CUESTIONARIO DE MECÁNICA DE SUELOS II

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA

ESCUELA ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL

CUESTIONARIO DE MECÁNICA DE SUELOS II


CURSO: MECÁNICA DE SUELOS II
DOCENTE: IVAN PEHOVAZ
CICLO: SEXTO CICLO
INTEGRANTES:
ALVAREZ ROSALES VLADIMIR
DEL CASTILLO ALARCÓN MARCO
HUAMAN LOPEZ BERNARDO
LAURENTE ROMERO PAUL
NIÑO PAZOS BRIGITTE
OSORIO QUINTE DENYS
SOLANO HUACHACA JORDI





Lima, 08 de septiembre 2017
"Año del buen servicio al ciudadano"
CUESTIONARIO
PROPIEDADES ÍNDICE

¿Como se modela el suelo para su estudio?
Masa de piedra triturada, grava, arena, etc. Mayormente compuesta de partículas individuales.

¿Qué se entiende por agregado?
Material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada o escoria, empleado con un medio cementante para formar concreto o mortero hidráulico.

¿Qué se entiende por partícula?
Es la parte granular de los suelos la cual podemos encontrar de formas y tamaños muy variados.

¿Qué tamaño de partículas se encuentra en los suelos?
En lo q respecta a las gravas las partículas tiene un tamaño de 8 y 10 cm y 2mm. Las arenas tienen un tamaño de entre 2 y 0.060 mm. Los limos sus partículas están comprendidas entre 0.060 y 0.002 mm. Y en las arcillas sus partículas tienen tamaño inferior a los limos (0.002 mm).

¿Se relacionan la forma de partículas con el tamaño?
Se tiene formas angulosas, redondeadas, perfiladas, semi angulosas, semi perfiladas y los tamaños son diversos pues con eso podemos describir las diversas propiedades del suelo: su estado y su consistencia.

Qué se entiende por estructura del suelo?
La estructura es el resultado de la granulometría de los diversos estratos que la componen y del modo como se halla el suelo produce una estructura vertical a la cual se le hace el estudio (perfil estratigráfico).

Qué diferencia de comportamientos existe entre los suelos finos y gruesos? Justifique.
Los suelos finos forman agrupaciones compactas y bien uniformizadas pues su compactación y su consistencia son mayores a las de los suelos gruesos , en cambio los suelos gruesos adoptan formas vaporosas con grandes volúmenes de vacíos .

Qué se entiende por textura en un suelo?
La textura indica el contenido relativo de partículas de diferente tamaño, como la arena, el limo y la arcilla, en el suelo. La textura tiene que ver con la facilidad con que se puede trabajar el suelo, la cantidad de agua y aire que retiene y la velocidad con que el agua penetra en el suelo y lo atraviesa.



Cuáles son las principales propiedades índice? Defínalas.

PROPIEDADES ÍNDICES
SIMBOLO
DEFINICION
Peso unitario natural
γ t
W t / V t
Peso específico
γ s
W s / V s
Porosidad
n
Vv / V t
Indice de vacíos
e
Vv /Vs
Grado de saturación ( %)
Sr
V w / Vv
Indice de Densidad o Densidad Relativa
D.R.
( emáx- e ) / ( emáx- emín) γdmax(γd-dmin)/γd(γdmax- γdmin)



Cuáles son las propiedades índice qué se determinan en laboratorio por medio de ensayos? Describa los respectivos ensayos.

PROPIEDADES ÍNDICES
SIMBOLO
DEFINICION
Humedad ( % )
ω
Ww /Ws
Gravedad específica
Gs
γ s / γw
Peso unitario seco
γd
W s / V t








Deduzca todas las propiedades índice partiendo de los datos de laboratorio.
Las propiedades índice que se determinan en laboratorio a través de los ensayos son: ω, GS, y d, los restantes γt, γs, n, e, Sr, Dr son calculados a partir de estos con datos sacados de laboratorio.

Relacione las distintas magnitudes definidas entre sí.
RELACIONES VOLUMÉTRICAS
Relación de vacíos
e=VVVS
Dónde:
e : Relación de vacíos
VV : Volumen de vacíos
Vs : Volumen de sólidos

Rango:
0 < e < 8
Valores característicos:
Arenas muy compactas con finos: e = 0,25
Arcillas altamente compresibles: e = 15
Porosidad

n(%)=VVVtx100
Dónde:
n : Porosidad (en porcentaje)
Vv : Volumen de vacíos
Vt : Volumen total
Rango:
0 < n < 100
Algunos valores característicos:
Arenas: n = 25 % a 50 %
Arcillas: n = 30 % a 90 %

Grado de saturación

Sr(%)=VwVvx100

Dónde:
Sr : Grado de saturación (en %)
Vw: Volumen de agua
Vv : Volumen de vacíos
Rango:
0 % = Sr = 100 %
Algunos valores característicos:
Suelo seco: Sr = 0 %
Suelo húmedo: 0 % < Sr < 100 %
Suelo saturado: Sr = 100 %

RELACIONES GRAVIMETRICAS
Humedad
w(%)=wwwsx100

Dónde:
w : Humedad en porcentaje
Ww: Peso de agua
Ws : Peso de sólidos
Rango:
0 % = w
Algunos valores característicos:
Arenas: w = 12 % a 36 % (Sr = 100 %)
Arcillas: w = 12 % a 325 % (Sr = 100 %)

Peso unitario total humedo

Yt=wtvt



Donde :
Yt: Peso unitario total
Wt: Peso total
Vt : Volumen total
Depende de:
Peso de los granos individuales
Cantidad total de partículas presentes (función de e)
Cantidad de agua existente en los vacíos (función de w)
Características:
0 % < Sr < 100 %
Peso unitario seco


Yd=wsvt
Donde:
Yd: Peso unitario seco
Ws: Peso de sólidos
Vt : Volumen total
Características:
Sr = 0 %
Ww = 0
Vv = Vg

Gravedad especifica de los solidos

Gs=wsvsxYo

Dónde:
Gs : Gravedad específica
Ys : Peso específico de los sólidos
Yo : Peso específico del agua

Algunos valores característicos:

Arenas: Gs = 2,65
Arcillas: Gs = 2,7 a 2,9
Suelos con materia orgánica: Gs < 2,65

Peso unitario saturado

Ysat=ws+ wwvt

Ysat: Peso unitario saturado
Ws: Peso de sólidos
Ww: Peso del agua
Vt : Volumen total

Características:
Sr = 100 %
Vg = 0
Vv = Vw

Qué propiedades índice dependen de la estructura del suelo?
PESO ESPECIFICO
Ys
Ws/Vs
HUMEDAD (%)
ω
Ww/WS
INDICE DE VACIOS
e
VV/VS
PESO UNITARIO SECO
Yd
WS/Vt

Ordene de mayor a menor los distintos pesos específicos de los suelos
TIPO DE SUELO
Y(tn/m3)
Limo firme
2,00
Arena compacta
1,9
limo
1,9
Arcilla arenosa firme
1,9
Arena semi-compacta
1,8
Limo blando
1,8
Arcilla media
1,8
Arena suelta
1,7
Arcilla blando
1,7



Dé rangos de valores de la relación de vacíos, la porosidad, pesos específicos y humedades de los principales tipos de suelos.
Se encontraron los valores de los siguientes tipos de suelos, cabe resaltar que variar de acuerdo a sus propiedades índices.

Construya una tabla con valores típicos de las relaciones de vacíos máximas y mínimas en suelos granulares. Calcule la Densidad relativa o Índice de densidades para cada uno de los seleccionados. Relacione los resultados con el estado físico del suelo de poco denso a muy denso
Los rangos de valores de relación de vacíos y porosidad que se encuentran comúnmente en los suelos granulares dependen de la organización de las partículas en el esqueleto del suelo.


El conocimiento de la relación de vacíos proporciona una información suficiente para establecer si el suelo se encuentra en su estado ¨suelto o denso¨. Esta información puede obtenerse sólo si la relación de vacíos e ¨in situ¨ se compara con la relación de vacíos máxima y mínima emax y emin , que pueden obtenerse con ese suelo. Esa relación se expresa como Densidad Relativa Dr del depósito de suelo, la cual se define como:
Dr=emáx- eemáx-emín

Esta ecuación indica que 0 Dr 1. Valores bajos de Dr indican que el suelo natural se encuentra en estado ¨suelto¨, en tanto que los valores altos indican que el suelo está en estado ¨denso¨.



Defina el equivalente de arena de un suelo. Qué indica?
Prueba de laboratorio que se define como el cociente multiplicado por 100 de la altura de la parte arenosa sedimentaria y de la altura total de finos floculados depositados en dicha probeta en el laboratorio.
Se necesitan dos muestras de unos 120 grs cada una que pase por el tamiz #4, las operaciones se realizarán con diferencia de 2 -3 minutos.
Cada una de estas muestras se sitúa en una probeta en la cual previamente hemos añadido solución desfloculante. Posteriormente, se realizan distintos procedimientos hasta obtener las partículas más finas en el nivel más superficial.
Después dejamos reposar cada probeta 20 minutos y medimos en cada una la altura con respecto a la base de la misma a la que llegan los finos y también la altura a la que llegan los gruesos. Entonces así podemos obtener el valor del equivalente de arena, y dividimos para cada probeta la altura de los gruesos entre la altura de los finos y lo multiplicamos por 100.

Esta prueba tiene como objetivo principal el determinar la calidad que tiene un suelo que se va emplear en las capas de un pavimento, esta calidad es desde el punto de vista de su contenido de finos indeseables de naturaleza plástica.
Este método cuantifica el volumen total de material no plástico deseable en la muestra, fracción gruesa, denominando su proporción volumétrica como equivalente de arena.

Describa distintos métodos para la determinación de la humedad y pesos específicos "in situ".
Método del cono de arena
Es el método más utilizado, representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas #10 y #35.

Método con densímetro nuclear
La determinación de la densidad total o húmeda a través de este método, está basada en la interacción de los rayo gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las orbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente emisora, sobre, dentro o adyacente al material a medir.

Método del densímetro de membrana
Aplicable a suelos donde predomina la grava media y gruesa. Una vez nivelada la superficie se coloca un anillo metálico de diámetro aproximado de 2 metros y se procede a excavar el material que encierra el anillo en una profundidad de 30 cm.
Una vez removido el material, se coloca una membrana plástica que se adapta perfectamente al interior del anillo y al fondo de la grava. Esta membrana se llena con agua, registrando el volumen que llena la cavidad y que corresponderá al volumen de material extraído.

GRANULOMETRÍA

Qué representa la granulometría de un suelo?
Representa la distribución de los distintos tamaños de partículas que constituyen la muestra de un suelo.

Cómo debe ser una muestra para la ejecución de un ensayo granulométrico?
Es necesario que las partículas no estén artificialmente aglutinadas.
Las partículas a medir deben separarse fácilmente entre sí.
Si las muestras tienen amplio rango granulométrico y contenido de material arcilloso es conveniente que se entreguen en preparados homogeneizados en forma de un fango húmedo y denso para evitar la formación de barquillos de desecación.
Las muestras deben ser secadas completamente en el aire (o en el horno a una temperatura no mayor de 38 °C (100 °F)). Los grumos o terrones deben ser entonces disgregados completamente en el mortero con un pisón forrado en caucho.

Describa tipos de ensayos granulométricos y la aplicación de cada uno de ellos.
Método Mecánico o por Tamizado:
Generalmente para las partículas Gruesas. Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices.
Los equipos a utilizar son:
-Tamices (3", 2 ½", 2", 1 ½", 1", ¾", ½", 3/5", ¼", No 4, No 10, No 40, No 60, No 100, No200)
- Balanza con capacidad de 20Kg
- Horno eléctrico (temperatura 105 ± 5)
- Bandejas, agitador de vidrio, brochas de cerda y un vaso precipitado.



Método del Sifoneado:
Generalmente para partículas finas. Tiene como objetivo principal determinar cuantitativamente, los % de las partículas de limo, arcilla y coloides de un suelo.
Los equipos a utilizar son:
Balanza con sensibilidad de 0.01gr.
Dispersador eléctrico
Cilindros graduados
Juego de tamices desde No 10 al No 200
Vaso Precipitado de 1000ml
Frasco Lavador de 1000ml
Disco metálico
Sifón
Agentes dispersantes

Método del Hidrómetro:
Generalemnte para partículas finas. Permite determinar el rango de diámetros correspondientes a las partículas que se sedimentan en un instante dado.
Los equipos a utilizar son:
Hidrómetro 152-H.
Balanza con sensibilidad de 0.01gr.
Dispersador eléctrico
Cilindros graduados
Juego de tamices desde No 10 al No 200
Vaso Precipitado de 1000ml
Frasco Lavador de 1000ml
Disco metálico
Termómetro
Agentes dispersante

Qué datos obtiene de una curva granulométrica? Justifique el uso de los coeficientes de Uniformidad y Curvatura.
De la curva granulométrica podemos obtener el tipo del suelo con el que estamos trabajando así también como su tamaño y si ha sido correctamente o mal gradado. Por lo que a partir de esta curva podemos saber si estamos frente a un suelo grueso o suelo fino.

El coeficiente de uniformidad (Cu) nos determina la variación del tamaño del suelo.

Cu = D60D10

El coeficiente de curvatura (Cc) nos determina los límites entre los materiales.

Cc = D302D60 x D10


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.
En geología, este análisis granulométrico permite diferenciar diversas clases de materiales independientemente de su naturaleza química.

Qué diferencias fundamentales hay entre una grava y una arena?
Gravas ( >2mm)
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.

Arenas ( entre 0.06 y 2mm)
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 2mm)
-Partículas visibles.
-En general no plásticas.
-Los terrones 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 0.06mm)
-Partículas invisibles.
-En general, algo plásticos.
-Los terrones 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.

Qué diferencias fundamentales hay entre un limo y una arcilla?
Limo ( entre 0.002 y 0.06mm)
-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.

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.

PLASTICIDAD

Que se entiende por plasticidad del suelo?
Se puede definir la plasticidad como la propiedad de un suelo por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.

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.

Es una propiedad de masa o de superficie?
Defina los estados de consistencia de un suelo y los límites enunciados por Atterberg.
Los límites de Atterberg son constantes del suelo? Dependen de su estructura?
Qué fracción de suelo se usa para determinar los Límites Líquido, Plástico y de Contracción? Porqué?
Describa los ensayos para la determinación del LL, LP Y LC.
Describa el ensayo del cono para la determinación del Límite Líquido.
Defina Índice de Plasticidad.
Índice de plasticidad es la diferencia entre el limite liquido y el limite plásticos. Este límite indica el margen de contenidos de agua en que es trabajable una arcilla y se dice que una arcilla es " más plástica " que otra si tiene un índice de plasticidad superior.

Defina el Índice de Liquidez o fluidez. Rango de valores y significado físico.
Índice de fluidez, también conocido como índice líquido, define la consistencia de un suelo.
La siguiente grafica indica la relación existente entre el índice de fluidez y la consistencia de un suelo, así como su comportamiento al ser manipulado.
La consistencia del suelo arcilloso varía desde dura, hasta fluida, dependiendo del contenido de humedad. Cuando el índice liquido es muy reducido, se incrementaría la consistencia y se hace difícil la penetración del suelo por medio de instrumentos. Cuando el índice de fluidez es menor igual a cero, significa que WN es menor igual al límite plástico . Por el contrario, cuando WN aumenta mucho, el índice de fluidez es menor 1 las arcillas s comportan como un líquido viscoso.

IDENTIFICACIÓN Y SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS
¿Cuál es el objeto de clasificar los suelos?
El objetivo es relacionar características y propiedades entre los suelos.

¿Qué se entiende por sistemas de clasificación completos e incompletos?
Clase A: Suelos zonales o completos coincidentes con las regionesbioclimáticas.
Clase B: Suelos intrazonales, 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: suelosesqueléticos, aluviales y otros.
¿Enuncie sistemas de clasificación de suelos incompletos?
Suelos azonales: 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 dehorizontes.
Método de penetración estándar
Ausculatción dinámica con cono tipo alemán
Granulometría

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 uicarlos en un diagrama que relaciona el límite líquido con el índice de plasticidad, en este diagrama es conocido como la carta de Casagrande de los suelos cohesivos.