Granulometra.- por definicin los suelos estn constituidos por partculas o granos de roca desintegrada de diferentes tamaos. El propsito de la granulometra es determinar las dimensiones de las partculas que constituyen un suelo y de su distribucin por tamaos o en diferentes fracciones seleccionados. Las partculas de cada fraccin se caracterizan porque su tamao se encuentra comprendida entre un valor mximo y un valor mnimo, en forma correlativa para las distintas fracciones, de tal modo que el mximo de una fraccin es el mnimo de la que le sigue correlativamente. Esto se hace por dos mtodos Anlisis granulomtrico por tamizado y El anlisis hidrmetro.TamizAbertura

(mm)

3"76.200

2"50.800

1 1/2"38.100

1"25.400

3/4"19.050

1/2"12.700

3/8"9.500

1/4"6.350

N 44.760

N 54.000

N 63.360

N 72.830

N 82.380

N102.000

N121.680

N141.410

N161.190

N181.000

N200.840

N250.710

N300.590

N400.420

N500.297

N600.250

N800.177

N1000.149

N1200.125

N1400.105

N1700.088

N2000.074

Anlisis granulomtrico por tamizado.- esto se hace para determinar la granulometra de los suelos gruesos de partculas mayores que la malla numero 200 (0.074mm), es decir se usa para ordenar las partculas por tamaos. Consiste en hacer pasar una muestra de suelo seco a travs de una sucesin de tamices ordenadas de mayor a menor, hasta la malla N 200; en cada una ser retenida una porcin y se habr obtenido la granulometra del suelo. Se determina el peso de suelo retenido en cada malla y se calcula el porcentaje acumulado que pasa a travs de cada tamiz. Con estos valores se dibuja la curva granulomtrica. Curva granulomtrica.- la distribucin de los tamaos de partculas es una caracterstica muy importante del suelo, y generalmente se presenta en forma de una curva llamada curva granulomtrica. Esta curva se dibuja con valores del tamao de las partculas como eje x (en escala logartmica) versus el peso en porcentaje que pasa como eje y.La forma de la curva da inmediata idea de la distribucin granulomtrica del suelo; un suelo constituido por partculas de un solo tamao, estar representado por una sola lnea vertical. Cuando el grafico presenta una curva muy tendida indica gran variedad en tamaos (suelo bien graduado). A partir de la curva granulomtrica, se pueden obtener dimetros caractersticos tales como el D10, D30 y D60. El D se refiere al tamao del grano o dimetro aparente de la partcula del suelo y el subndice (10, 30, 60) denota el porcentaje del material ms fino D10 = 0.26mm. D30 = 6mm. D60 = 27mm. La variacin o rango del tamao de los granos presentes en la muestra se obtiene mediante el coeficiente de uniformidad (Cu).

Si el valor de Cu es grande, indica que los dimetros D60 y D10 difieren en tamao considerablemente. El suelo podra consistir de una mezcla de grueso y finos con pocas partculas intermedias, es decir, podra tener una granulometra con vacos.

Para evitar una granulometra con vacos se obtiene el coeficiente de curvatura (Cc) que es una medida de la forma de la curva entre el D60 y el D10, definido:

Tomando un punto central de la curva granulomtrica D30. El Cc debe estar entre 1 y 3, para evitar la granulometra con vacos. En conclusin un suelo est bien graduado debe tener un Cu alto y un Cc entre 1 y 3. Para la arena el Cu debe ser mayor a 6 y para grava mayor que 4. El anlisis hidrmetro.- se usa para extender la curva granulomtrica para suelos finos, cuyo tamao es inferior a la malla n200 (0.074mm). Est basado en la ley de Stokes, la cual determina la velocidad de sedimentacin de partculas slidas en una suspensin liquida. En base a esta ley, la velocidad de sedimentacin de partculas slidas en suspensin es proporcional al cuadro de su dimetro. Cap6: Estado de consistencia 6.1.- Plasticidad de los suelos.- Es la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse. La plasticidad en las arcillas se debe al tamao diminuto y ala forma laminar del mineral arcilla.6.2.- Lmites de Atterberg o consistencia de los suelos.- Llamadas tambin lmites de plasticidad. Segn el cientfico A. Atterberg , un suelo fino solamente puede existir en 4 estados de consistencia de acuerdo a su contenido de agua. As, un suelo se encuentra en consistencia solida cuando est seco, pasando al aadir agua las consistencias semislido, plstico, semilquido, y finalmente lquido. Es importante su consistencia de los suelos para su identificacin y clasificacin de los suelos.Estado de consistencia de una arcilla y lmites de atterberg---> Aumenta aguaSolido semislido plstico liquido LC LP LL LC: LIMITE DE CONTRACCIONLP: LIMITE PLASTICOLL: LIMITE LIQUIDO Limite liquido.- es el contenido de agua del material en el lmite superior de su estado plstico. Es la frontera convencional entre los estados de consistencia plstico y semiplastico.Limite plstico.- es el contenido de agua del material en el lmite inferior de su estado plstico. El LP se obtiene midiendo el contenido de humedad del suelo cuando comienza a desmoronarse en pequeos rollitos de 3mm de dimetro. Determinacin de limite plstico.- se agarra una muestra de 200gr aprox se debe enrollar en rollitos de 3mm sin desmoronarse. ndice de plasticidad.- nos permite conocer si una arcilla es de plasticidad alta o baja.IP= LL LP Carta de PlasticidadClasifique el suelo como limo inorgnico (M), si al dibujar el punto wL versus IP cae bajo la lnea "A" o el IP es menor que 4, a menos que se sospeche que hay materia orgnica presente en cantidades suficientes como para influir en las propiedades del suelo (suelo de color oscuro y olor orgnico cuando est hmedo y tibio), en cuyo caso se debe efectuar un segundo lmite lquido con la muestra de ensaye secada al horno a una temperatura de 110 5C durante 24 horas. Se clasifica como limo o arcilla orgnicos (O), si el lmite lquido despus del secado al horno, es menor que 75% del lmite lquido de la muestra original determinado antes del secado.Clasifique el suelo como limo inorgnico de baja plasticidad (ML), o como limo o limo arcilla orgnicos de baja plasticidad (OL), si el lmite lquido es menor que 50 y al dibujar wL versus IP cae bajo la lnea "A" o el IP es menor a 4.Clasifique el suelo como limo inorgnico de media a alta plasticidad (MH), o como una arcilla u limo arcilla orgnico de media a alta plasticidad (OH), s el wL. Es mayor que 50 y el punto dibujado de wL versus IP cae bajo la lnea "A" o el IP es menor a 4.Con el fin de indicar sus caractersticas de borde, algunos suelos de grano fino deben clasificarse mediante simbologa doble. Si el punto dibujado del wL versus IP cae prcticamente en la lnea "A" o sobre la lnea "A" donde el ndice de Plasticidad tiene un rango de 4 a 7, el suelo debe tener clasificacin doble tales como CL-ML o CH-OH. Si el punto dibujado de wL versus IP cae prcticamente en la lnea del lmite lquido igual a 50, el suelo deber tener clasificacin doble tales como CL-CH o ML-MH. En casos dudosos la regla de clasificacin favorece al ms plstico. Por ejemplo, un suelo fino con un w~ = 50 y un ndice de plasticidad de 22 se deber clasificar como CH-MH en lugar de CL-ML.Este sistema fue adoptado por el U.S. Army Corps of Engineers en 1942 y en 1947 le introdujo algunos lmites para evitar doble clasificacin. En 1952, el Cuerpo de Ingenieros en conjunto con el Bureau of Reclamation y asesorados por el Dr. Casagrande efectuaron las ltimas modificaciones.Basados en observaciones de terreno y ensayes de Laboratorio de materiales de base para caminos y aeropuertos, el Cuerpo de Ingenieros subdividi los grupos GM y SM en dos grupos, designados por los sufijos "d" y "u", que han sido escogidos para representar a materiales que son convenientes o no, respectivamente, para ser empleados en bases de caminos y aeropuertos. Smbolos tpicos son GM, y SM. Se emplea el sufijo "d" cuando el lmite lquido es menor o igual a 25 y el ndice de plasticidad menor o igual a 5.

Clasificacin de suelosLos suelos con propiedades similares se clasifican en grupos y subgrupos basados en su comportamiento ingenieril. Existen dos sistemas que usa la distribucin por tamao de grano y plasticidad de los suelos.Estos de usan mediante el sistema de clasificacin SUCS (sistema unificada de clasificacin de suelos) y el de la Asociacin americana de agencias oficiales de carreteras y transportes (AASHTO que usado mayormente en caminos).SUCS (sistema unificado de clasificacin de suelos)Este sistema fue desarrollado inicialmente para uso en la construccin de aeropistas, fue divulgada por Casagrande en 1948. Haba estado en uso desde 1942, pero fue ligeramente modificada en 1952 para su aplicacin en geotecnia general.SUCS (sistema unificado de clasificacin de suelos).- es el sistema ampliamente utilizado en la mecnica de suelos e ingeniera de cimentaciones. Est basado en la norma ASTM (sociedad americana para el ensayo de materiales) y su principio est en 2 aspectos fundamentales: anlisis granulomtrico y los lmites de atterberg.En base a la granulometra se definen dos tipos de suelos: gruesos y finos.Suelos de grano grueso.- se denomina suelos de grano grueso si ms de 50% de material es retenido en la malla N200. Estos suelos se dividen en gravas (G) y arenas (S), separadas por malla N4. Gravas.- si ms de la mitad de la fraccin es retenida en la malla N4.Arenas.- si ms de la mitad de la fraccin gruesa pasa el tamiz N4 y es retenida por el tamiz N200. Gravas: GW, GP, GM, GCArenas: SW, SP, SM, SCG= gravasS= arenas W= bien graduado P= pobremente graduadoM= limoC= arcillaSuelos de grano fino.- si ms de 50% del material pasa a travs de la malla N200.En este caso el SUCS clasifica a los suelos finos en limos y arcillas separados por la lnea A de la carta de plasticidad. Existen combinaciones de estos diferentes grupos de suelos los cuales se distinguen de acuerdo al contenido de finos, de las caractersticas de plasticidad y de la gradacin del suelo.-limos inorgnicos.- de smbolo genrico (M). Estos suelos pueden ser arenosos o arcillosos, ligeramente plstico. -arcillas inorgnicas.- de smbolo genrico (C). De baja a media plasticidad. Con gravas, limos, etc.-limos y arcillas orgnicas.- de smbolo genrico (O). Cada uno de estos tipos de suelos se subdividen, segn el lmite lquido (LL). Si los lmites lquidos son menores que 50%, esto significa que son suelos de comprensibilidad baja o media (L), obtenindose por esta combinacin los siguientes grupos de suelos:ML, CL, OLLos suelos de grano fino con lmite lquido mayor a 50%, y que son altamente comprensibles (H):MH, CH, OH

Sistema AASHTO de clasificacin de suelos El sistema AASHTO ha sido propuesto por el American Assocition of State Highways and transportation officials of united States. Generalmente se aplica para carreteras, ferrocarriles y obras similares. Este sistema est basado en la granulometra y los lmites de Atterberg. Permeabilidad.- es la facilidad con que circula un fluido a travs del suelo o de la roca es una propiedad de ingeniera denominada permeabilidad. En general, el fluido puede ser lquido o gas, pero en los problemas de ingeniera geotcnica, el fluido es el agua y el medio poroso es la masa de suelos.Cualquier material con vacos es poroso y si los vacos estn interconectados, poseen permeabilidad. Por lo tanto, el suelo, la roca, el concreto y muchos otros materiales son porosos y permeables.Factores que determinan el flujo de agua a travs de los suelos:-La continuidad de vacos, este factor es decisivo en la permeabilidad.-El tamao, forma y disposicin de espacios vacos.-La densidad relativa del suelo.-La mineraloga y propiedades electroqumicas de las partculas del suelo.Ley de darcy:Q= k*i*AI= DIF DE h/ Lq= v/tv: veloc t:tiempo q: flujo volumtrico por unidad de tiempoVelocidad de flujoV=ki=Q/AVelocidad intersticial (vin)Vin= v/n v= veloc de flujo n= porosidadMedicin de la permeabilidad.- es una constante de proporcionalidad relacionada con la facilidad de circulacin de un flujo a travs de un medio poroso. La medicin de permeabilidad puede ser efectuada tanto en laboratorio como en campo. Hidrulica de suelos, permeabilidad y capilaridad9.1 Tensin superficial:Cuando las fuerzas de atraccin entre las molculas de agua y suelo son iguales se dice que (fuerzas hidrosttica)Tensin Superficial: Es una propiedad del agua que ocurre en la interface agua-aire, en la cual la atraccin de fuerzas en la superficie del lquido es fuerte.Fuerza de cohesin: cuando las molculas se atraen entre ellas dentro de un mismo cuerpo se denomina cohesin.Adhesin: Es la interaccin de dos molculas a distinta (el agua sube principalmente por adhesin).Capilaridad P= peso especif w(pi)((D ^2)/4)hcP=Ts cos(pi) DIgualandoFormula jurin Hc=4Ts cos alfa/(peso especif w(D))Capilaridad: Fenmeno atribuido a la tensin superficial, en virtud de la cual el agua asciende en el tubo capilar (fi pequeo) hasta una altura apropiada.Formula actualmente Hc= k(Ts)/(peso especif w(D10))D10= fi de tubo capilar 0.10mmK= coef. De conductividad hidrulicaPara el agua a temp normal:Ts= 74gr/cm y alfa =60La permeabilidad de los suelos tiene importancia decisiva sobre el costo y las dificultades que se puedan presentar en muchas operaciones constructivas. (rapidez de asentamiento en lo que es cambio de volumen).Factores: Granulometra La densidad La textura (forma y tamao de los granos de suelo)Q=ks(dif h/L)K= coef de conductividad hidrulica s= seccin de la muestra Dif h= diferencia de h1 y h2 L= long de la muestra

Medicin de la permeabilidad:El coeficiente de permeabilidad es una constante de proporcionalidad relacionada con la facilidad de circulacin de un flujo a travs de un medio poroso. Su medicin se puede hacer en el laboratorio como en el campo. En laboratorio se mide la permeabilidad con el permemetro hay 2 tipos: Permemetro de carga constante Permemetro de carga variable Permemetro de carga constante.- se utiliza para medir la permeabilidad de suelos granulares (gravas, arenas). La muestra se coloca dentro de una celda de permeabilidad acrlica y se hace pasar a travs de ella agua procedente de un tanque de agua de nivel constante. El agua fluye hacia arriba a travs de la muestra de suelo. Se recoge en un punto superior de salida y se mide el coeficiente de permeabilidad, aplicando ley de darcy:K=(vL)/(dh. At)V= volumen A=rea de la seccin transversal de la muestra L = long de la muestra dh= diferencia de carga hidrulica a travs de la muestraK= coef. De permeabilidad (cm/seg)Permemetro de carga variable.- este equipo se usa para medir coeficiente de permeabilidad de suelos de baja permeabilidad, como limos y arenas o mezcla de esos materiales no plsticos. Se confina la muestra dentro de un cilindro metlico que est en contacto con un tubo de vidrio de mayor longitud y dimetro.K=(Rt/Rs)^2(L/t)ln(h1/h2) Rt = radio del tubo L= long de la muestraRs= radio de la muestra h1= carga hidrulica al inicio H2= carga hidrulica al final del ensayoT= tiempo de h1 a h29.4 Ecuacin de Laplace Se busca que cantidad de agua pasa por la presa o la cantidad de agua que se pierde en la bocatoma.Principio de continuidad Qentra Qsale = 0Vx Ay + Vy Ax ( Vx + AVx ) Ay (Vy+ AVy ) Ax = 0AVyAy + AVxAx = 0 A= es triangulo

Factorizando :Dvx/dx+ dvy/dy=0Solucin grafica de la ecuacin de Laplace Suelo impermeable Donde: h1, h2 = carga hidrulica H = carga de flujo hd = lnea equipotencial 1.- Dibujar a escala apropiada, el problema 2.- Determinar el contorno Lmina de flujo divide el suelo permeable y lo impermeable (LF)Lnea que divide el cuerpo de agua y la masa permeable, se denomina equipotencial 3.- Trazar 3, 4, 5 lnea de flujo y luego la lnea equipotencial perpendicular a las anteriores 4.- Trazar la malla manualmente Misma rCon la frmula de Darcy se calcula el agua que pasa x debajo de la presa Q= K.S Ah/ s

Compactacin de suelos-Es un proceso mecnico artificial de estabilizacin de suelos. La estabilizacin es el mecanismo de las propiedades mecnicas de los suelos.-Esta basado en el principio de mejorar o aumentar la densidad del suelo mediante la aplicacin de energa esttica o dinmica en los suelos con el fin de incrementar su resistencia y disminucin de espacios vacos y permeabilidad. Comprende:a.Compactacinb.Mezclas granulomtricasc.Adicin de compuestos especiales-Los estabilizantes son de 3 tipos :*Cemento.*Materiales bitumitiunos (asfalto, brea, etc) .*Productos qumicos (xidos o hidrxidos, NaCl, cal, etc).-La compactacin es la densificacin del suelo por remocin del aire, aplicando energa mecnica.El suelo se construye carpeta, base, sub base, subrasante -Se agrega agua para lubricar las partculas y se puedan compactar.V=p ^3/30Se toma una muestra en la base y en la parte superior y luego polar (W seco, W hmedo )Peso especif= w/vPeso especfico esta frmula es la apropiada.Peso especif d= peso especif/(1+w()%)Grafico peso seco vs humedad (curva protoctor)Parmetros ingenieriles COH=Contenido ptimo de humedad.DM=Densidad mximaS=SaturacinDensid max o (peso especif d)= G/(1+6w)-peso especif wMtodos de compactacin.- Los mtodos que se usan dependen del tipo de los materiales con que se trabaje en cada caso. Es as que existen varios mtodos de compactacin que se pueden agrupar en: mtodos mecnicos y mtodos qumicos. Mtodo mecnico.- se divide en: +mtodo vibratorio +Por impacto. O el mtodo proctor de compactacin +Por amasado o mtodo de vibroflotacion+Esttica o de presin.- Mtodo proctor de compactacin.- este ensayo consiste en un molde cilndrico de metal, cuyo volumen es conocido, el cual es rellenado de una muestra del suelo hmedo en porciones o capas. Cada capa es compactada por medio de varios golpes de un martillo. Este ensayo se debe repetir de 4 a 5 veces. Este mtodo hay 2 tipos:Proctor estndar.- es de baja energa de compactacin. Razn por lo cual ha sido modificado posteriormente con el fin de aumentar la energa de compactacin transmitida al suelo.Proctor modificado.- es de alta energa.Diferencias de los proctor:La diferencia es que el proctor estndar el nmero de capas que se pone es 3 y en el modificado el nmero es 5 capas.En el estndar el peso del martillo es bajo, en el modificado el peso del martillo es alto.En el estndar el molde es pequeo, en cambio el modificado es ms grande En el estndar se golpeas 55 veces y en el modificado se golpea 25veces.-Mtodo vibratorio.- se utiliza para compactar suelos no cohesivos. Tanto en laboratorio como en campo. En el terreno las placas vibratorias operadas a mano y los rodillos vibratorios motorizados de varios tamaos son muy eficientes para compactar suelos arenosos y gravosos. Mtodo qumico.- este mtodo usa aglomerantes con el fin de aumentar la cohesin de los suelos o la resistencia al corte, disminuye la permeabilidad, etc. Son: +Suelo-cemento+Suelo-cal+Suelo-asfalto+cloruro de sodio y calcioFactores que influyen en la compactacina. Contenido inicial de agua (humedad).b. Tipo de suelo (presencia de limo, arcilla, partculas grandes, suelo grueso, etc).c. Tipo de energa que es aplicada por la maquinaria.Densidad mxima y humedad optima Cuando hablamos de compactacin estamos hablando de densidad que se puede manejar. Sabemos que la densidad vara de acuerdo al contenido de humedad que contenga el suelo al momento de compactacin. Equipos de compactacin en campoEn los trabajos de ingeniera geotcnica, el suelo es utilizado como material de relleno que es extrado y transportado de lugares que pueden estar cerca o lejos del rea de trabajo.Para la excavacin y transporte de materiales se usan varios tipos de maquinarias y equipos mecnicos pesados como palas mecnicas, perforadoras, grandes volquetes, etc.Para la compactacin tambin existen varias maquinarias y son:Rodillo de rueda plana (o rueda de acero).- estos rodillos dan 100% de cubrimiento, pueden ser usados en todos los tipos de suelos, especialmente en suelos no cohesivos. Se utilizan para bases y compactacin de pavimentos asfalticos, compactacin de sub rasantes, etc.Rodillo neumticos.- estos rodillos dan el 80% de cubrimiento. Se emplean en varias filas de 4 a 6 neumticos cercanamente espaciadas. Se usan en suelos cohesivos y no cohesivos.Rodillo de pata de cabra.- estos rodillos compactan el suelo de abajo hacia arriba, con un efecto de amasado en el suelo. Es apropiado para suelos cohesivos.Rodillo apisonador.- estos rodillos producen un 40% de cubrimiento y presiones de contacto desde 1400 a 8500 kg/cm^2. Tambin es para suelos cohesivos.Rodillo de malla o de rejilla.- este rodillo se usa para compactar suelos rocosos, gravas y arenas. Produce un 50% de cubrimiento y presiones de contacto de 1400 a 6000 kpa.

Efectos de esfuerzo de la compactacin E=(num golpes por capa)(num capas)(peso del martillo)(altura de cada del martillo)/volumen del moldeProctor estndar es 4 y el modificado es 6.E=Energa de compactacin por volumen de arco.Ejm :Determinar el contenido ptimo de humedad y densidad mxima para el siguiente ensayoVol= 943.89cm ^3En el campo realizar la excavacin, tomar muestra para en laboratorio determinar el peso seco y hmedo.Para la arena (Wa9Wa=Peso de la arena.Wai=Peso de la arena inicial.Waf=Peso de la arena final.Wa=Wai-WafWam=wa- wcWc=peso conoComo la arena est calibrada se puede restar la arena en cono.Peso especifico a= arenaWam = peso muestraVam= volumen muestraPeso especifico a= wam/vamPeso especif d= wd/vCr= peso especif d/ dmDensidad max= dmCr= compactacin relativa entre 95-96% ok

Ejercicio Determinar la densidad de un suelo para ser comparada con la densidad mxima obtenida en el ensayo de proctor modificado considerando la fraccin menor a 3/4" el W inicial de la arena calibrada fue 6 kg y el W final de 2 348 gr siendo el pesos unitario de la arena calibrada 1,54 gr/m cbicos .Si el peso de la grava (fraccin > 3/4" ) es 340 gr y el W muestra es 3 250 gr.Sabiendo que el volumen del cono 1000 cm ^3 la humedad es 6,53 % y la gravedad especifica de la grava es de 2,7.CUADRO FORMULAS