Propiedades Gravimetricas y Volumetricas de Los Suel

8/19/2019 Propiedades Gravimetricas y Volumetricas de Los Suel

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TEMA III

PROPIEDADESGRAVIMÉTRICAS Y

VOLUMÉTRICAS DE LOSSUELOS


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OBJETIVOS►Deducir diferentes expresionesmatemáticas que relacionen los pesosy volúmenes de las fases del suelo.

►Definir las condiciones ypropiedades del suelo usando estasrelaciones.

►Relacionar estas expresiones con elcomportamiento físico del suelo.


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ELEMENTOS DELSUELO

DIVISIÓN ENFASES

Gaseosa

Liquida

Sólida

1 m

3 m

6 m

4 m

Vs

Vw

Va

6 m

2 m

1 m

Ws

Ww

Wa

Vv

Va= Volumen de aire presente en el sueloVw= Volumen de agua presente en el sueloVs= Volumen de los sólidosVv= Volumen de vacios, Vv= Va + VwVt= Volumen total de la muestra, Vt= Vv + VsWs= Peso de los sólidosWw= Peso del agua en la muestraWt= Peso total de la muestra, Wt= Ws + Ww

Relaciones gravimétricas y volumétricas

WtVt


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RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS DE LOSSUELOS:

Las relaciones entre los pesos y volúmenes de las diferentes

fases señaladas en la figura, son importantes porque ayudan adefinir condiciones del suelo o su comportamiento físico.

El ingeniero debe comprender antes que nada y de una manera

clara las definiciones y términos que se asignan a estasrelaciones para poder lograr un conocimiento cabal de laspropiedades del suelo y las rocas.



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Relaciones de volumen:

El volumen de los sólidos se designa como Vs, el volumen que ocupa elagua es Vw y el volumen ocupado por el aire es Va. El volumen de la masadel suelo es Vt, e incluye los volúmenes de sólidos , agua y aire.

Vt= Vs + Vw + Va

A los espacios entre las partículas sólidas que están ocupados por el airey el agua se les llama poros o vacíos, y su volumen se designa por Vv.

Vv= Vw + Va

Gaseosa

Liquida

Sólida

1 m

3 m

6 m

4 m

Vs

Vw

Va

6 m

2 m

1 m

Ws

Ww

Wa

Vv

Vt



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Propiedades básicas de los suelos

Propiedades Índice: No consideran la influencia de factoresexternos. Son: límite liquido, límite plástico, límite decontracción, granulometría, plasticidad, densidad relativa.

Propiedades Físicas: Densidad, tamaño y distribución de laspartículas, gravedad específica y contenido de humedad.

Propiedades Mecánicas: Indican el comportamiento delos suelos bajo esfuerzos inducidos y cambios del medioambiente.


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- Contenido de humedad (w) :

Es la relación entre el peso del volumen de agua y el peso delvolumen de los sólidos. Expresada en porcentaje.

100 xW

W w

s

w=

Gaseosa

Liquida

Sólida

1 m

3 m

6 m

4 m

Vs

Vw

Va

6 m

2 m

1 m

Ws

Ww

Wa

Vv

Relaciones gravimétricas


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Físicamente representa la cantidad de agua contenida enel suelo.

El intervalo del contenido de agua es:0 ≤ w (%)


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Es un valor adimensional que siempre se expresacomo numero decimal.

Tiene una variación teórica entre 0 < e


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-Porosidad (n):

Es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de la muestra.

100 x V

V n

t

v=

Esta relación a menudo se expresa en porcentaje, pero en loscálculos de ingeniería se usa como un decimal. Su variación es:

10 ≤≤ n

La combinación de la porosidad y la relación de vacíos es:

n

ne

−=1

Relaciones Volumétricas


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-Saturación (S):

Es la relación entre el volumen de agua contenido en lamuestra y el volumen de vacíos de la muestra.

100 xV

V S

v

w=

Esta relación se expresa en porcentaje, pero en los cálculos deingeniería se usa como un decimal. Su variación es :

1000 ≤≤ S

Un suelo con grado de saturación cero esta totalmente seco, unsuelo con grado de saturación igual a 100 se dice saturado y unsuelo con grado de saturación intermedio corresponde a unsuelo húmedo o parcialmente saturado.

Relaciones Volumétricas


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Relaciones de peso y de volumen:

Son los diferentes pesos unitarios y gravedades específicas.

- Peso unitario del suelo (γ):

Es la relación entre el peso de la masa del suelo y el volumenque ella ocupa.

==

3 L

F

V

W

t

t γ



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- Peso unitario saturado(γsat):

Es un caso específico del peso unitario del suelo, cuando esteesta totalmente saturado.

==

3 L

F

V

W

t

t

sat γ

Para S= 100 %

- Peso unitario seco(γd):Es el peso unitario de la muestra cuando no hay agua en la muestra.

Para S= 0 %

==

3 L

F

V

W

t

t

d γ

Relaciones Gravimétricas y Volumétricas


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- Peso unitario de los sólidos(γs):

Definen el peso de los sólidos en relación al volumen que ocupan estos.

==

3 L

F

V

W

s

s

sγ

- Peso unitario aparente o sumergido(γ ):Representa el peso unitario del suelo cuando esta sumergido en

agua. Se calcula como el peso del suelo menos el peso de agua que

desplaza por unidad de volumen.

=−=−=

−=

3´

L

F

V

V

V

W

V

V W

wsat w

t

t

t

t

t

wt t γ γ γ

γ γ



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Relaciones de Peso y de Volumen (continuación):

- Gravedad específica del suelo (G):Define la relación del peso unitario del suelo con el peso unitario

del agua. Es un valor adimensional.

w

G

γ

γ =

- Gravedad específica de los sól idos del suelo (Gs):Es la relación entre el peso de los sólidos y el peso de un volumen

de agua igual al que los sólidos están ocupando.

w

s

ws

s

sV

W G

γ

γ

γ ==

Los valores típicos para los sólidos del suelo esta entre 2,60 y 2,75.



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- Densidad relativa (Dr):Es la comparación entre la relación de vacíos en condición

natural de un suelo y las relaciones de vacío de ese mismo sueloen sus estados más compacto y más suelto posibles, se expresaen porcentaje.

Es una propiedad muy importante en suelos granulares puesmide su compacidad.

100

minmax

max x

ee

ee Dr

−

−=



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Sistemas de Unidades:

En S.I. 1 gr/cm3 x 9,807 = 9,807 kilo-Newton/m3 (kN/m3)En plbs (pie-libra-segundo): 1gr/cm3 x 62,4 = 62,4 libras/pie3 (lb/pie3)

Todos son el peso unitario del agua.γ w = 1 gr/cm3 = 1 T/m3 = 1000 Kg/m3 = 1 Kg./l

Estos factores de conversión:las unidades de longitud de:

3,2808 pies = 1m1 pulg = 25,4 mm = 2,54 cmlas unidades de fuerza de:

1 gr = 980,7 dinas1 Newton (N) = 1 x 105 dinas

la constante gravitacional:g= 9,80 cm/seg2

“ En Mecánica de Suelos resulta de mucha utilidad obtener relaciones para algunas de sus propiedades, en función de otrasde fácil determinación en el laboratorio como: Gs, w, e” .



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Ejercicios: Dado el siguiente cuadro obtener las expresiones másreducidas para las incógnitas del mismo.

Datos Incógnitas Condición

del suelo

S,w,Gs γ Húmedo

e,Gs γsat Saturado

Gs, γd w, γsat, e Saturado

Gs,w γsat, γd, e Saturado



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Ejercicios:

→ Se colocan 1870 gramos de suelo húmedo en un molde, secompacta hasta que el suelo alcanza un volumen de 1000 cm3.El suelo se seca al horno a una temperatura de 105 °C, hastaque l lega a un peso de 1677 gramos . Se supone que lagravedad específica de los sól idos de este suelo es 2,66.

Se requiere calcular:a) Contenido de humedad del suelob) Peso unitario secoc) Porosidad

d) Grado de saturacióne) Peso unitario húmedof) Peso unitario saturado.


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