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Sesión  3 suelos finos
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Sesión 3 suelos finos

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  1. SESION III:SUELOSFINOS
  2. SUELOS LIMO ARCILLOSOSEl limo es inestable. Difícil de compactar,fácilmente erosionable y sujeto al fenómenode tubificación.La arcilla tiene adherencia, consistencia ocohesión que varía con la humedad.Características asociadas a la físico-químicade la partícula, mineralogía, capacidad deintercambio iónico (fuerzas de atracción yrepulsión moleular).
  3. Las partículas que no puedan identificarseindividualmente se denominan partículas finas
  4. IDENTIFICACION DE SUELOS LIMOARCILLOSOSEN EL CAMPO CON EL MATERIAL QUE PASA LA MALLA No. 40:A. Dilatancia (Reacción a la agitación)B. Resistencia en estado seco (a la disgregación)C. Tenacidad (consistencia cerca del límite plástico)
  5. A. Dilatancia (Reacción a la agitación)• Se prepara una pastilla de suelo húmedo.• Colóquese la pastilla en la mano.• Agítese golpeando varias veces.• El limo en que la superficie de la pastilla, adquiere una consistencia brillante debido a la expulsión del agua.• Las arenas limpias dan la reacción más rápida.• Las arcillas no presenta reacción.
  6. Ensayo de dilatancia Se evalúa la velocidad de aparición de agua en lasuperficie de la mezcla, al sacudir la palma de la mano (nula, muy lenta, lenta, rápida).
  7. B. Resistencia en Estado Seco (a la disgregación). • Se prepara una pastilla de suelo húmedo. • Se deja secar la pastilla al sol, luego midiendo su resistencia, desmoronándola con los dedos. • La resistencia (en estado seco) aumenta con la plasticidad (presencia de arcilla). • Una elevada resistencia es una arcilla CH. • Un limo posee una resistencia muy ligera. • Las arenas finas limosas tienen resistencia ligera.
  8. Ensayo de Resistencia en Estado Seco
  9. Se evalúa la resistencia ante la presión de los dedos, deuna muestra seca al aire (nula, ligera, media, alta, muy alta)
  10. C. Tenacidad (consistencia cerca del L.P.)• Formar con una masilla de suelo un cilindro de aproximadamente 3 mm. de diámetro.• Con el amasado la humedad se reduce y la muestra adquiere una consistencia dura.• Cuanto más tenaz es el rollito y cuanto más duros son los trozos al desmoronarse, mayor es el contenido de arcilla.
  11. Ensayo de TenacidadSe evalúa la consistencia del suelo con humedadcercana al límite plástico (nula, ligera, media, alta)
  12. CONTRACCION DE ARCILLAS
  13. CAMBIOS VOLUMETRICOS Y LIMITE DE CONTRACCION L.L. ARCILLA DE BAGUACON VARIACION (“CONTRACTIVO”) VOLUMETRICA L.P. ARCILLA DE TALARA (“EXPANSIVO”) L.C.SIN VARIACIONVOLUMETRICA A. ORDOÑEZ, 1999
  14. DEPOSITOS DE ARCILLASSuelos de comportamiento variable, generalmentecompresibles y de baja capacidad de soporte.Resistencia : variable, bajaCohesión : variableFricción, φ’ : nulaPeso unitario : 1.6 a 1.8 ton/m2Compresibilidad : variable, altaCapacidad de soporte : 0.5 a 2.0 kg/cm2Módulo elástico : 10 a 150 kg/cm2Suelos pueden ser malos como cimentación.Necesidad de ensayos de consolidación.Cimentación con zapatas conectadas o losas.Estructuras deben transmitir bajas presiones.
  15. Investigaciones Geotécnicas•Caracterización Física: Granulometría, Indices deConsistencia, Humedad Natural, Gravedad Específica.•Calicatas y Sondajes con posteadora manual.•Perforación “wash boring” o rotatoria (arcillas duras)•Ensayos de consolidación.•Ensayo de compresión simple ó triaxial UU.•Ensayos de Penetración Standard (no recomendable).•Ensayos de Penetración Estática o veleta (arcillas blandas).
  16. ENSAYO DE PENETRACION CUASI-ESTATICA DE SUELOS CON CONO Y CONO DE FRICCION
  17. 1. ALCANCES• DETERMINACION “IN SITU” DE LA RESISTENCIA POR PUNTA Y POR FRICCIÓN LATERAL, ASTM D 3441• USO DEL CONO HOLANDES MECANICO O ELECTRICO Y EL PIEZOCONO• EN ARCILLAS BLANDAS Y ARENAS FINAS ES POSIBLE REALIZAR ENSAYOS HASTA PROFUNDIDADES DE 40m.
  18. 2. TIPOS DE CONO• CONO MECANICO EL DENOMINADO CONO HOLANDES• CONO ELECTRICO DE FRICCION UTILIZA UNA DELDA DE CARGA PARA MEDIR LAS FUERZAS• PIEZOCONO ELECTRICO UTILIZA UN DISCO POROSO PARA MEDIR LA PRESION DE POROS
  19. FIG. 1 CONO HOLANDES MECANICO
  20. FIG. 2 CONO ELECTRICO
  21. FIG. 3 PIEZOCONO ELECTRICO
  22. 3. DEFINICIONES IMPORTANTES• RESISTENCIA CONICA qc: LA FUERZA VERTICAL ENTRE LA PROYECCION DEL ÁREA DEL CONO• RESISTENCIA POR FRICCIÓN fs: LA FUERZA VERTICAL APLICADA AL MANGO DIVIDIDO POR EL ÁREA DE LA SUPERFICIE.• RELACION DE FRICCIÓN Rf: fs/qc EXPRESADA EN PORCENTAJE.
  23. 4. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO• APLICAR UNA FUERZA VERTICAL AL CONO Y A LAS BARRAS EXTERNAS DE EXTENSION HASTA LA PROFUNDIDAD DE ENSAYO.• APLICAR Y MEDIR LA FUERZA VERTICAL PERMANENTE A LA PUNTA CONICA A TRAVES DE LAS BARRAS INTERNAS.
  24. Continuación...• MANTENER UNA VELOCIDAD DE PENETRACION CONICA DE 1 A 2 cm/seg.• ES POSIBLE MEDIR LAS PRESIONES DE PORO GENERADAS EN LA PUNTA DURANTE LA PENETRACION (PIEZOCONO).
  25. Continuación...• EN CONOS CON MANGOS DE FRICCIÓN APLICAR Y MEDIR LA FUERZA VERTICAL.• APLICAR UNA FUERZA VERTICAL AL CONO Y A LAS BARRAS EXTERNAS A LA SIGUIENTE PROFUNDIDAD DE ENSAYO.
  26. FIG. 4PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
  27. FIG. 5RESULTADOSEN SUELOS
  28. FIG. 6 RESULTADOS EN SUELOS
  29. 5. CORRELACIONES PARA ARCILLAS BLANDAS • El valor qc es utilizado directamente en análisis y diseño. • su es obtenido a partir de (Bowles, 97): su = (qc-po)/Nk donde: po : presión de “tapada”, γz Nk : 13 + 5.5 IP/50 (+/- 2)
  30. 6. CORRELACIONES PARA ARENAS• Densidad Relativa, DR para depósitos de arenas n.c. (Ko=0.45) y o.c. (Bowles, 1997): DR = 1/2.38 ln[ q /(248 σ , 0.55 )] c ho qc, σ , en kPa ho
  31. ENSAYO DE VELETA
  32. qult COMPRESION SIMPLE NO CONFINADA c = qult/2 º qult : Presión Vertical Máxima c : Cohesión o resistencia no drenada
  33. EQUIPOTRIAXIAL
  34. Ensayo de Compresión Triaxial No Consolidado No Drenado TX- UU
  35. ENSAYO TRIAXIAL UU
  36. TRIAXIAL UU
  37. Ensayo Triaxial UU(no consolidado- no drenado)
  38. Ensayo de Compresión Triaxial Consolidado No Drenado conMedición de Presión de Poros
  39. ENSAYO CONSOLIDADO NO DRENADO
  40. INFLUENCIA DE LAPRE-CONSOLIDACION EN ENSAYOS TX-CU
  41. ENSAYO DE CONSOLIDACION ASTM D-2435CONSOLIDOMETRO UNI
  42. deform óm etro pesa corrediza parte superior de carga a). P O R TIC O D E C O N S O LID A C IO Npesos TIP O P LA TA FO R M A D E B A LA N ZA celda de consolidación plataform a pórtico gata SISTEMA DE CARGA DEL CONSOLIDOMETRO polea sin fricción cable contrapeso de viga b). P O R TIC O D E C O N S O LID A C IO N T IP O C A S A G R A N D E deform ación cruceta S uperficie fija celda de consolidación apoyo
  43. CURVA TIPICA DE CONSOLIDACION 8.88 ∆h=∆e/(1+eo).H∆e 8.75RELACION DE VACIOS (e) 8.78 σo 8.65 σo=presión inicial σf eo=relación de vacíos inicial σf=presión inicial + presión transmitida 8.68 ∆e=Variación de relación de vacíos H=espesor del estrato de arcilla 8.55 ∆h=asentamiento del estrato 8.1 1 18 CARGA ( kg/cm2)
  44. TIPOS DE ARCILLASe1.5 Arcilla Blanda Normalmente Consolidada1.0 Arcilla Pre-consolidada Arcilla Dura Sobreconsolidada0.5 Log p
  45. Arcilla Pre-consolidada e1.5 p´c : Presión de Pre-consolidación1.00.5 p´c Log p
  46. PREDICCION DE LAS PRESIONES DE POROUtilizar parámetros no drenados conducena determinación de valores de FS bajos o conservadores. En grandes obras se recomiendan utilizarparámetros drenados y medir o predecir los valores de las presiones de poro.
  47. PARAMETROS DE PRESION DE POROS A y B [ ] ∆u = B∆σ3 + AB(∆σ1-∆σ3) = B∆σ3 + A(∆σ1-∆σ3) Donde: A = AB Skempton 1954
  48. VALORES DE BPara suelos saturados : B=1Para suelos secos : B=0
  49. Relación entre B y Grado de Saturación
  50. Factores que influyen en A1. Estado de Esfuerzos de Consolidación inicial (isotrópico o anisotrópico)2. Historia de esfuerzos (grado de pre- consolidación)3. Proporción del esfuerzo de falla aplicado (deformación de la muestra)4. Tipo de cambio de esfuerzos (carga o descarga)
  51. Parámetro BCon la variación del esfuerzo principal mayor sepuede obtener una coeficiente global: B = (∆uo + ∆u1)/∆σ1 = B [ 1 - (1 - A)(1 - ∆σ3/∆σ1)]Donde B se obtiene con una deformación lateralunitaria constante, manteniendo la misma relaciónσ3/σ1, pues σ1 y σ3 se incrementan en formasimultánea.
  52. PRESION DE POROS FINAL DE LA CONSTRUCCIONLa construcción de terraplenes de gran tamañosuele ser de gran duración, es probable que sepresenten una disipación de presión de poros. u = uo + ∆u = uo + B ∆σ1 uo : presión de poros inicial ∆u : variación de u debido a un cambio del esfuerzo principal mayor ∆σ1
  53. Utilizando: ru = u/γh ⇒ ru = uo/γh + B ∆σ1/γhSin embargo: ∆σ1 = γhEntonces: ru = uo/γh + BSi: uo = 0 (%Sr < OCH) ⇒ ru = B

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