nominal de 19mm De noventa a cien por ciento de este agregado debe pasar la malla de 19mmy todas sus partiacuteculas deberaacuten pasar la malla 25 mm
Tamizado y determinacioacuten de la granulometriacutea (Nch 165 of 77) La norma Nch 165 establece el procedimiento para efectuar el tamizado y determinar la granulometriacutea de los aacuteridos de densidad real normal La granulometriacutea permite tambieacuten obtener el moacutedulo de finura del aacuterido y su expresioacuten graacutefica representada por la curva granulomeacutetrica Para determinar la granulometriacutea de un aacuterido se considera la masa de una muestra de ensayo se tamiza la muestra y se determina la masa de las fracciones del aacuterido retenidas en cada uno de los tamices
Sistemas de clasificacioacuten de suelos por granulometria
Algunas clasificaciones granulometricas de los suelos seguacuten sus tamantildeos son las siguientes
a Clasificacioacuten Internacional
Esta clasificacioacuten se basa en otra desarrollada en Suecia aunque solo clasifica partiacuteculas iguales o menores a 2 mm Como nos indica la tabla siguiente
TAMANtildeOS mm
2 02 002 0002 00002 Arena gruesa
Arena fina Limo Fina Ultra-Arcilla
b Clasificacioacuten MIT
Esta clasificacioacuten fue propuesta por G Gilboy y fue adoptada por el instituto tecnoloacutegico de Massachusetts pero al igual que la otra solo clasifica partiacuteculas iguales o menores a 2 mm pero esta separa primero en tres grandes divisiones y luego subdivide en cada una como se vera en la siguiente tabla
TAMANtildeOS mm
2 06 02 006 002 0006 0002 00006
00002
Gruesa
Media Fina Gruesa
Media Fina Gruesa
Media Fina
Arena Limo Arcilla
c Clasificacioacuten de Kopecky
Esta clasificacioacuten es utilizada a partir de 1936 en Alemania y es una proposicioacuten original de Kopecky esta clasificacioacuten contempla todos los tamantildeos y es la mas extensa de las que se presentan aquiacute
Material Caracteriacutestica Tamantildeo mm Piedra Mayor a 70 mm
Gruesa 30 a 70 Media 5 a 30
Grava
Fina 2 a 5 Gruesa 1 a 2 Media 02 a 1
Arena
Fina 01 a 02 Gruesa 005 01 Polvo Fina 002 a 005 Gruesa 0006 a 002 Limo Fina 0002 a 0006 Gruesa 00006 a 0002 Arcilla Fina 00002 a 00006
Ultra-Arcilla 000002 a 00002
Abajo del limite de la ultra-arcilla se considera que las partiacuteculas constituyen disoluciones verdaderas y ya no se depositan
Representacioacuten
La representacioacuten de una granulometria se hace mediante un graacutefico que relacioacuten el porcentaje de partiacuteculas de tamantildeo inferior en peso con cada diaacutemetro en mm La precisioacuten de las curvas granulometricas de suelos es solo aproximada pero es mas imprecisa para los suelos finos debido a los tratamientos a los que se somete este suelo tanto quiacutemicos (hidroacutemetro o areoacutemetro) como mecaacutenicos suelen dar tamantildeos diferentes a los existentes en el terreno natural
A pesar de sus graves limitaciones las curvas granulometricas parecen tener un valor practico en especial en las arenas y los limos donde las pruebas teoacutericas y de laboratorio parecen demostrar que la permeabilidad y la capilaridad de un suelo se relacionan con el diaacutemetro de las partiacuteculas
Granulometria en los suelos finos
Ley de Stokes
Esta ley relacionada con la caiacuteda de cuerpos libres es la base para un meacutetodo de encontrar el tamantildeo de las partiacuteculas en un suelo la teoriacutea se basa en la caiacuteda de un cuerpo esfeacuterico por accioacuten de gravedad a traveacutes de un fluido las formulas obtenidas al analizar el evento nos puedan dar el diaacutemetro de la partiacutecula esfeacuterica
Al aplicar esta ley al anaacutelisis granulometrico del suelo fino se dan ciertos errores debido a que las formulas derivadas de esta ley se basan en un cuerpo esfeacuterico y en realidad las partiacuteculas de los suelos finos como arcillas tienen forma de escamas lo que lleva a errores de cinco veces o mas al determinado por la ley de Stokes en el caso de la arcilla esto lleva a utilizar factores de correccioacuten por forma
Otro error que se da al utilizar la teoriacutea de Stokes es que las partiacuteculas tienden a la coagulacioacuten debido a sales o a las cargas de las partiacuteculas esto causa que el diaacutemetro obtenidos puedan ser diaacutemetros de varias partiacuteculas ligadas para corregir ese error el suelo es tratado con sustancias disgregadoras o electrolitos estabilizadores con el propoacutesito de aislar y desligar partiacuteculas de suelo
El utilizar electrolitos estabilizadores implica el cambio de carga de algunas partiacuteculas pero el cambio de carga de estas puede llevar a la destruccioacuten de las mismas aun asiacute la incorporacioacuten de electrolitos se considera necesaria
La diferencia de pesos especiacuteficos de las partiacuteculas la interaccioacuten entre ellas y las circunstancias descritas en los paacuterrafos anteriores nos da a entender que la determinacioacuten de los tamantildeos de las partiacuteculas con este meacutetodo es imprecisa por eso los resultados obtenidos deben ser tomados solo como indicaciones generales del orden de magnitud del tamantildeo y cantidad de las partiacuteculas coloidales
Anaacutelisis de tamantildeo de partiacuteculas finas por medio del hidroacutemetro
Este anaacutelisis se basa en la Ley de Stokes descrita anteriormente y es la que se va a realizar en esta practica
La prueba consiste en el empleo de un densimetro de cristal cuyo origen coincide con el nivel de agua clara como una mezcla de partiacuteculas de suelo es mas densa que el agua el densimetro debe hundirse menos que en el agua clara cuando las partiacuteculas se van sedimentando la parte superior de la mezcla es menos densa lo que causa que el densimetro se hunda mas las lecturas del densimetro junto con lecturas de temperatura y de tiempo referido a un instante inicial y junto con el dato del peso inicial de las partiacuteculas en seco permiten la determinacioacuten del diaacutemetro y peso de las partiacuteculas que quedan en suspensioacuten un momento dado
El meacutetodo del hidroacutemetro es afectado por las siguientes hipoacutetesis
a La ley de stokes es aplicable a una suspensioacuten de suelo b Al comienzo de la prueba la suspensioacuten es uniforme y de
concentracioacuten baja esto quiere decir que la cantidad de partiacuteculas de suelo es baja lo que hace que la interferencia entre partiacuteculas sea baja al sedimentarse
El Agua en los Suelos
Un suelo esta compuesto por la unioacuten de partiacuteculas que dejan huecos entre ellos llamados huecos intersticiales que estaacuten en realidad llenos de aire agua o vapor de agua Los suelos contienen generalmente agua que puede ser retenida de tres formas diferentes o tres tipos que son
1 Agua soacutelida(Agua adsorbida) - esta agua como se encuentra demasiado cerca de los granos del suelo y como se encuentra cargada eleacutectricamente contraria a la carga eleacutectrica de los granos del suelo se ejerce una atraccioacuten muy fuerte
2 Agua libre - esta agua se encuentra a demasiada distancia de los granos del suelo por lo cual la atraccioacuten entre estos y el agua es pobre entonces el agua puede correr libremente entre los huecos intersticiales
3 Agua viscosa ndash esta agua se encuentra entre las dos anteriores (a una distancia que no es ni muy cerca ni muy lejos) por lo que es solo parcialmente libre
Flujo Laminar y turbulento
Los problemas relativos al flujo de los liacutequidos en general puede dividirse en dos grupos principales que se refieren a flujo laminar y flujo turbulento enseguida se presenta las definiciones de liacutenea de flujo y de los tipos de flujo
1 Liacutenea de Flujo Esta es la liacutenea ideal que en cada punto de ella se tiene la direccioacuten del flujo en el instante que se trate
2 Flujo Laminar Este flujo ocurre cuando las liacuteneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud ocurre generalmente a bajas velocidades
3 Flujo Turbulento Sus liacuteneas se cruzan entre ellas ocurre a altas velocidades en general este flujo es el opuesto al flujo laminar
Movimiento del agua en los suelos
Hay que distinguir entre el flujo del agua en una gran masa de terreno y el flujo de un pequentildeo volumen del mismo terreno estos dos tipos de flujo estaacuten ligados entre siacute pero el primero atantildee mas a la geologiacutea y el segundo a la mecaacutenica de suelos
Cuando llueve sobre la superficie de un suelo una parte del agua escurre sobre la pendiente del terreno y otra penetra en el suelo en su penetracioacuten esta agua llega hasta una zona o capa impermeable pero esta cambia de rumbo siguiendo la pendiente de la capa impermeable y continua mas lentamente a traveacutes de terrenos permeables gracias a esto se forma una capa en movimiento denominada capa freaacutetica vemos con esto que el movimiento del agua en las capas freaacuteticas se efectuacutea como consecuencia de la permeabilidad de ciertos estratos del terreno
Permeabilidad de los suelos
Decir que un material es permeable es decir que contiene huecos a traveacutes de los cuales el agua puede fluir y atravesar el material Esta agua corresponde a ser agua libre o viscosa ya que
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
Sistemas de clasificacioacuten de suelos por granulometria
Algunas clasificaciones granulometricas de los suelos seguacuten sus tamantildeos son las siguientes
a Clasificacioacuten Internacional
Esta clasificacioacuten se basa en otra desarrollada en Suecia aunque solo clasifica partiacuteculas iguales o menores a 2 mm Como nos indica la tabla siguiente
TAMANtildeOS mm
2 02 002 0002 00002 Arena gruesa
Arena fina Limo Fina Ultra-Arcilla
b Clasificacioacuten MIT
Esta clasificacioacuten fue propuesta por G Gilboy y fue adoptada por el instituto tecnoloacutegico de Massachusetts pero al igual que la otra solo clasifica partiacuteculas iguales o menores a 2 mm pero esta separa primero en tres grandes divisiones y luego subdivide en cada una como se vera en la siguiente tabla
TAMANtildeOS mm
2 06 02 006 002 0006 0002 00006
00002
Gruesa
Media Fina Gruesa
Media Fina Gruesa
Media Fina
Arena Limo Arcilla
c Clasificacioacuten de Kopecky
Esta clasificacioacuten es utilizada a partir de 1936 en Alemania y es una proposicioacuten original de Kopecky esta clasificacioacuten contempla todos los tamantildeos y es la mas extensa de las que se presentan aquiacute
Material Caracteriacutestica Tamantildeo mm Piedra Mayor a 70 mm
Gruesa 30 a 70 Media 5 a 30
Grava
Fina 2 a 5 Gruesa 1 a 2 Media 02 a 1
Arena
Fina 01 a 02 Gruesa 005 01 Polvo Fina 002 a 005 Gruesa 0006 a 002 Limo Fina 0002 a 0006 Gruesa 00006 a 0002 Arcilla Fina 00002 a 00006
Ultra-Arcilla 000002 a 00002
Abajo del limite de la ultra-arcilla se considera que las partiacuteculas constituyen disoluciones verdaderas y ya no se depositan
Representacioacuten
La representacioacuten de una granulometria se hace mediante un graacutefico que relacioacuten el porcentaje de partiacuteculas de tamantildeo inferior en peso con cada diaacutemetro en mm La precisioacuten de las curvas granulometricas de suelos es solo aproximada pero es mas imprecisa para los suelos finos debido a los tratamientos a los que se somete este suelo tanto quiacutemicos (hidroacutemetro o areoacutemetro) como mecaacutenicos suelen dar tamantildeos diferentes a los existentes en el terreno natural
A pesar de sus graves limitaciones las curvas granulometricas parecen tener un valor practico en especial en las arenas y los limos donde las pruebas teoacutericas y de laboratorio parecen demostrar que la permeabilidad y la capilaridad de un suelo se relacionan con el diaacutemetro de las partiacuteculas
Granulometria en los suelos finos
Ley de Stokes
Esta ley relacionada con la caiacuteda de cuerpos libres es la base para un meacutetodo de encontrar el tamantildeo de las partiacuteculas en un suelo la teoriacutea se basa en la caiacuteda de un cuerpo esfeacuterico por accioacuten de gravedad a traveacutes de un fluido las formulas obtenidas al analizar el evento nos puedan dar el diaacutemetro de la partiacutecula esfeacuterica
Al aplicar esta ley al anaacutelisis granulometrico del suelo fino se dan ciertos errores debido a que las formulas derivadas de esta ley se basan en un cuerpo esfeacuterico y en realidad las partiacuteculas de los suelos finos como arcillas tienen forma de escamas lo que lleva a errores de cinco veces o mas al determinado por la ley de Stokes en el caso de la arcilla esto lleva a utilizar factores de correccioacuten por forma
Otro error que se da al utilizar la teoriacutea de Stokes es que las partiacuteculas tienden a la coagulacioacuten debido a sales o a las cargas de las partiacuteculas esto causa que el diaacutemetro obtenidos puedan ser diaacutemetros de varias partiacuteculas ligadas para corregir ese error el suelo es tratado con sustancias disgregadoras o electrolitos estabilizadores con el propoacutesito de aislar y desligar partiacuteculas de suelo
El utilizar electrolitos estabilizadores implica el cambio de carga de algunas partiacuteculas pero el cambio de carga de estas puede llevar a la destruccioacuten de las mismas aun asiacute la incorporacioacuten de electrolitos se considera necesaria
La diferencia de pesos especiacuteficos de las partiacuteculas la interaccioacuten entre ellas y las circunstancias descritas en los paacuterrafos anteriores nos da a entender que la determinacioacuten de los tamantildeos de las partiacuteculas con este meacutetodo es imprecisa por eso los resultados obtenidos deben ser tomados solo como indicaciones generales del orden de magnitud del tamantildeo y cantidad de las partiacuteculas coloidales
Anaacutelisis de tamantildeo de partiacuteculas finas por medio del hidroacutemetro
Este anaacutelisis se basa en la Ley de Stokes descrita anteriormente y es la que se va a realizar en esta practica
La prueba consiste en el empleo de un densimetro de cristal cuyo origen coincide con el nivel de agua clara como una mezcla de partiacuteculas de suelo es mas densa que el agua el densimetro debe hundirse menos que en el agua clara cuando las partiacuteculas se van sedimentando la parte superior de la mezcla es menos densa lo que causa que el densimetro se hunda mas las lecturas del densimetro junto con lecturas de temperatura y de tiempo referido a un instante inicial y junto con el dato del peso inicial de las partiacuteculas en seco permiten la determinacioacuten del diaacutemetro y peso de las partiacuteculas que quedan en suspensioacuten un momento dado
El meacutetodo del hidroacutemetro es afectado por las siguientes hipoacutetesis
a La ley de stokes es aplicable a una suspensioacuten de suelo b Al comienzo de la prueba la suspensioacuten es uniforme y de
concentracioacuten baja esto quiere decir que la cantidad de partiacuteculas de suelo es baja lo que hace que la interferencia entre partiacuteculas sea baja al sedimentarse
El Agua en los Suelos
Un suelo esta compuesto por la unioacuten de partiacuteculas que dejan huecos entre ellos llamados huecos intersticiales que estaacuten en realidad llenos de aire agua o vapor de agua Los suelos contienen generalmente agua que puede ser retenida de tres formas diferentes o tres tipos que son
1 Agua soacutelida(Agua adsorbida) - esta agua como se encuentra demasiado cerca de los granos del suelo y como se encuentra cargada eleacutectricamente contraria a la carga eleacutectrica de los granos del suelo se ejerce una atraccioacuten muy fuerte
2 Agua libre - esta agua se encuentra a demasiada distancia de los granos del suelo por lo cual la atraccioacuten entre estos y el agua es pobre entonces el agua puede correr libremente entre los huecos intersticiales
3 Agua viscosa ndash esta agua se encuentra entre las dos anteriores (a una distancia que no es ni muy cerca ni muy lejos) por lo que es solo parcialmente libre
Flujo Laminar y turbulento
Los problemas relativos al flujo de los liacutequidos en general puede dividirse en dos grupos principales que se refieren a flujo laminar y flujo turbulento enseguida se presenta las definiciones de liacutenea de flujo y de los tipos de flujo
1 Liacutenea de Flujo Esta es la liacutenea ideal que en cada punto de ella se tiene la direccioacuten del flujo en el instante que se trate
2 Flujo Laminar Este flujo ocurre cuando las liacuteneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud ocurre generalmente a bajas velocidades
3 Flujo Turbulento Sus liacuteneas se cruzan entre ellas ocurre a altas velocidades en general este flujo es el opuesto al flujo laminar
Movimiento del agua en los suelos
Hay que distinguir entre el flujo del agua en una gran masa de terreno y el flujo de un pequentildeo volumen del mismo terreno estos dos tipos de flujo estaacuten ligados entre siacute pero el primero atantildee mas a la geologiacutea y el segundo a la mecaacutenica de suelos
Cuando llueve sobre la superficie de un suelo una parte del agua escurre sobre la pendiente del terreno y otra penetra en el suelo en su penetracioacuten esta agua llega hasta una zona o capa impermeable pero esta cambia de rumbo siguiendo la pendiente de la capa impermeable y continua mas lentamente a traveacutes de terrenos permeables gracias a esto se forma una capa en movimiento denominada capa freaacutetica vemos con esto que el movimiento del agua en las capas freaacuteticas se efectuacutea como consecuencia de la permeabilidad de ciertos estratos del terreno
Permeabilidad de los suelos
Decir que un material es permeable es decir que contiene huecos a traveacutes de los cuales el agua puede fluir y atravesar el material Esta agua corresponde a ser agua libre o viscosa ya que
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
c Clasificacioacuten de Kopecky
Esta clasificacioacuten es utilizada a partir de 1936 en Alemania y es una proposicioacuten original de Kopecky esta clasificacioacuten contempla todos los tamantildeos y es la mas extensa de las que se presentan aquiacute
Material Caracteriacutestica Tamantildeo mm Piedra Mayor a 70 mm
Gruesa 30 a 70 Media 5 a 30
Grava
Fina 2 a 5 Gruesa 1 a 2 Media 02 a 1
Arena
Fina 01 a 02 Gruesa 005 01 Polvo Fina 002 a 005 Gruesa 0006 a 002 Limo Fina 0002 a 0006 Gruesa 00006 a 0002 Arcilla Fina 00002 a 00006
Ultra-Arcilla 000002 a 00002
Abajo del limite de la ultra-arcilla se considera que las partiacuteculas constituyen disoluciones verdaderas y ya no se depositan
Representacioacuten
La representacioacuten de una granulometria se hace mediante un graacutefico que relacioacuten el porcentaje de partiacuteculas de tamantildeo inferior en peso con cada diaacutemetro en mm La precisioacuten de las curvas granulometricas de suelos es solo aproximada pero es mas imprecisa para los suelos finos debido a los tratamientos a los que se somete este suelo tanto quiacutemicos (hidroacutemetro o areoacutemetro) como mecaacutenicos suelen dar tamantildeos diferentes a los existentes en el terreno natural
A pesar de sus graves limitaciones las curvas granulometricas parecen tener un valor practico en especial en las arenas y los limos donde las pruebas teoacutericas y de laboratorio parecen demostrar que la permeabilidad y la capilaridad de un suelo se relacionan con el diaacutemetro de las partiacuteculas
Granulometria en los suelos finos
Ley de Stokes
Esta ley relacionada con la caiacuteda de cuerpos libres es la base para un meacutetodo de encontrar el tamantildeo de las partiacuteculas en un suelo la teoriacutea se basa en la caiacuteda de un cuerpo esfeacuterico por accioacuten de gravedad a traveacutes de un fluido las formulas obtenidas al analizar el evento nos puedan dar el diaacutemetro de la partiacutecula esfeacuterica
Al aplicar esta ley al anaacutelisis granulometrico del suelo fino se dan ciertos errores debido a que las formulas derivadas de esta ley se basan en un cuerpo esfeacuterico y en realidad las partiacuteculas de los suelos finos como arcillas tienen forma de escamas lo que lleva a errores de cinco veces o mas al determinado por la ley de Stokes en el caso de la arcilla esto lleva a utilizar factores de correccioacuten por forma
Otro error que se da al utilizar la teoriacutea de Stokes es que las partiacuteculas tienden a la coagulacioacuten debido a sales o a las cargas de las partiacuteculas esto causa que el diaacutemetro obtenidos puedan ser diaacutemetros de varias partiacuteculas ligadas para corregir ese error el suelo es tratado con sustancias disgregadoras o electrolitos estabilizadores con el propoacutesito de aislar y desligar partiacuteculas de suelo
El utilizar electrolitos estabilizadores implica el cambio de carga de algunas partiacuteculas pero el cambio de carga de estas puede llevar a la destruccioacuten de las mismas aun asiacute la incorporacioacuten de electrolitos se considera necesaria
La diferencia de pesos especiacuteficos de las partiacuteculas la interaccioacuten entre ellas y las circunstancias descritas en los paacuterrafos anteriores nos da a entender que la determinacioacuten de los tamantildeos de las partiacuteculas con este meacutetodo es imprecisa por eso los resultados obtenidos deben ser tomados solo como indicaciones generales del orden de magnitud del tamantildeo y cantidad de las partiacuteculas coloidales
Anaacutelisis de tamantildeo de partiacuteculas finas por medio del hidroacutemetro
Este anaacutelisis se basa en la Ley de Stokes descrita anteriormente y es la que se va a realizar en esta practica
La prueba consiste en el empleo de un densimetro de cristal cuyo origen coincide con el nivel de agua clara como una mezcla de partiacuteculas de suelo es mas densa que el agua el densimetro debe hundirse menos que en el agua clara cuando las partiacuteculas se van sedimentando la parte superior de la mezcla es menos densa lo que causa que el densimetro se hunda mas las lecturas del densimetro junto con lecturas de temperatura y de tiempo referido a un instante inicial y junto con el dato del peso inicial de las partiacuteculas en seco permiten la determinacioacuten del diaacutemetro y peso de las partiacuteculas que quedan en suspensioacuten un momento dado
El meacutetodo del hidroacutemetro es afectado por las siguientes hipoacutetesis
a La ley de stokes es aplicable a una suspensioacuten de suelo b Al comienzo de la prueba la suspensioacuten es uniforme y de
concentracioacuten baja esto quiere decir que la cantidad de partiacuteculas de suelo es baja lo que hace que la interferencia entre partiacuteculas sea baja al sedimentarse
El Agua en los Suelos
Un suelo esta compuesto por la unioacuten de partiacuteculas que dejan huecos entre ellos llamados huecos intersticiales que estaacuten en realidad llenos de aire agua o vapor de agua Los suelos contienen generalmente agua que puede ser retenida de tres formas diferentes o tres tipos que son
1 Agua soacutelida(Agua adsorbida) - esta agua como se encuentra demasiado cerca de los granos del suelo y como se encuentra cargada eleacutectricamente contraria a la carga eleacutectrica de los granos del suelo se ejerce una atraccioacuten muy fuerte
2 Agua libre - esta agua se encuentra a demasiada distancia de los granos del suelo por lo cual la atraccioacuten entre estos y el agua es pobre entonces el agua puede correr libremente entre los huecos intersticiales
3 Agua viscosa ndash esta agua se encuentra entre las dos anteriores (a una distancia que no es ni muy cerca ni muy lejos) por lo que es solo parcialmente libre
Flujo Laminar y turbulento
Los problemas relativos al flujo de los liacutequidos en general puede dividirse en dos grupos principales que se refieren a flujo laminar y flujo turbulento enseguida se presenta las definiciones de liacutenea de flujo y de los tipos de flujo
1 Liacutenea de Flujo Esta es la liacutenea ideal que en cada punto de ella se tiene la direccioacuten del flujo en el instante que se trate
2 Flujo Laminar Este flujo ocurre cuando las liacuteneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud ocurre generalmente a bajas velocidades
3 Flujo Turbulento Sus liacuteneas se cruzan entre ellas ocurre a altas velocidades en general este flujo es el opuesto al flujo laminar
Movimiento del agua en los suelos
Hay que distinguir entre el flujo del agua en una gran masa de terreno y el flujo de un pequentildeo volumen del mismo terreno estos dos tipos de flujo estaacuten ligados entre siacute pero el primero atantildee mas a la geologiacutea y el segundo a la mecaacutenica de suelos
Cuando llueve sobre la superficie de un suelo una parte del agua escurre sobre la pendiente del terreno y otra penetra en el suelo en su penetracioacuten esta agua llega hasta una zona o capa impermeable pero esta cambia de rumbo siguiendo la pendiente de la capa impermeable y continua mas lentamente a traveacutes de terrenos permeables gracias a esto se forma una capa en movimiento denominada capa freaacutetica vemos con esto que el movimiento del agua en las capas freaacuteticas se efectuacutea como consecuencia de la permeabilidad de ciertos estratos del terreno
Permeabilidad de los suelos
Decir que un material es permeable es decir que contiene huecos a traveacutes de los cuales el agua puede fluir y atravesar el material Esta agua corresponde a ser agua libre o viscosa ya que
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
A pesar de sus graves limitaciones las curvas granulometricas parecen tener un valor practico en especial en las arenas y los limos donde las pruebas teoacutericas y de laboratorio parecen demostrar que la permeabilidad y la capilaridad de un suelo se relacionan con el diaacutemetro de las partiacuteculas
Granulometria en los suelos finos
Ley de Stokes
Esta ley relacionada con la caiacuteda de cuerpos libres es la base para un meacutetodo de encontrar el tamantildeo de las partiacuteculas en un suelo la teoriacutea se basa en la caiacuteda de un cuerpo esfeacuterico por accioacuten de gravedad a traveacutes de un fluido las formulas obtenidas al analizar el evento nos puedan dar el diaacutemetro de la partiacutecula esfeacuterica
Al aplicar esta ley al anaacutelisis granulometrico del suelo fino se dan ciertos errores debido a que las formulas derivadas de esta ley se basan en un cuerpo esfeacuterico y en realidad las partiacuteculas de los suelos finos como arcillas tienen forma de escamas lo que lleva a errores de cinco veces o mas al determinado por la ley de Stokes en el caso de la arcilla esto lleva a utilizar factores de correccioacuten por forma
Otro error que se da al utilizar la teoriacutea de Stokes es que las partiacuteculas tienden a la coagulacioacuten debido a sales o a las cargas de las partiacuteculas esto causa que el diaacutemetro obtenidos puedan ser diaacutemetros de varias partiacuteculas ligadas para corregir ese error el suelo es tratado con sustancias disgregadoras o electrolitos estabilizadores con el propoacutesito de aislar y desligar partiacuteculas de suelo
El utilizar electrolitos estabilizadores implica el cambio de carga de algunas partiacuteculas pero el cambio de carga de estas puede llevar a la destruccioacuten de las mismas aun asiacute la incorporacioacuten de electrolitos se considera necesaria
La diferencia de pesos especiacuteficos de las partiacuteculas la interaccioacuten entre ellas y las circunstancias descritas en los paacuterrafos anteriores nos da a entender que la determinacioacuten de los tamantildeos de las partiacuteculas con este meacutetodo es imprecisa por eso los resultados obtenidos deben ser tomados solo como indicaciones generales del orden de magnitud del tamantildeo y cantidad de las partiacuteculas coloidales
Anaacutelisis de tamantildeo de partiacuteculas finas por medio del hidroacutemetro
Este anaacutelisis se basa en la Ley de Stokes descrita anteriormente y es la que se va a realizar en esta practica
La prueba consiste en el empleo de un densimetro de cristal cuyo origen coincide con el nivel de agua clara como una mezcla de partiacuteculas de suelo es mas densa que el agua el densimetro debe hundirse menos que en el agua clara cuando las partiacuteculas se van sedimentando la parte superior de la mezcla es menos densa lo que causa que el densimetro se hunda mas las lecturas del densimetro junto con lecturas de temperatura y de tiempo referido a un instante inicial y junto con el dato del peso inicial de las partiacuteculas en seco permiten la determinacioacuten del diaacutemetro y peso de las partiacuteculas que quedan en suspensioacuten un momento dado
El meacutetodo del hidroacutemetro es afectado por las siguientes hipoacutetesis
a La ley de stokes es aplicable a una suspensioacuten de suelo b Al comienzo de la prueba la suspensioacuten es uniforme y de
concentracioacuten baja esto quiere decir que la cantidad de partiacuteculas de suelo es baja lo que hace que la interferencia entre partiacuteculas sea baja al sedimentarse
El Agua en los Suelos
Un suelo esta compuesto por la unioacuten de partiacuteculas que dejan huecos entre ellos llamados huecos intersticiales que estaacuten en realidad llenos de aire agua o vapor de agua Los suelos contienen generalmente agua que puede ser retenida de tres formas diferentes o tres tipos que son
1 Agua soacutelida(Agua adsorbida) - esta agua como se encuentra demasiado cerca de los granos del suelo y como se encuentra cargada eleacutectricamente contraria a la carga eleacutectrica de los granos del suelo se ejerce una atraccioacuten muy fuerte
2 Agua libre - esta agua se encuentra a demasiada distancia de los granos del suelo por lo cual la atraccioacuten entre estos y el agua es pobre entonces el agua puede correr libremente entre los huecos intersticiales
3 Agua viscosa ndash esta agua se encuentra entre las dos anteriores (a una distancia que no es ni muy cerca ni muy lejos) por lo que es solo parcialmente libre
Flujo Laminar y turbulento
Los problemas relativos al flujo de los liacutequidos en general puede dividirse en dos grupos principales que se refieren a flujo laminar y flujo turbulento enseguida se presenta las definiciones de liacutenea de flujo y de los tipos de flujo
1 Liacutenea de Flujo Esta es la liacutenea ideal que en cada punto de ella se tiene la direccioacuten del flujo en el instante que se trate
2 Flujo Laminar Este flujo ocurre cuando las liacuteneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud ocurre generalmente a bajas velocidades
3 Flujo Turbulento Sus liacuteneas se cruzan entre ellas ocurre a altas velocidades en general este flujo es el opuesto al flujo laminar
Movimiento del agua en los suelos
Hay que distinguir entre el flujo del agua en una gran masa de terreno y el flujo de un pequentildeo volumen del mismo terreno estos dos tipos de flujo estaacuten ligados entre siacute pero el primero atantildee mas a la geologiacutea y el segundo a la mecaacutenica de suelos
Cuando llueve sobre la superficie de un suelo una parte del agua escurre sobre la pendiente del terreno y otra penetra en el suelo en su penetracioacuten esta agua llega hasta una zona o capa impermeable pero esta cambia de rumbo siguiendo la pendiente de la capa impermeable y continua mas lentamente a traveacutes de terrenos permeables gracias a esto se forma una capa en movimiento denominada capa freaacutetica vemos con esto que el movimiento del agua en las capas freaacuteticas se efectuacutea como consecuencia de la permeabilidad de ciertos estratos del terreno
Permeabilidad de los suelos
Decir que un material es permeable es decir que contiene huecos a traveacutes de los cuales el agua puede fluir y atravesar el material Esta agua corresponde a ser agua libre o viscosa ya que
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
Anaacutelisis de tamantildeo de partiacuteculas finas por medio del hidroacutemetro
Este anaacutelisis se basa en la Ley de Stokes descrita anteriormente y es la que se va a realizar en esta practica
La prueba consiste en el empleo de un densimetro de cristal cuyo origen coincide con el nivel de agua clara como una mezcla de partiacuteculas de suelo es mas densa que el agua el densimetro debe hundirse menos que en el agua clara cuando las partiacuteculas se van sedimentando la parte superior de la mezcla es menos densa lo que causa que el densimetro se hunda mas las lecturas del densimetro junto con lecturas de temperatura y de tiempo referido a un instante inicial y junto con el dato del peso inicial de las partiacuteculas en seco permiten la determinacioacuten del diaacutemetro y peso de las partiacuteculas que quedan en suspensioacuten un momento dado
El meacutetodo del hidroacutemetro es afectado por las siguientes hipoacutetesis
a La ley de stokes es aplicable a una suspensioacuten de suelo b Al comienzo de la prueba la suspensioacuten es uniforme y de
concentracioacuten baja esto quiere decir que la cantidad de partiacuteculas de suelo es baja lo que hace que la interferencia entre partiacuteculas sea baja al sedimentarse
El Agua en los Suelos
Un suelo esta compuesto por la unioacuten de partiacuteculas que dejan huecos entre ellos llamados huecos intersticiales que estaacuten en realidad llenos de aire agua o vapor de agua Los suelos contienen generalmente agua que puede ser retenida de tres formas diferentes o tres tipos que son
1 Agua soacutelida(Agua adsorbida) - esta agua como se encuentra demasiado cerca de los granos del suelo y como se encuentra cargada eleacutectricamente contraria a la carga eleacutectrica de los granos del suelo se ejerce una atraccioacuten muy fuerte
2 Agua libre - esta agua se encuentra a demasiada distancia de los granos del suelo por lo cual la atraccioacuten entre estos y el agua es pobre entonces el agua puede correr libremente entre los huecos intersticiales
3 Agua viscosa ndash esta agua se encuentra entre las dos anteriores (a una distancia que no es ni muy cerca ni muy lejos) por lo que es solo parcialmente libre
Flujo Laminar y turbulento
Los problemas relativos al flujo de los liacutequidos en general puede dividirse en dos grupos principales que se refieren a flujo laminar y flujo turbulento enseguida se presenta las definiciones de liacutenea de flujo y de los tipos de flujo
1 Liacutenea de Flujo Esta es la liacutenea ideal que en cada punto de ella se tiene la direccioacuten del flujo en el instante que se trate
2 Flujo Laminar Este flujo ocurre cuando las liacuteneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud ocurre generalmente a bajas velocidades
3 Flujo Turbulento Sus liacuteneas se cruzan entre ellas ocurre a altas velocidades en general este flujo es el opuesto al flujo laminar
Movimiento del agua en los suelos
Hay que distinguir entre el flujo del agua en una gran masa de terreno y el flujo de un pequentildeo volumen del mismo terreno estos dos tipos de flujo estaacuten ligados entre siacute pero el primero atantildee mas a la geologiacutea y el segundo a la mecaacutenica de suelos
Cuando llueve sobre la superficie de un suelo una parte del agua escurre sobre la pendiente del terreno y otra penetra en el suelo en su penetracioacuten esta agua llega hasta una zona o capa impermeable pero esta cambia de rumbo siguiendo la pendiente de la capa impermeable y continua mas lentamente a traveacutes de terrenos permeables gracias a esto se forma una capa en movimiento denominada capa freaacutetica vemos con esto que el movimiento del agua en las capas freaacuteticas se efectuacutea como consecuencia de la permeabilidad de ciertos estratos del terreno
Permeabilidad de los suelos
Decir que un material es permeable es decir que contiene huecos a traveacutes de los cuales el agua puede fluir y atravesar el material Esta agua corresponde a ser agua libre o viscosa ya que
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
3 Agua viscosa ndash esta agua se encuentra entre las dos anteriores (a una distancia que no es ni muy cerca ni muy lejos) por lo que es solo parcialmente libre
Flujo Laminar y turbulento
Los problemas relativos al flujo de los liacutequidos en general puede dividirse en dos grupos principales que se refieren a flujo laminar y flujo turbulento enseguida se presenta las definiciones de liacutenea de flujo y de los tipos de flujo
1 Liacutenea de Flujo Esta es la liacutenea ideal que en cada punto de ella se tiene la direccioacuten del flujo en el instante que se trate
2 Flujo Laminar Este flujo ocurre cuando las liacuteneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud ocurre generalmente a bajas velocidades
3 Flujo Turbulento Sus liacuteneas se cruzan entre ellas ocurre a altas velocidades en general este flujo es el opuesto al flujo laminar
Movimiento del agua en los suelos
Hay que distinguir entre el flujo del agua en una gran masa de terreno y el flujo de un pequentildeo volumen del mismo terreno estos dos tipos de flujo estaacuten ligados entre siacute pero el primero atantildee mas a la geologiacutea y el segundo a la mecaacutenica de suelos
Cuando llueve sobre la superficie de un suelo una parte del agua escurre sobre la pendiente del terreno y otra penetra en el suelo en su penetracioacuten esta agua llega hasta una zona o capa impermeable pero esta cambia de rumbo siguiendo la pendiente de la capa impermeable y continua mas lentamente a traveacutes de terrenos permeables gracias a esto se forma una capa en movimiento denominada capa freaacutetica vemos con esto que el movimiento del agua en las capas freaacuteticas se efectuacutea como consecuencia de la permeabilidad de ciertos estratos del terreno
Permeabilidad de los suelos
Decir que un material es permeable es decir que contiene huecos a traveacutes de los cuales el agua puede fluir y atravesar el material Esta agua corresponde a ser agua libre o viscosa ya que
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
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donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
el agua soacutelida esta unida fuertemente a los granos y el flujo en el suelo no puede arrastrarla por su baja velocidad caracteriacutestica
Se puede suponer que todos los materiales son permeables en mayor o menor grado incluso la arcilla y el granito el flujo de agua ejerce una presioacuten en los poros del material que puede ser importantes implicaciones esta presioacuten puede llegar a ser alta en el caso de la arcilla se tiene la erroacutenea concepcioacuten de que es impermeable ya que no presenta signos de descarga de agua o humedad del terreno la permeabilidad de este material es muy baja pero si se dan ciertos cambios en las condiciones de presioacuten en los poros puede transformarse una cantidad grande de material interno del suelo en un semiliacutequido
Hipoacutetesis realizadas para el estudio de la permeabilidad
Para establecer un criterio que nos permita establecer la forma de como se estudiara la permeabilidad podemos establecer ciertas condiciones baacutesicas
1 El agua es incompresible 2 En una muestra de suelo saturado el volumen de agua que
entra es igual al que sale no habiendo mas acumulacioacuten de agua en el interior de la muestra
3 Es valida la ecuacioacuten de Terzaghi 4 El agua tiene cierta viscosidad
Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a traveacutes de medios porosos es de gran intereacutes en la mecaacutenica de suelos esta descrito por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856 Darcy experimento con materiales teacuterreos lo cual hace sus resultados muy de acorde a la investigacioacuten en mecaacutenica de suelos
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
Darcy encontroacute que a velocidades suficientemente pequentildeas el gasto y la velocidad de descarga quedan expresados por
A es el aacuterea total de la seccioacuten transversal del filtro e lsquoirsquo es el gradiente hidraacuteulico del flujo y lsquokrsquo es llamado en ingenieriacutea civil como coeficiente de permeabilidad el cual se determina experimentalmente (lo que haremos nosotros en esta practica por medio de uno de estos ensayos )
La siguiente figura ilustra la formula anterior
La anterior figura representa el paso del agua que pasa a traveacutes de un tubo el cual tiene en su interior una muestra de suelo se mide la presioacuten con tubos piezometricos los cuales estaacuten en el inicio y fin de la pastilla de suelo contenida en el tubo y A podriacutea ser el aacuterea transversal interior del tubo lsquoirsquo es como lo indica la formula la tangente de la caiacuteda de alturas de nivel en tubos piezometricos o gradiente hidraacuteulico
Coeficiente de permeabilidad
Este coeficiente depende de las propiedades del material y de las propiedades del liquido y se puede expresar como
Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
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Es mas practico el uso de k en la ingenieriacutea civil y los experimentos se van directamente a encontrar todo el valor de este
Lo siguiente es un cuadro sinoacuteptico que muestra los meacutetodos utilizados para obtener el coeficiente lsquokrsquo de permeabilidad
La diferencia entre los meacutetodos directos e indirectos es que en los directos el objetivo principal es obtener este coeficiente en los indirectos los coeficientes son un resultado secundario de este por ejemplo los anaacutelisis granulometricos tienen como objetivo principal la obtencioacuten de la curva granulometrica y esta a su vez tiene el objetivo de ser una parte con la que se puede clasificar el suelo y solo se ve como objetivo secundario la obtencioacuten de la permeabilidad El meacutetodo mas conveniente depende del tipo de suelo que se tenga
Meacutetodos directos
Los meacutetodos directos son los que tienen como primer objetivo encontrar el coeficiente de permeabilidad uno de estos es el que se va a realizar en esta practica en los meacutetodos directos es muy uacutetil eacutel uso de un aparato llamado permeametro hecho especialmente para estudiar la permeabilidad de los suelos en dos de los meacutetodos se involucra a este aparato
Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
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Permeametro de Carga Variable
En este meacutetodo se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeametrose mide esta cantidad midiendo dos niveles de agua en un tubo alimentador conectado al aparato
Este meacutetodo consiste en medir el tiempo que lleva en descender el agua en un tubo conectado al permeametro agua en un tiempo t el agua se encuentra a cierto nivel y desciende a otro nivel mas bajo (tambieacuten se toman las medidas de ambos niveles como h1 y h2 siendo h1 el nivel superior) ademaacutes se toma la medida del espesor de la muestra Para calcular el coeficiente se utiliza la formula siguiente
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
bull Estructura
La estructura del suelo se refiere a la forma de las partiacuteculas de la tierra las cuales son de diferentes tamantildeos y estaacuten agrupadas dentro la cual los cientiacuteficos le llaman agregaciones El nuacutemero de espacios en la tierra depende del tipo de la tierra Son predominantemente macroporosos Seguacuten el nivel de observacioacuten se puede hablar de macroestructura o microestructura La macroestructura es el arreglo de las partiacuteculas secundarias y primarias visibles a simple vista La microestructura es el arreglo de las partiacuteculas primarias para formar las secundarias de ella depende en alto grado la macroestructura Un suelo arenoso tendraacute muchos espacios y un suelo con gran cantidad de barro va a tener poco espacio Los espacios en las agregaciones permiten que el aire y el agua penetren a la tierra En estos espacios viven cosas como las raiacuteces de plantas microorganismos insectos e hifa fangal
Arena Las partiacuteculas arenosas son las maacutes grandes y pesadas
Las del fango son de medio tamantildeo y peso
Las del barro son las maacutes pequentildeas partiacuteculas y maacutes livianas
Tambieacuten se debe entender por partiacuteculas no solo las que fueron definidas como fracciones granulomeacutetricas (arena arcilla y limo) sino tambieacuten los agregados o elementos estructurales que se forman por la agregacioacuten de las fracciones granulomeacutetricas Por lo tanto laquopartiacutecularaquo designa a toda unidad componente del suelo ya sea primaria (arena limo arcilla) o secundaria (agregado o unidad estructural)
Un factor muy importante en afectar la estabilidad de la estructura es el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecaacutenicas causan destruccioacuten en la estructura
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
bull Peso Especifico
El peso especiacutefico relativo o gravedad especiacutefica de un suelo se toma como el valor promedio para los granos del suelo Este valor es necesario para calcular la relacioacuten de vaciacuteos de un suelo se utiliza tambieacuten en el anaacutelisis de hidroacutemetro y es uacutetil para predecir el peso unitario de un suelo Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales del suelo La gravedad especifica de cualquier sustancia de define como ldquoEl peso unitario del material en cuestioacuten dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsiusrdquo
Gs = الs wال
Para determinar el peso especiacutefico relativo de un suelo se establece un procedimiento para suelos que se componen de partiacuteculas menores de 5 mm y para partiacuteculas mayores a 5 mm Para la clasificacioacuten anterior se procede a separar mediante el tamiz nuacutemero cuatro ( 4 ASTM) y se ensayan por separado con el meacutetodo correspondiente El resultado seraacute el promedio ponderado de ambas muestras Si el suelo esta constituido por partiacuteculas mayores que 5 mm se debe determinar l peso especiacutefico de las partiacuteculas gruesas Si el suelo esta dispuesto por partiacuteculas menores a 5 mm el peso especiacutefico relativo se determina mediante un picnoacutemetro
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
Peso Volumeacutetrico Seco
Este Peso Volumeacutetrico es un valor particular del Peso Volumeacutetrico Huacutemedo en este caso el grado de saturacioacuten es nulo y es la relacioacuten entre el Peso Seco del suelo y el volumen de la muestra como seacute expresa en la formula siguiente
d = Ws Vm
Aunque se pueda encontrar este valor con otras relaciones esta forma es la baacutesica y natural de encontrarlo ya que va de acuerdo a la definicioacuten
Despueacutes de encontrar el Peso Volumeacutetrico Huacutemedo podemos llevar la muestra de suelo extraiacuteda y obtener en laboratorio su Peso Seco y con este dato y el de volumen de muestra obtenido en la excavacioacuten Obtener el Peso Volumeacutetrico Seco del suelo con la formula respectiva (ver lo referente a Peso Volumeacutetrico seco dado en esta introduccioacuten)
El Peso Volumeacutetrico seco es el que nos va a indicar que tan bien se realizo la compactacioacuten ya que este dividido entre el Peso Volumeacutetrico Seco Maacuteximo (Ver lo referente a compactacioacuten en esta introduccioacuten) deseado para una compactacioacuten optima obtenemos el porcentaje de compactacioacuten logrado pudiendo en practica marcarse un porcentaje de compactacioacuten miacutenimo a lograr en campo
DEFINICIONES ( Relaciones Volumetricas )
Partes de un suelo
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida) enseguida mostraremos un esquema del suelo
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
El esquema presentado anteriormente muestra la relacioacuten entre peso y volumen de cada fase del suelo designaacutendose el peso de los soacutelidos o fase soacutelida como Ws La fase liquida como Ww y la fase gaseosa como Wa siendo generalmente en los suelos este valor considerado como cero el peso total del suelo se designa como Wm en los voluacutemenes la designacioacuten de las fases es similar el volumen de los soacutelidos o fase soacutelida como Vs La fase liquida como Vw y la fase gaseosa como Va en suelos este valor de volumen existe al contrario de lo que sucede con el peso el volumen total del suelo se designa como Wm
Estos esquemas son utilizados tambieacuten en las muestras de suelo en Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas necesarias sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo maacutes sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas
1 Peso de los soacutelidos
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes la soacutelida la liquida y la gaseosa la fase liquida y la gaseosa suelen comprender en el Volumen de vaciacuteos y la fase soacutelida en el Volumen de soacutelidos
La fase soacutelida esta formada por las partiacuteculas minerales del suelo (Incluyendo la capa soacutelida absorbida )
En Mecaacutenica de suelos pueden determinarse faacutecilmente el peso de muestras huacutemedas del suelo el peso de las muestras
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos pero estas magnitudes no son las uacutenicas uacutetiles sino que tambieacuten es necesario obtener relaciones de tipo mas sencillo a fin de obtener con estas otras magnitudes en teacuterminos de estas y para obtener algunas de estas relaciones simples es uacutetil encontrar el peso de la fase soacutelida del suelo o peso de los soacutelidos
Existe un problema para definir el peso de los soacutelidos o sea del suelo seco obtenido eliminando la fase liquida El problema proviene del hecho de que la peliacutecula de agua absorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacioacuten del horno a temperaturas practicas por eso se ha hecho una convencioacuten en Mecaacutenica de Suelos en la cual el estado seco del suelo es definido como el obtenido con el suelo tras someterlo a un proceso de evaporacioacuten en un horno a una temperatura de 105degC a 110degC durante un periodo suficiente para llegar a peso constante lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas
2 Relaciones de Pesos y Voluacutemenes
En Mecaacutenica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus voluacutemenes correspondientes por medio del concepto de peso especifico es decir de la relacioacuten entre el peso de la sustancia y su volumen
Se distinguen en mecaacutenica de suelos los siguientes pesos especiacuteficos
o = Peso especifico del agua destilada a 4degC de temperatura y a la presioacuten atmosfeacuterica correspondiente al nivel del mar En sistemas derivados del meacutetrico es igual a una potencia entera de 10
w =Peso especifico del agua en condiciones reales de trabajo su valor difiere poco y en la practica se toman como iguales
m = Peso especifico de la masa del suelo Por definicion se tiene m = Wm Vm
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
Wm = Peso total de la masa del suelo Vm = Volumen total de la masa del suelo
s =Peso especifico de la fase solida del suelo
s = Ws Vs Ws = Peso de fase solida del suelo (Peso de solidos)
Vs = Volumen de fase solida de la masa del suelo
El peso especifico relativo se define como la relacioacuten entre el peso especifico de una sustancia y el peso especifico del agua a 4degC destilada y sujeta a una atmoacutesfera de presioacuten
Este es el promedio ponderal de los minerales del suelo El peso especifico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras incluyendo los poros aislados y cualquier gas o liquido que los llene o el peso especifico relativo de la materia soacutelida solamente Por conveniencia es usual incluir el efecto de los poros aislados en el peso especifico relativo de las rocas El peso especifico relativo de una roca puede ser por tanto algo menor que el promedio ponderal de los minerales que la constituyen
En sistemas de unidades apropiados su valor es ideacutentico al modulo del peso especifico seguacuten se desprende d e lo anterior tenemos dos tipos de pesos especiacuteficos relativos los cuales son
Sm = Peso especifico relativo de la masa del suelo Por definicion se tiene
Sm = m o
s = Peso especifico relativo de la fase solida del suelo o densidad de solidos y este peso especifico es el concerniente a esta practica
Ss = s o
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
5 Mecaacutenica de suelos WWWCONSTRUAPRENDECOM
- INTRODUCCIOacuteN
-
3 Caacutelculos en los que se usan estas relaciones
Las relaciones entre los voluacutemenes y los pesos son muy importantes y se emplean en muchos caacutelculos de problemas de suelos como son la determinacioacuten de la estabilidad de las masas del suelo la estimacioacuten del asentamiento de los edificios o para especificar el grado de compactacioacuten necesario en la construccioacuten de terraplenes Estos caacutelculos son la aritmeacutetica de la mecaacutenica de suelos y se deben dominar antes de proseguir el estudio de la materia
bull Densidad
La Densidad es una propiedad iacutendice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas es decir en suelos que contienen casi exclusivamente partiacuteculas mayores que 0074 mm (malla 200) Tambieacuten es una manera de indicar el grado de compactacioacuten de un suelo y se puede emplear tanto para suelos naturales como para rellenos compactados El uso de la densidad en geotecnia es importante debido a la correlacioacuten directa que ella tiene con otros paraacutemetros de los suelos de importancia en la ingenieriacutea tales como el aacutengulo de roce interno la resistencia a la penetracioacuten (N de golpes de cuchara normal) etc Por otra parte muchas formulas que permiten estimar los asentamientos posibles de estructuras fundadas sobre suelos granulares estaacuten basadas en la densidad relativa Conceptualmente indica el estado de compactacioacuten de cualquier tipo de suelo Sin embargo y de acuerdo a como se determina el valor de la densidad surgen dificultades para suelos granulares con bolones Para los suelos finos la densidad no tiene intereacutes ya que los procedimientos de vibracioacuten utilizados para obtener la densidad maacutexima (referente a la densidad) no son efectivos en estos suelos para los cuales el ensayo de compactacioacuten seraacute el utilizado en la especificacioacuten de los rellenos
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
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VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
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-
Matemaacuteticamente esta expresado por la siguiente Formula
100minmax
max timesminus
minus=
eeeeDR 10011
11
maxmin
min timesminus
minus=
dd
ddDR
γγ
γγ
S
V
VVe =
S
V
VVe =
donde e iacutendice de huecos VV Volumen de vaciacuteos VS Volumen de soacutelidos Debido a que el ldquoerdquo no se determina directamente en terreno y solo se determina la densidad seca γS esta formula conviene expresarla en funcioacuten de densidades secas Un suelo natural o compactado requiere la determinacioacuten de la densidad in situ En la mayoriacutea de los proyectos esta verificacioacuten se logra bien por el cono de arena o por el meacutetodo del baloacuten de densidad En otros casos se utilizan equipos nucleares Se obtiene el peso del suelo huacutemedo retirado de una pequentildea excavacioacuten de forma ciliacutendrica hecho sobre una superficie horizontal de suelo Interesa determinar el volumen de dicho hueco para calcular la densidad huacutemeda del suelo a traveacutes de
h
THum V
W=γ
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
Joseph E Biblioteca IDIEM
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- INTRODUCCIOacuteN
-
donde WT Peso del suelo huacutemedo Vh Volumen del hueco
INTRODUCCIOacuteN
La informacioacuten contenida en este trabajo tambieacuten hace referencia de las normas y su respectiva clasificacioacuten ya que es necesario tener claros estos conceptos para luego enrolarse en las practicas de mecaacutenica de suelos El siguiente trabajo presenta las definiciones de los siguientes temas Peso Volumeacutetrico Densidad Absorcioacuten granulometriacutea estructura y relaciones volumeacutetrica- Ademaacutes presenta una serie de meacutetodos para poder clasificar la cantidad de agua que contiene un suelo en relacioacuten con la capacidad de absorcioacuten que tenga el suelo- Presenta algunas foacutermulas para poder determinar indirectamente el peso volumeacutetrico de los suelos como para la densidad- Presenta tambieacuten una gama de clasificaciones por el tipo de granulometriacutea que pueda tener el suelo de acuerdo con el tipo de tamiz que se este utilizando se presenta una serie de tablas con estas especificaciones maacutes detalladamente en este trabajo- Presenta ademaacutes los diferentes tipos de estructuras que un suelo puede tener en el ambiente y como depende de este uacuteltimo para la estructura de que esta compuesto el suelo a analizar y de acuerdo con esta estructura tambieacuten se pueden clasificar los suelos
Objetivos De limitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
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determinar iquestqueacute es densidad determinar iquestqueacute es un peso volumeacutetrico y su importancia de estudio determinar iquestqueacute es absorcioacuten
Definir como afectan estas propiedades fiacutesicas de los suelos a las propiedades mecaacutenicas-
Enfocar el tema caracteriacutesticas de los suelos de la manera maacutes praacutectica y sencilla para facilitar la comprensioacuten del mismo
Delimitar las propiedades baacutesicas necesarios para el estudio de los suelos en la utilizacioacuten de compactaciones de carreteras
Colaborar en el desarrollo del estudio practico sencillo para la evaluacioacuten de los suelos en el aacuterea de mecaacutenica de suelos de la facultad de ingenieriacutea
Disentildear una guiacutea practica para que sea una base en los conocimientos de cada uno de los componentes fiacutesicos de los suelos para su mejor utilizacioacuten y aplicacioacuten
Conclusiones
Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
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Los suelos cambian mucho de un lugar a otro La composicioacuten quiacutemica y la estructura fiacutesica del suelo en un lugar dado estaacuten determinadas por el tipo de material geoloacutegico del que se origina por la cubierta vegetal por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorizacioacuten por la topografiacutea y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales excepto las derivadas de desastres naturales Sin embargo el cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccioacuten contra la erosioacuten del agua y del viento por lo que estos cambios pueden ser maacutes raacutepidos Los agricultores han tenido que desarrollar meacutetodos para prevenir la alteracioacuten perjudicial del suelo debida al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves dantildeos
El conocimiento baacutesico de la textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen edificios carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie terrestre Sin embargo los agricultores se interesan en detalle por todas sus propiedades porque el conocimiento de los componentes minerales y orgaacutenicos de la aireacioacuten y capacidad de retencioacuten del agua asiacute como de muchos otros aspectos de la estructura de los suelos es necesario para la produccioacuten de buenas cosechas Los requerimientos de suelo de las distintas plantas variacutean mucho y no se puede generalizar sobre el terreno ideal para el crecimiento de todas las plantas Muchas plantas como la cantildea de azuacutecar requieren suelos huacutemedos que estariacutean insuficientemente drenados para el trigo Las caracteriacutesticas apropiadas para obtener con eacutexito determinadas cosechas no soacutelo son inherentes al propio suelo algunas de ellas pueden ser creadas por un adecuado acondicionamiento del suelo
BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
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BIBLIOGRAFIacuteA
1 Herat Manual Bureau of Reclamation Denver Colorado 1963
2 ASTM Standards Bituminous Materials Soils Skid
Resistence Part 11 1967
3 Mecaacutenica de Suelos G P Tschebotarioff Tercera edicioacuten 1963
4 Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieriacutea Civil Bowles
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