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Ing. Danilo Corvalan G.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN II

Profesor: Danilo Corvalán G.Fono: 787 75 96

Mail: [email protected]



El material ocupado en clases puede ser bajado de la pagina Web del Departamento de Ciencias de la Construcción

http://146.83.190.52/docpublic/ApuntesCC/Danilo/MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN II



Programación tentativa de la asignatura:

Fecha Actividad01/09/06 Suelos08/09/06 Pétreos15/09/05 Aceros/cemento/cales/yeso22/09/06 Hormigón29/09/06 Mortero06/10/06 1° Prueba13/10/06 Cerámicos (Ladrillos), adobes20/10/06 Polímetros, Vidrio27/10/06 Asfalto03/11/06 Prefabricados10/11/06 2° Prueba Acumulativa



SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN



Desde el punto de vista de la construcción se define como suelo a la capa superficial de la corteza terrestre, no petrificada, que puede ser excavada sin necesidad de recurrir a explosivos; el resto de la corteza terrestre se designa como roca.La mecánica de suelos, aún cuando el suelos es el material de construcción más antiguo empleado por el hombre, puede decir que nace como ciencia en 1925 con la publicación de Karl Terzaghi (ingeniero austriaco) de su libro “Erdbaumechanik”(Mecánica de Suelos)



ROL FUNDAMENTAL DEL SUELO CUALQUIER TIPO DE OBRA.

Dependiendo del tipo de suelo: Tipo de tensiones admisible sin experimentar deformacionesTipo de maquinaria a utilizar.Si el suelo sirve como material de relleno.Métodos constructivos a utilizar.



USOS DEL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

En zanjas o en respaldo de estructuras.Confección de terraplenes.Confección de pozos absorbentes.Muros de contención.Como material de relleno de zanjas de fundaciones.Como material de relleno de canalizaciones para tuberías.Para confección de pozos absorbentes. Muros de contención.



FASES EN LA COMPOSICIÓN DEL SUELOEl suelo esta constituido de no solo por partículas sólidas o granos (fase sólida). Además esta constituido por huecos o poros que están llenos con aire (fase gaseosa) y agua (fase líquida). El conjunto de estas tres fases constituye el suelo.

Aire (fase gaseosa)

Agua (fase líquida)

Sólidos (fase sólida)

Va MaVv

MwVwVt Mt

Vs Ms



Donde:Va = Volumen aire Ma = Masa aireVw = Volumen agua Mw = Masa aguaVv = Volumen vacío Ms = Masa sólidaVs = Volumen sólido Mt = masa totalVt = volumen total



Donde:- Densidad del suelo (ρ): se expresa en Kg/m3 ó g/cm3

ρ = Mt/Vt

- Densidad del suelos seco (ρd): se expresa en Kg/m3 ó g/cm3

ρd = Ms/Vt

- Densidad de partículas sólidas (ρs): se expresa en Kg/m3 ó g/cm3

ρs = Ms/Vs

- Peso específico de los sólidos (Gs): se expresa sin unidadesGs = ρs/ρw ρw = densidad del agua (1.000 Kg/m3 )

- Contenido de humedad (w): se expresa en porcentajew = Mw/Ms x 100 (%)



Donde:- Relación de vacíos o índice de huecos (e): e = Vv/Vs

- Porosidad (n): se expresa en porcentajen = Vv/Vt x 100 (%)

- Grado de saturación (Sr): se expresa en porcentajeSr = Vw/Vv x 100 (%)



ORIGEN DE LOS SUELOS

Existen tres procesos en la formación de los suelos:Meteorización de las rocas: es la destrucción de la roca mediante procesos mecánicos y químicos por agentes de tipo físico la roca se fractura y se desmenuza, originando grava, arenay limo

2. Transporte: el viento (eólicos) es un agente de trasporte de partículas selectivo. El viento hace rodar partículas del tamaño de arena, o las puede levantar a una pequeña distancia del terreno durante violentos temporales.

3. Sedimentación: suelos transportados por gravedad, suelos trasportados por el agua



NATURALEZA DE LOS SUELOS Los suelos: proceden de las rocas de la corteza terrestre a través de

un proceso de erosiónLas rocas: según su origen se clasifican en 3 grandes grupos 1. Ígneas (o eruptivas): proceden del magma fundido, encerrado

bajo la corteza terrestre.

2. Sedimentarias: producto de la descomposición de rocas preexistentes debido a la acción de los volcanes.

3. Metamórficas: todas aquellas rocas que por movimiento tectónicos han pasado a grandes profundidades.



IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS

Los suelos son un conjunto de partículas de material orgánico e inorgánico sin cementar o parcialmente cementado, las propiedades físicas de los suelos, tales como su peso unitario, permeabilidad,resistencia al esfuerzo de corte compresibilidad e interacción con el agua son fundamentales para el desarrollo de proyectos.

Las clasificaciones y descripciones visuales de los suelos permiten hacer estimaciones preliminares para determinar la extensión de las prospecciones de terreno adicionales requeridas para el buen desarrollo del proyecto

Las clasificaciones visuales de los suelos deben ser complementadas con posterioridad a los ensayos de laboratorio.




Propiedades de las partículasLas partículas de tamaño superior a las tres pulgadas están excluidas del sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS).

Granulometría: Distribución porcentual en peso de granos o partículas que conforman una muestra de suelo, dentro de la escala de tamaños que establece el sistema de clasificación existe una división principal de tamaños y que es la división entre partículas de granos gruesos y finos, los granos gruesos son aquellos cuyo tamaño es superior al del tamiz número #200 es decir 0.074 mm, y se subdividen como sigue:



Granulometría tamices

ASTM INN (mm) ABERTURA REAL (mm)

3” 80 752” 50 501” 25 25¾” 20 19

3/8” 10 9,5N º 4 5 4,75N º 10 2 2N º40 0,5 0,425

N º 200 0,08 0,075



CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

Suelos de grano fino: La resistencia de estos suelos depende de la cohesión entre las partículas.

Tipos: Limos y arcillas orgánicas e inorgánicasLimos inorgánicos: suelos de poca plasticidad, textura áspera y estado seco muy frágiles.

Arcillas inorgánicas: Tienen permeabilidad baja, en estado seco son muy duras, saturadas pierden su cohesividad, formando una pasta blanda.



Suelos Orgánicos: Provienen generalmente de plantas.Tienen olor a humedad y descomposición.Tipos: Limos: Color gris oscuro, alta compresibilidad y baja permeabilidad.Arcillas: Color gris oscuro a negro, en estado seco tienen resistencia alta, en estado saturado tienen poca resistencia y son muy compresibles.



Suelos de grano grueso: resistencia alta, que esta dada por la fricción entre las partículas.Son muy permeables, y no presentan problemas al ciclo hielo deshielo.Su estabilidad va en función con la compactación. Tipos:

RocasGravasArenas



SUELO GRUESORoca: Son un terreno apto para fundar pues son resistentes y no experimentan cambios en presencia del agua.

Son rígida, no disipan la energía de los sismos, trasmitiéndola a toda la estructura.

La roca fracturada puede presentar planos de deslizamiento, con lo cual deben ser reforzados.

La excavación de roca necesita siempre que se utilicen explosivos, lo cual encarece el proyecto y además es peligroso.



SUELO GRUESO

Grava:Poseen excelentes características de drenaje, son muy permeables. Forman un buen suelo de fundación, los asentamientos son rápidos y sin importancia, sobre todo si están bien compactado.

Arenas:Sus características de drenaje son variables dependiendo de los componentes del suelo, especialmente a la existencia o no de finos de naturaleza arcillosa que más bien absorben el agua en lugar de dejarla pasar.



SUELO GRUESO

Los materiales granulares como arena y gravas tienen características de deformación diferentes a las de las arcillas. Si están bien compactadas son un excelente material, si están sueltos se deforman bajo la aplicación de cargas, ya que frente a vibraciones se produce el efecto que las partículas pequeñas llenen los huecos y se produzcan asentamientos.




GranulometríaGrava (G): desde 3 pulgadas hasta el tamaño del tamiz número 4 (4.75 mm)Grava gruesa: 3 pulgadas a ¾ de pulgada.Grava fina: ¾ de pulgada hasta el tamaño del tamiz número 4

Arenas (S): desde el tamaño del tamiz número 4 hasta el tamaño del tamiz número 200Arena gruesa: entre tamices número 4 y 10 (2mm)Arena media: entre tamices 10 y 40 (0.42 mm)Arena fina: entre tamices números 40 y 200



IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS Granulometría

Las partículas finas son las de tamaño inferior al de la malla #200 y pueden ser de dos tipos :Limos (M) y Arcillas (C) En este procedimiento de sistema de clasificación, no se hace distinción de tamaño entre limos y arcillas, los dos materiales son diferenciados por su comportamiento ante diferentes comportamientos de humedad.

La materia orgánica (O), por lo general se encuentra presente en el suelo, la que no tiene un tamaño específico de grano.




Las graduaciones para los suelos de grano grueso son:

Bien graduado (W): Presencia de todos los tamaños de partículas en forma representativa.

Mal graduados (P): Material uniforme, donde la mayoría de las partículas tienen el mismo tamaño. Puede corresponder también a la ausencia déciertos tamaños determinados resultando en una granulometría discontinúa.

La graduación se determina mediante criterios basados en el tamaño medio las partículas y en la forma de la curva granulométrica




Plasticidad

Las propiedades físicas de la mayoría de los suelos finos, y particularmente de los suelos arcillosos, están influenciadas en gran medida por el contenido de humedad. Una arcilla puede presentar una consistencia muy dura en caso que se encuentre seca o muy blanda, como un liquido viscoso, con un alto contenido de humedad, entre ambos extremos, el suelo presenta características plásticas. La plasticidad es una característica principal de las arcillas y se usa para distinguir e identificar los suelos arcillosos.




Límites de Atterberg o de Consistencia

El índice de consistencia más importante es el Índice de Plasticidad IP y que corresponde a la diferencia entre el LL y el LP. En general, mientras mayor sea el IP mayor serán los problemas asociados con el uso del suelo como material de ingeniería

IP = LL - LP



IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS Estado seco: (estado sólido) está dado por el límite de contracción y

corresponde a la cantidad de agua necesaria para llenar los poros y vacíos del suelo.

Límite plástico: humedad de un suelo en el límite entre los estados plásticos y semisólido.

Límite líquido: humedad de un suelo en el límite entre los estados líquidos y plásticos.

Índice de plasticidad: diferencia entre el límite líquido y el límite plástico. Sirve para caracterizar la plasticidad de los suelos.




Sistema unificado de Clasificación de Suelos (USCS)Aunque la mayoría de las clasificaciones de suelos pueden hacer mediante ensayos manuales simples, el sistema unificado de clasificación de suelos emplea granulometrías y límites de atterberg para un determinación totalmente precisa del tipo de suelo.

Para lograr visualizar que tipo de suelos es el sistema USCS (edificación) utiliza unas tabla de clasificación y una carta de plasticidad




Sistema de Clasificación de Suelos (AASHTO)American Association of the State Highway and Trasportation Officials

El sistema emplea siete grupos básicos designados como: A-1, A-2, A-3, A-4, A-5, A-6 y A-7



Calicatas o Pozos de reconocimiento:

Son perforaciones que se hacen al terreno para poder tomar muestras de este

Sistema de Sondaje: Sistema que toma muestra del suelo a través de maquinaria especializada. Es posible realizar algunos ensayos en situ.

Uso: Profundidades de envergaduraCuando las condiciones lo hacen económico



IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS Nombre locales de suelos en chile

Pumicita :Arena de origen volcánico (ceniza volcánica) que abunda en Maipú y Pudahuel en la región metropolitana.

Canchagua: limo fuertemente cementad, arena limosa cementada. Existe en la zona sur especialmente Valdivia.

Coquina: Conglomerado de fósiles marinos (conchuelas) y arenas cementada por sales generalmente solubles en agua, abundan en Antofagasta y Tocopilla.

Mazacote: Arcilla ó limo-arcilloso, color gris muy plástico y compresible abundante en Punta Arenas



IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS Nombre locales de suelos en chile

Fierrillo :Arena gravo-limosa de alto peso especifico por su contenido de óxido de fierro, cementado, abunda Puerto Montt y Chiloé.

Maicillo: Arena arcillosa y/o limosa a arcilla-arenosa. Abunda en toda la cordillera de la costa desde la curta región al sur.

Sebo de burro: Arcilla muy plástica y compresible color gris, abundan en la zona central, especialmente en el sector de Renca y Quilicura.

Tosca: Cualquier tipo de roca muy descompuesta que está justo al límite entre el suelo y roca por tal motivo muy duro, se encuentra en todo el país



COMPACTACIÓN DE SUELOS

La compactación es la densificación de los suelos mediante la aplicación de energía mecánica persiguiendo las siguientes finalidades:- Reducir los asentamientos.- Aumentar la resistencia del suelo- disminuir la permeabilidad

Los factores principales que determinan el grado de compactación son, la humedad, el tipo de suelo y la energía de compactación.



ENSAYOS DE LABORATORIO DE SUELOS

Estratigrafía.Granulometría.Índice de plasticidad.Clasificación.Proctor.CBR.Densidad de terreno.Corte directo.Consolidación.Compresión no confinada.Etc.

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