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Tema N° 2. Estructura de los suelos

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Tema N° 2 del programa de la asignatura Mecánica de Suelos perteneciente al pensum de Ingeniería Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA)

Tema N° 2 del programa de la asignatura Mecánica de Suelos perteneciente al pensum de Ingeniería Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA)

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  • 1. TEMA II: ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
  • 2.
    • DIFERENCIAR LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL SUELO.
    • CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS GRANULARES .
    OBJETIVOS: ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
    • CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE MINERALES ARCILLOSOS .
    • ESTABLECER DIFERENCIAS ENTRE LA ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES Y SUELOS COHESIVOS.
    • CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS COHESVOS .
  • 3. Produce una respuesta a los cambios exteriores ambientales, tales como cargas, agua, temperatura y otros. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
  • 4. ELEMENTO DE SUELO DIAGRAMA DE FASES ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
  • 5.
    • Minerales.
    • Materia Orgánica.
    • Productos de Meteorización.
    AGUA Aire, Metano ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
  • 6. EN GENERAL DEPENDE DE: ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
    • Tamaño de los Granos del Suelo.
    • Forma de los Granos del Suelo.
    • Composición Mineralógica .
    • Distribución de los Granos del Suelo.
  • 7. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura de los Suelos Granulares Estructura de los Suelos Cohesivos
  • 8. Estructura de los Suelos Granulares TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO
    • La variedad de tamaño es limitada, va desde fragmentos menores de 3¨ hasta partículas mayores a 0.075 mm (Bien gradado y Mal gradado).
    • Disposición influenciada por el peso de los granos.
    • Los suelos no cohesivos mayormente pueden ser encontrados en depósitos transportados en los que el viento y el agua ha removido los coloides y las arcillas.
  • 9. Estructura de los Suelos Granulares FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO
    • Prevalece la forma equidimensional
    • Las tres dimensiones de las partículas son de magnitud comparable.
    • Proviene de la meteorización.
    • (Acción de los agentes desintegradores).
    • Forma desde angulosa hasta redondeada.
    • - Forma Angulosa : Típica de arena y gravas residuales y arenas marinas.
    • - Forma Redondeada: Frecuente en las arenas y gravas de río y arenas eólicas.
    • Baja compresibilidad en condiciones estáticas y
    • Alta en condiciones dinámicas.
  • 10. Estructura de los Suelos Granulares DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
    • Estructuras Simples
    Condicionada por el tamaño y forma de los granos del suelo.
    • Estructuras en Panal
  • 11. Estructura de los Suelos Granulares
    • Estructuras Simples
    • (Suelta y Densa o bien arreglada).
    • Las fuerzas de gravedad se imponen sobre las fuerzas interparticulares.
    • El peso influye en la distribución.
    • Su comportamiento bajo cargas estáticas es bueno y ante cargas dinámicas depende de la densidad del suelo.
    ESTRUCTURA SIMPLE
  • 12. Estructura de los Suelos Granulares a) Arreglo ideal con partículas que varían de grandes a pequeños (distribución granulométrica bien gradada) b) Misma estructura de a) pero los tamaños pequeños han sido removidos (pobremente gradada) Suelos densos y Sueltos
  • 13. Estructura de los Suelos Granulares Arreglo (packing en Ingles) Arreglo cúbico Simple Arreglo Rómbico
  • 14. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Relación de Vacíos: Densidad: Grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, dejando espacios vacíos entre ellos en mayor o menor cantidad.
  • 15. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
    • Dr tiende a 0% en suelos sueltos
    • Dr tiende a 100% en suelos densos
    Se mide usando la Densidad Relativa (Dr):
  • 16. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Distribución granulométrica bien gradada Se tienen: Suelos Densos: Con mayor grado de acomodo entre sus partículas, mayor gama de tamaños, menor relación de vacíos y mayor compacidad. Suelos Sueltos: Con menor grado de acomodo entre sus partículas, uniformidad de tamaños, mayor relación de vacíos y menor compacidad. Distribución granulométrica mal gradada
  • 17. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Condición del Suelo Dr (%) Identificación del Terreno Muy Suelta 0 - 20% Fácilmente removida con el dedo pulgar o el puño. Suelta 20% – 40% Menor facilidad para remover con el puño, fácilmente paleada. Medianamente compacta 40% – 70% Paleada con dificultad. Compacta 70% – 90% Requiere aflojamiento con pico para paleo a mano. Muy compacta 90% – 100% Requiere de explosivos o de equipos pesados para aflojar.
  • 18. Estructura de los Suelos Granulares
    • Estructuras en Panal:
    • Pequeños granos redondeados depositados en aguas tranquilas que forman arcos imperfectos, con pocos puntos de contacto.
    • Fuerza de gravedad e interparticulares en el mismo orden.
    • Gran cantidad de vacíos.
    • Soportan bajas cargas estáticas y fallan violentamente bajo dinámicas.
    ESTRUCTURA EN PANAL
  • 19. Estructura de los Suelos Granulares COMPOSICION MINERALOGICA
    • Minerales predominantes: Silicatos , principalmente feldespatos de potasio, sodio o calcio, olivino serpentina, óxidos (magnetita, corindón), Carbonatos (calcita, dolomía) y Sulfatos (anhidrita y yeso).
    La composición mineralógica no es determinante
  • 20. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura de los Suelos Granulares Estructura de los Suelos Cohesivos
  • 21. EN GENERAL DEPENDE DE: ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
    • Tamaño de los Granos del Suelo.
    • Forma de los Granos del Suelo.
    • Composición Mineralógica .
    • Distribución de los Granos del Suelo.
  • 22. Estructura de los Suelos Cohesivos La macroestructura de los depósitos de suelo fino (estratigrafía) tiene gran influencia en la ingeniería práctica; la microestructura es más importante para comprender el comportamiento del suelo.
  • 23. Estructura de los Suelos Cohesivos TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO
    • Partículas menores de 0,002 milímetros.
    • Son muy livianos y dominan las fuerzas superficiales.
  • 24. Estructura de los Suelos Cohesivos FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO
    • Prevalece la forma laminar y tubular.
    • En estos materiales la influencia de la forma es muy importante.
    • La relación área volumen es grande.
    • Alta actividad superficial (Adhesión de agua y la atracción entre las partículas).
    • Alta compresibilidad bajo cargas estáticas y baja en cargas dinámicas.
    • Son Hidrófilos (atraen al agua).
    As = Superficie / Volumen
  • 25. Estructura de los Suelos Cohesivos DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
    • Estructuras Dispersas
    • Estructuras Floculadas
    • Estructuras Panaloides
    La distribución de los Granos de Suelos Finos disponen:
  • 26. Estructura de los Suelos Cohesivos ESTRUCTURA DISPERSA ESTRUCTURA PANALOIDE Ejemplo de Estructuras de suelos Cohesivos: ESTRUCTURA FLOCULADA
  • 27. Estructura de los Suelos Cohesivos
    • Estructuras Dispersas:
    • Las partículas tienen igual carga y se repelen.
    • Forman estructuras impermeables y densas (e baja).
    • Pueden haber granos redondeados produciendo alteraciones locales.
    ESTRUCTURA DISPERSA
  • 28. Estructura de los Suelos Cohesivos
    • Estructuras Floculadas:
    • Un electrolito altera las cargas de las partículas y se forman flóculos.
    • Fuerte adherencia en los puntos de unión.
    • Alta porosidad y relación de vacíos.
    • Muy compresibles bajo cargas estáticas y resistentes a cargas dinámicas.
    • Es una estructura panaloide compuesta.
    ESTRUCTURA FLOCULADA
  • 29. Estructura de los Suelos Cohesivos
    • Estructuras Panaloides:
    • Típica de grano fino por sedimentación en un medio continuo. Normalmente agua.
    • Las partículas se adhieren unas a otras formando un conjunto a modo de panal.
    • Gran cantidad de vacíos.
    ESTRUCTURA PANALOIDE
  • 30. Estructura de los Suelos Cohesivos DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO Determinada por:
    • Enlaces de Hidrogeno
    • Enlaces Iónicos
    • Enlaces de Van Der Waals
    • Minerales arcillosos:
    • Fuerzas interparticulares:
    • Caolinitas
    • Montmorilonitas
    • Ilitas
  • 31. Estructura de los Suelos Cohesivos COMPOSICION MINERALOGICA
    • Los agentes de descomposición actúan sobre las rocas para producir arcilla, que están constituidas básicamente por silicatos de
    • Aluminio hidratados, y en menor proporción silicatos de magnesio y hierro.
    La constitución mineralógica es determinante en su comportamiento Agentes de Descomposición Silicatos de Aluminio hidratados, y en menor proporción Silicatos de Magnesio y Hierro.
  • 32. Estructura de los Suelos Cohesivos
    • Minerales Arcillosos : Son el producto de la descomposición química de las rocas por hidratación de sus componentes menos estables. Su tamaño es menor a 2 micras, llegando hasta partículas
    • Coloidales. Su masa se vuelve plástica al mezclarse con el agua.
    • Su estructura es cristalina y complicada, sus átomos se disponen en forma laminar.
    • Tipo de láminas presentes en los Minerales Arcillosos:
    • Silícicas
    • - Alumínicas
  • 33. Estructura de los Suelos Cohesivos Formadas por 1 átomo de silicio y 4 de oxígeno, arregladas en forma de tetraedro. Los tetraedros se unen indefinidamente compartiendo un átomo de oxígeno constituyendo una retícula laminar.
    • LAMINAS SILÍCICAS:
  • 34. Estructura de los Suelos Cohesivos
    • LAMINAS ALUMÍNICAS:
    Formadas por 1 átomo de aluminio y 6 de oxígeno y/o hidroxilos, arregladas en forma de octaedro. Estos se agrupan indefinidamente compartiendo un átomo de oxígeno y constituyen así una retícula laminar.
  • 35. Estructura de los Suelos Cohesivos
    • GRUPO DE MINERALES ARCILLOSOS
    De acuerdo al arreglo reticular se clasifica en:
    • Caolinítas
    • Montmorilonítas
    • Ilítas
  • 36. Estructura de los Suelos Cohesivos Formadas por una lámina silícica y una alumínica superpuestas indefinidamente. La unión es firme y no permite la penetración de moléculas de agua. Son usadas en la fabricación de porcelana. La caolinita es el mineral arcilloso menos activo. La unión es firme, siendo la actividad superficial pequeña en lo referente al agua
    • CAOLINÍTAS :
  • 37. Estructura de los Suelos Cohesivos
    • MONTMORILONÍTAS :
    Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas superpuestas indefinidamente. La unión entre retículas es muy débil y las moléculas de agua se introducen a la estructura con facilidad. Usadas en la estabilización de excavaciones. Ejemplo: Lodo Bentonítico. Son un grupo muy activo que por su afinidad con el agua tienen poderes de hinchamiento o expansión grande.
  • 38. Estructura de los Suelos Cohesivos Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas que se superponen indefinidamente y que tienden a formas grupos por la presencia de iones de potasio, reduciéndose así el área expuesta al agua. Usadas en la confección de agregados livianos. Su expansibilidad es mayor que las Caolinitas y menor que las Montmorilonitas.
    • ILÍTAS :
  • 39. Estructura de los Suelos Cohesivos MONTMORILONÍTA   CAOLINÍTA
  • 40. ESTRUCTURAS COMPUESTAS Armazón de granos redondeados sin cohesión que se mantienen unidos por un Agente Cementante. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
  • 41. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Agentes Cementantes:
    • Arcilla.
    • Carbonatos.
    • Oxido de Calcio.
    • Sílice Coloidal.
  • 42. Estructura de los Suelos Granulares ESTRUCTURA SIMPLE ESTRUCTURA EN PANAL Ejemplo de Estructura de suelos Granulares:
  • 43. Estructura de los Suelos Cohesivos ESTRUCTURA DISPERSA ESTRUCTURA PANALOIDE Ejemplo de Estructura de suelos Cohesivos: ESTRUCTURA FLOCULADA
  • 44. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura Matriz Estructura Unión de Puntos Estructura Unión Total TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS
  • 45. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS
    • Estructura Matriz
    • Estructura de Unión de Puntos
    • Estructura de Unión Total
  • 46. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura Matriz: - Volumen cementante mayor que el de granos. - Si el cementante es arcilla adquiere sus propiedades físicas.
  • 47. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura de Unión de Puntos: - Material cementante concentrado en puntos de contacto. - Son rígidas, incompresibles y resistentes a choque y vibración. - El cementante puede ser ablandado por el agua.
  • 48. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura de Unión Total:
    • Los granos redondeados se tocan unos con otros y el material cementante
    • está dentro de los poros del suelo.
    - Se depositan primero los granos y después el cementante.
    • Tiene baja relación de vacíos, son rígidos e incompresibles y no son ablandados por el agua.

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