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• Alex Junior Landa Valdez

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CUESTIONARIO DE APOYO DE MECÀNICA DE SUELOS 1

GRANULOMETRÍA 1. ¿Qué representa la granulometría de un suelo? Representa la distribución por tamaño de las partículas mayores que 0.08 mm de una muestra de suelo mediante tamizado. Son las proporciones relativas en las que se encuentran las diferentes partículas minerales del suelo (grava, arena, limo y arcilla) expresada con base al peso seco del suelo en (en %) después de la destrucción de los agregados. 2. ¿Cómo debe ser una muestra para la ejecución de un ensayo granulométrico?  Las muestras deben de ser inalteradas ya que conservara las condiciones que tenga en el sitio: mineralogía, contenido de humedad y la estructura.  Posteriormente las muestras deben ser secadas completamente en el aire (o en el horno a una temperatura no mayor de 38 ºC).  La cantidad de muestra necesaria para el análisis depende de las características del material (densidad, tamaño, etc.).  Para muestras sólidas se necesita entre 6y 10 gramos de muestra; para muestras liquidas entre 5 y 10 ml.  Las muestras que se envíen para análisis deben colocarse en frascos pequeños de vidrio o plástico con tapa y no deben superar las cantidades indicadas 3. Describa tipos de ensayos granulométricos y la aplicación de cada uno de ellos. I.

MÉTODOS DE ENSAYO Existen diferentes métodos, dependiendo de a la mayor proporción de tamaños que existen en la muestra que se va a analizar. Para las partículas Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método Mecánico o Granulometría por Tamizado. Pero para las partículas finas, por dificultarse más el tamizado se utiliza el Método del Sifoneado o el Método del Hidrómetro, basados en la Ley de Stokes.

II. GRANULOMETRIA POR TAMIZADO Es un proceso mecánico mediante le cual se separan las partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden

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decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos tamaños. III. METODO POR SEDIMENTACION Se basa en la Ley de Stokes, el cual establece “La velocidad de caída de una partícula esférica a través de un medio líquido, es función del diámetro y del peso específico de la partícula”. Desarrollándose así el Método del Sifoneado y el Método del Hidrómetro. IV. METODO DEL SIFONEADO Tiene como objetivo principal determinar cuantitativamente, los % de las partículas de limo, arcilla y coloides de un suelo. V. METODO DEL HIDROMETRO Permite determinar el rango de diámetros correspondientes a las partículas que se sedimentan en un instante dado. 4. ¿Qué datos obtiene de una curva granulométrica? Justifique el uso de los coeficientes de Uniformidad y Curvatura. La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman. Para este análisis se utilizan dos procedimientos en forma combinada, las partículas mayores de separan por medio de tamices con aberturas de malla estandarizadas, y luego se pesan las cantidades que han sido retenidas en cada tamiz. Las partículas menores se separan por el método hidrométrico. 5. ¿Cómo se clasifican los suelos según su tamaño? Una de las razones que han contribuido a la difusión de las técnicas granulométricas es que, en cierto sentido, la distribución granulométrica proporciona un criterio de clasificación. Los conocidos términos arcilla, limo, arena y grava tiene tal origen y un suelo se clasificaba como arcilla o como arena según tuviera tal o cual tamaño máximo. La necesidad de un sistema de clasificación de suelos no es discutible, pero el ingeniero ha de buscar uno en que el criterio de clasificación le sea útil.

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Partícula Arcillas Limos Arenas Gravas Cantos rodados Bloques 1.

>250 mm

¿Qué diferencias fundamentales hay entre una grava y una arena?

Gravas (>2 mm) Los granos no se apelmazan, aunque estén húmedos, debido a la pequeñez de las tensiones capilares. Cuando el gradiente hidráulico es mayor que 1, se produce en ellas flujo turbulento. 2.

Tamaño < 0,002 mm 0,002 – 0,06 mm 0,06 – 2 mm 2 – 60 mm 60 – 250 mm

Arenas (entre 0,006 y 2 mm) Los granos se apelmazan si están húmedos, debido a la importancia de las tensiones capilares. No se suele producir en ellas flujo turbulento, aunque el gradiente hidráulico sea mayor que 1.

¿Qué diferencias fundamentales hay entre una arena y un limo?

Arenas (entre 0,06 y 2 mm) Partículas visibles. En general no plásticas. Los terrenos secos tienen una ligera cohesión, pero se reducen a polvo fácilmente entre los dedos. Fácilmente erosionadas por el viento. Fácilmente arenadas mediante bombeo. Los asientos de las construcciones realizadas sobre ellas suelen estar terminados al acabar la construcción.

Limos (entre 0,002 y 0,06 mm) Partículas invisibles. En general, algo plásticos. Los terrenos secos tienen una cohesión apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los dedos. Difícilmente erosionados por el viento. Casi imposible de drenar mediante bombeo. Los asientos suelen continuar después de acabada la construcción.

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3.

¿Qué diferencias fundamentales hay entre un limo y una arcilla?

Limos (entre 0,002 y 0,06 mm) No suelen tener propiedades coloidales. A partir de 0,002 mm, y a medida que aumenta el tamaño de las partículas, se va haciendo cada vez mayor la proporción de minerales no arcillosos. Tacto áspero. Se secan con relativa rapidez y no se pegan a los dedos. Los terrones secos tienen una cohesión apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los dedos.

Arcillas (< 0,002 mm) Suelen tener propiedades coloidales. Consisten en su mayor parte en minerales arcillosos. Tacto suave. Se secan lentamente y se pegan a los dedos. Los terrones secos se pueden partir, pero no reducir a polvo con los dedos.

4. ¿Qué suelo es más conveniente para una fundación uno uniforme o uno bien graduado? ¿Porqué? Los suelos gruesos con amplia gama de tamaños (bien graduado) se compactan mejor, para una misma energía de compactación, que los suelos muy uniformes (mal graduado). Estos sin duda es cierto, pues sobre todo con vibrador, las partículas más chicas pueden acomodarse en los huecos entre las partículas más grandes, adquiriendo el contenido una mayor compacidad.

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PLASTICIDAD 1.

¿Qué se entiende por plasticidad de un suelo?

Es la propiedad que presentan los suelos de poder deformarse hasta cierto límite, sin romperse al aplicar una fuerza. Por medio de ella puede medirse el comportamiento de los suelos en todas las épocas. 2.

¿Es esta una propiedad permanente o circunstancial?

Depende de qué material se está estudiando, como por ejemplo: La plasticidad de las arcillas es circunstancial y depende del contenido de humedad. Por lo que para calcular la cantidad de plasticidad se obtiene el índice de plasticidad, como la diferencia entre los límites líquidos y plástico. La plasticidad varía también con el tamaño y forma de las partículas ya que es un fenómeno relacionado con películas de agua. Las partículas gruesas no exhiben plasticidad. La plasticidad en los suelos implica las características de formar masas y manejar las hasta adquirir la forma que se desee, manteniéndola después que la fuerza deformante ha cesado. Más aún, la forma permanece después que el agua ha sido removida. La orientación de las partículas también influye en la plasticidad. 3.

¿Es una propiedad de masa o de superficie?

Depende de qué material se esté utilizando La plasticidad en los suelos implica las características de formar masas y manejar las hasta adquirir la forma que se desee, manteniéndola después que la fuerza deformante ha cesado. Más aún, la forma permanece después que el agua ha sido removida. La orientación de las partículas también influye en la plasticidad. 4. Defina los estados de consistencia de un suelo y los límites enunciados por Atterberg. Estado de consistencia de un suelo: es la condición física de la mezcla de suelo y agua está denotada por la Consistencia. La Consistencia se define como la resistencia al flujo, que está relacionado con la fuerza de atracción entre partículas y es más fácil de sentir físicamente que de describir cuantitativamente

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Según Atterberg: Límite Líquido: El Límite Líquido LL es el contenido de humedad por encima del cual la mezcla suelo-agua pasa a un estado líquido. En este estado la mezcla se comporta como un fluido viscoso y fluye bajo su propio peso. Por debajo de éste contenido de humedad la mezcla se encuentra en estado plástico. Cualquier cambio en el contenido de humedad a cualquier lado de LL produce un cambio en el volumen del suelo. Límite Plástico: El Límite Plástico LP es el contenido de humedad por encima del cual la mezcla suelo-agua pasa a un estado plástico. En este estado la mezcla se deforma a cualquier forma bajo ligera presión. Por debajo de éste contenido de humedad la mezcla está en un estado semi sólido. Cualquier cambio en el contenido de humedad a cualquier lado de LP produce un cambio en el volumen del suelo. Límite de Contracción: El Límite de Contracción es el contenido de de humedad por encima del cual la mezcla suelo-agua pasa a un estado semi sólido. Por debajo de éste contenido de humedad la mezcla se encuentra en estado sólido. Cualquier incremento en el contenido de humedad está asociado con un cambio de volumen pero una reducción en el contenido de humedad no produce un cambio de volumen. Este es el mínimo contenido de humedad que provoca saturación completa del a mezcla suelo-agua. El volumen permanece constante mientras la mezcla pasa del estado seco a LC moviéndose desde saturación 0 % a 100 %. En el lado húmedo de LC el volumen de la mezcla se incrementa linealmente con el contenido de humedad.

5. ¿Los límites de Atterberg son constantes del suelo? ¿Dependen de su estructura? Los límites si son constantes y a su vez dependen de su estructura, aquí tenemos algún testimonio: Russell encontró que las constantes de Atteberg son índices muy satisfactorios de la consistencia del suelo y del grado de acumulación de arcilla en el perfil. Wher ha interpretado que el índice inferior de plasticidad es la humedad sobre la cual el suelo está en peligro de ser enlodado al cultivar (los suelos se enlodan cuando están húmedos o mojados y son sometidos a un esfuerzo, entonces las partículas se orientan con una disminución en el volumen específico). Si el número de plasticidad es pequeño, indica la facilidad de labranza sin enlodamiento. Si este número es amplio, hay peligro considerable de enlodamiento del suelo, si es trabajado a una humedad por encima del límite inferior.

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6. ¿Qué fracción de suelo se usa para determinar los Límites Líquido, Plástico y de Contracción? ¿Porqué? Límite líquido: Se toman aproximadamente 200 g de la muestra de suelo obtenidos de acuerdo con la IRAM 10515 a través del tamiz IRAM 425 μm. Límite plástico: Se toma una porción de la pasta amasada, se hace rodar con la palma de la mano, o con una espátula, sobre la superficie indicada, dándole forma de pequeños cilindros que deben presentar fisuras o signos de desmenuzamiento al llegar a 3 mm de diámetro. Límite de contracción: En el estado semisólido, el proceso el decrecimiento de volumen del suelo es precisamente igual al valor de agua perdida por evaporación. Sin embargo, cuando el contenido de humedad llega a un cierto valor mínimo, la muestra deja de disminuir su volumen con la pérdida de humedad, pero el peso de la muestra continúa decreciendo. 7.

Describa los ensayos para la determinación del LL, LP y LC.

MÉTODOS DE ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO Se establecen las variantes siguientes: a) Procedimiento mecánico, según 3.5.1.1/3.5.2.5, que ofrece un resultado basado en la determinación de la línea de fluidez, con un mínimo de tres intentos. Este procedimiento se recomienda para determinaciones corrientes; b) Procedimiento acelerado (de un solo punto), según 3.6.11/3.6.2.3, que llega al resultado por cálculo, luego de una sola determinación. Este procedimiento se recomienda para determinaciones corrientes, con las salvedades impuestas en su procedimiento; c) Procedimiento de control, según3.7.1.1/3.7.2, que trata de eliminar la incidencia que tienen en los resultados el contenido inicial de humedad y el tiempo requerido para el ensayo. Este procedimiento se recomienda para casos de peritaje o para ensayos de investigación.

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MÉTODOS DE ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD Amasado Se toman aproximadamente 60 g de muestra obtenidos de acuerdo con la IRAM 10515 a través del tamiz IRAM 425 μm, se colocan en la cápsula, se añade agua para análisis poco apoco y se mezcla el conjunto con ayuda de la espátula hasta obtener una masa plástica y uniforme, exenta de grumos. Índice de plasticidad El índice de plasticidad (IP) se calcula mediante la fórmula siguiente: IP = LL – LP Esquema 1 IRAM 10501:2007 11 siendo: IP el índice de plasticidad, en por ciento; LL el límite líquido, en por ciento; LP el límite 8.

Describa el ensayo del cono para la determinación del Límite Líquido.

El Cono de Georgia Institute of Technology Experimentos para un ensayo simplificado de límite líquido condujo en 1951 al Georgia Instituto of Tecnología a encontrar un método de penetración. El penetró metro utilizado es el mostrado en la Fig.8, donde una penetración de 10 mm indica el límite líquido. La figura presenta el cono de caída de 80 gr. utilizado en Inglaterra:

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Determinación del Límite Líquido (ASTM D-4318 o D-423-66, BS 1377: 1975, Ensayo 2) Casagrande definió el límite líquido como el contenido de agua al cual un corte estándar de separación, practicado en la muestra de suelo remoldeado, de una cuchara ranuradora (ver figura 9(a)), se cerrará una distancia de 12.7 mm (1/2 pl.) a 25 golpes de la caída del vaso de límite líquido o copa de Casagrande,10.0 mm sobre una base de caucho rígido o Mi carta 221. La copa esférica, con radio interno de 54 mm, espesor de 2 mm y peso de 200 ± 20 gr, incluyendo el tacón. En suelos con arena o materia orgánica no puede usarse el ranurador y entonces se utiliza la espátula, usando el ranurador para verificar las dimensiones. No se aconseja utilizar el ranurador curvo con sección trapezoide porque genera una pérdida de adherencia al suelo. La evaporación en un ambiente seco durante el remoldeo y manipulación en la copa, incrementa el número de golpes rápidamente. 9.

Defina el Índice de Plasticidad.

El índice de plasticidad (IP) es el rango de humedades en el que el suelo tiene un comportamiento plástico. Por definición, es la diferencia entre el Límite líquido y el Límite plástico: El índice de plasticidad (IP) se calcula mediante la fórmula siguiente: IP = LL – LP siendo: IP el índice de plasticidad, en por ciento; LL el límite líquido, en por ciento; LP el límite plástico obtenido en por ciento. Según Atterberg, el Índice de Plasticidad, corresponde a un rango de contenido de humedad en el cual el suelo es plástico y fue el primero en sugerir que éste podía ser útil en la clasificación de suelos. Acorde al valor del índice de plasticidad, distinguió los siguientes materiales: Suelos friables o desmenuzables Suelos débilmente plásticos Suelos medianamente plásticos Suelos altamente plásticos

(IP < 1) (1 < IP < 7) (7 < IP < 15) (IP > 15)

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10.

Defina la consistencia relativa. Rango de valores y significado físico.

La consistencia de un suelo con características plásticas, depende del valor de su humedad natural y de la relación entre este valor y sus límites líquido y plástico. Si la humedad está por encima del valor del límite liquido la consistencia de este suelo es de líquido viscoso, mientras que tendrá una consistencia de solido plástico si la humedad se encuentra entre ambos limites, y una de solido frágil si dicha humedad se encuentra por debajo del límite plástico.  IL = W N - W P  IP  El estado o estado potencial de consistencia de un suelo natural puede ser establecido a través de una relación denominada Índice de Liquidez IL,  De esta relación se puede ver que si  0 < IL< 1  El suelo está en el intervalo plástico. Si  IL ≥ 1.0 Se llama consistencia relativa del suelo a la siguiente relación, que da un número que tiene alguna semejanza a la densidad relativa de los suelos no cohesivos. Un suelo con elevado LL, son suelos de alta compresibilidad, llevan tras el símbolo genérico la letra H (highcompressibility), teniéndose así los grupos MH, CH y OH. Un suelo con el IP elevado indica que es altamente plástico. Los suelos que tienen un comportamiento más plástico son aquellos que presentan mayor límite líquido y mayor índice de plasticidad, se encuentran dentro de estos suelos las Arcillas Inorgánicas de elevada Plasticidad CH.

11.

¿Qué indica un suelo con LL elevado? ¿Y con el Ip elevado?

Un suelo con LL elevado indica: que son suelos de alta compresibilidad, llevan tras el símbolo genérico la letra H, teniéndose así los grupos MH, CH y OH. Un suelo con IP elevado indica: que es altamente plástico. 12. ¿Qué suelos tienen un comportamiento más plástico, en función de los límites de Atterberg? Son los suelos que tienen en su simbología “H”.

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13.

¿Qué es un suelo “No plástico”? ¿Qué valores tienen el LL, LP e IP?

Un suelo no plástico, es cuando no es moldeable con el agua y no retiene bien el agua. IP = LL – LP

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IDENTIFICACIÓN Y SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS

1.

¿Cuál es el objeto de clasificar los suelos?

Establecer un lenguaje común y relacionar propiedades con determinados grupos de suelos. Se considera el suelo como material.

2.

¿Qué se entiende por sistemas de clasificación completos e

incompletos? 

clase a: suelos zonales o completos coincidentes con las regiones

bioclimáticas. 

clase b: suelos intrazona les, formados por la influencia particular del

medio: salinidad, hidromorfía, etc. 

clase c: suelos azonales o incompletos no relacionados con las

características o factores ambientales reinantes: suelos esqueléticos, aluviales y otros.

3.

Enuncie sistemas de clasificación de suelos incompletos

Suelos a zonales: corresponden a suelos inmaduros, que se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo por no haber actuado los factores edafogenticos durante el tiempo suficiente (aclimácicos), en los que los caracteres predominantes son los debidos al tipo de roca madre. Son los presentes por ejemplo sobre sedimentos recientes (alóctonos), desiertos, suelos helados. Escaso o nulo desarrollo y diferenciación de horizontes. 

Método de penetración estándar



Auscultación dinámica con cono tipo alemán



Granulometría

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4.

Describa la carta de plasticidad de Casagrande

La carta de plasticidad de Casagrande sirve para clasificar suelos de granos finos y orgánicos, que consiste en ubicarlos en un diagrama que relaciona el límite liquido con el índice de plasticidad, en este diagrama es conocido como la carta de Casagrande de los suelos cohesivos . 5.

Cite los ensayos necesarios para clasificar suelos según SUCS y HRB

Según HRB los suelos se clasifican en siete grupos mayores de a-1 al a-7 los suelos clasificados en los grupos a-1, a-2 y a-3 son materiales granulares donde 35% o menos de las partículas pasan por la criba n°200los suelos de lo9s que más del 35% pasan por la criba n°200 son clasificados en los grupos a-4, a-5, a-6, a-7 la mayoría

están

formados

por

materiales

tipo

limo

y

arcilla.

Según SUCS los suelos se clasifican en dos amplias categorías: de grano grueso que son de naturaleza tipo grava y arenosa con menos del 50% pasando por la malla n°200 y los suelos con grano fino con 50% o más pasando por la malla n°200 si f< 50% se trata de un suelo de grano grueso y si f>50% se trata de un suelo de grano fino.

6.

¿Qué diferencia existe entre identificar y clasificar un suelo?



Identificación de un suelo:

La identificación de un suelo se realiza en campo mediante observación directa de la textura, color y mediante manipuleo para determinar la plasticidad 

La clasificación de un suelo:

Se realiza mediante ensayos de granulometría y ensayos de límites de Atterberg, con lo datos obtenidos y mediante tablas de clasificación

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7.

¿Qué ensayos de identificación tacto-visual conoce?

Describa los

procedimientos.

El manipuleo para determinar la plasticidad Describa los siguientes suelos: a) Cl-ml: suelo arcilloso con limo de baja plasticidad b) Sw: arena bien graduada c) Gp-gm: grava mal graduada con limo d) Sp: arena bien graduada e) Ol: arcilla orgánica o limo orgánico f) A 1 b (0):

incluye suelos constituidos principalmente por arenas

gruesas, con o sin material fino bien graduado, que contiene buenas cualidades el suelo. g) A-2-4 (0): en estos subgrupos se incluyen los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y cuya fracción que pasa por el tamiz nº 40 tiene las características de los grupos a4, de suelos limosos. En estos subgrupos están incluidos los suelos compuestos por grava y arena gruesa con contenidos de limo o índices de plasticidad por encima de las limitaciones del grupo a-1, y los suelos compuestos por arena fina con una proporción de limo no plástico que excede la limitación del grupo a-3, son excelentes suelos. h) A-6 (10): el suelo típico de este grupo es un suelo arcillosos plástico, que normalmente tiene un 75% o más de material que pasa por el tamiz nº 200. También se incluyen en este grupo las mezclas de suelo fino arcilloso y hasta un 64% de gravas y arenas. Estos suelos, experimentan generalmente grandes cambios de volumen entre los estados seco y húmedo. i) A-7-5 (20): se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidad moderado en relación con el límite líquido y que pueden ser altamente compresibles, además de estar sujetos a importantes

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cambios de volumen,es un suelo de mala calidad, en condiciones medias de drenaje y compactación.