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Mecánica de suelos I Facultad de ingeniería civil 1. Permeabilidad Permeabilidad de suelos suelos y determinació determinación n de permeabil permeabilidad idad en suelos estratifi estratificados cados
Los suelos y las rocas no son sólidos ideales, sino que forman sistemas con 2 ó 3 fases: partículas sólidas y gas, partículas sólidas y líquidas, o bien, partículas sólidas, gas y líquido. El líquido es normalmente agua y el gas se manifiesta a través de vapor de agua. or lo tanto se !abla de medios "porosos#. $ estos medios se los caracteri%a a través de su "porosidad# y a su ve% esta propiedad condiciona la permeabilidad del medio o del material en estudio. &e dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos, estos vacíos e'isten en todos los suelos, incluyendo las arcillas m(s compactas, y en todos los materiales de construcción no met(licos, incluido el granito sano y la pasta de cemento, por lo tanto dic!os materiales son permeables. La circulación de agua a través de la masa de éstos obedece apro'imadamente a leyes idénticas, de modo que la diferencia entre una arena limpia y un granito es, en este concepto, solo una diferencia de magnitud. La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a través de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muc!as operaciones constructivas, como los son, por e)emplo, las e'cavaciones a cielo abierto en arena ba)o agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla ba)o el peso de un terraplén, de allí la importancia de su estudio y determinación, aspectos que se desarrollar(n a continuación. Determinación de permeabilidad:
$!ora bien, los depósitos de suelos transportados est(n formado general*mente por estratos con diferentes permeabilidades, por lo que para determinar la constante de permeabilidad media de tales depósitos es necesario e'traer mues*tras inalteradas de cada cada estra estrato to y ensa ensaya yarla rlass de mane manera ra inde indepe pend ndie ient nte. e. +o +ono noci cida da la cons consta tant ntee de conductividad !idr(ulica de cada estrato, el promedio para todo el depósito puede calcularse como sigue: .
+onduc +ond ucti tivi vida dadd !id !idr( r(ul ulic icaa par paraa flu flu)o )o para parale lelo lo a los los estr estrat atos os.. &e tiene: -.-2.-3/..-n 0 +onstante de conductividad !idr(ulica de cada estrato, medida en flu)o !ori%ontal. 1.12.13/..1n 0 Espesor de los estratos. +onsid +ons ider eran ando do una una (rea (rea a en cada cada estra estrato to y tomando tomando una profundida profundidadd de m, entonces entonces a1 = H 1 , x 1 para el estrato nmero uno, de a2=H2 x 1 para el estrato dos, y así sucesivamente. $simismo, se sabe que q 0 a.v, por lo que para para el (rea al del estrato estrato uno:
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Mecánica de suelos I Facultad de ingeniería civil 2. Definición de los conceptos de: Consolidación: &e denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de
los suelos finos co!esivos arcillas y limos pl(sticos4, provocado por la actuación de solicitaciones cargas4 sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. roducen asientos, es decir, !undimientos verticales, en las construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud. +uando el suelo se somete a una sobrecarga, los esfuer%os totales se incrementan en esa misma cuantía. En suelos saturados, esto conduce al incremento de la presión de poros5 pero dado que el agua no resiste esfuer%os cortantes, sin que se modifique el nuevo esfuer%o total, el e'ceso de presión intersticial se disipa a una velocidad controlada por la permeabilidad 6 del suelo, con lo que el esfuer%o efectivo se va incrementando a medida que el agua fluye. +78&E+9E8+$& E L$ +78&7L$+;8 < ncremento en el esfuer%o efectivo < =educción en el volumen de vacíos < =educción en el volumen total < $sentamientos en el terreno < $sentamientos en la estructura Compactación
La compactación en el proceso reali%ado generalmente por medios mec(nicos por el cual se obliga a las partículas de suelo a ponerse m(s en contacto con otras, mediante la e'pulsión del aire de los poros , lo que implica una reducción m(s o menos r(pida de las vacíos, lo que produce en el suelo cambios de volumen de importancia, principalmente en el volumen de aire, ya que por lo general no se e'pulsa agua de los !uecos durante el proceso de compactación, siendo por lo tanto la condición de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado. El ob)etivo de la compactación es el me)oramiento de las propiedades de ingeniería de la masa de suelos, con la finalidad de obtener un suelo de tal manera estructurada que posea y mantenga un comportamiento mec(nico adecuado a través de toda la vida til de la obra. La compactación se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, en cual est( íntimamente relacionado con la densidad !meda del suelo y el contenido de agua que posee este, estando estos valores influenciados por una seria de factores: •
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1umedad >ipo de &uelo Energía Especifica El ?étodo de +ompactación La =ecompactación La >emperatura y la resencia de 7tras &ustancias.
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3. sentamientos
&e le llama a la compresión de masa de suelo o deformación vertical del suelo, puede ocurrir en dos sentidos 1acia arriba y 1acia aba)o. !l sentamiento total de las masas de suelo tiene las si"uientes 3 componentes:
*$sentamiento nmediato, es causado por la deformación el(stica del suelo puede darse en suelos !medos, secos y saturados y no !abr( ningn cambio de !umedad. &e !ace basada en la teoría de elasticidad. &e observa me)or en los suelos granulares. *El $sentamiento por +onsolidación, es el cambio de volumen en suelos co!esivos saturados debido a la e'pulsión del agua que ocupan los poros. Los suelos co!esivos saturados pueden ser suelos arcillosos y arcillosos saturados. ependen de la permeabilidad del suelo. Es una deformación dependiente del tiempo y ocurre en suelos de grava fina saturados con ba)a permeabilidad. *El $sentamiento por +ompresión &ecundaria, se llama secundaria porque parte de una deformación que ya sucedió y ocurrió con un esfuer%o efectivo constante con ningn cambio de agua en los poros y es dependiente del tiempo. =esulta del a)uste de la estructura del suelo. @a no !ay esfuer%o ni compresión de poros.
Permeabilidad y consolidación #$!%&# '!(&#&#: -
alta el asentamiento ocurre r(pidamente generalmente al
final de la construcción. #$!%&# 'C)%%&#&# : - ba)a:
el asentamiento ocurre lentamente, estructura sigue asent(ndose durante aAos después de la construcción. !fectos de asentamientos rcilla consolidada: es
aquella que nunca !a tenido una fatiga de consolidación o fatiga o tenciones efectivas mayores a una e'istencia del momento actual. rcilla Preconsolidad: Es aquella que a tenido una fatiga de consolidación o tenciones efectivas mayor a la actual por erosión, descenso del nivel fre(tico, etc4 *eor+a de tera"-i
El incremento de carga, con la compresión y la deformación el(stica, crea un incremento de presión !idrost(tica en el medio poroso. Esto e'ceso de presión de poro puede ser reducido en el tiempo +on una e'pulsión gradual de agua. La e'pulsión de agua produce un cambio de volumen que es dependiente del tiempo. Esto proceso requiere a veces aAos para ser completado/ >eoría de >er%ag!i BC34
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Mecánica de suelos I Facultad de ingeniería civil . Capacidad de car"a admisible qadm.4: es la carga que se puede soportar por
suelo con su determinada (rea, esto dependiendo de la propiedad del suelo para soportar su misma carga m(s la carga de la construcción. Es la que se obtiene al aplicar un factor de seguridad D&4. En comportamiento de materiales, la carga admisible para diseAo de un elemento estructural4 se determina como:
La carga por (rea unitaria de la cimentación ba)o la cual ocurre una falla por corte en el suelo se llama capacidad de carga ltima. Capacidad de car"a /ltima:
0.
a4 rimeramente al ser una edificación de pisos y esto conlleva a soportar m(s carga lo primero que yo aria es mi estudio de suelos con mis respectivas calicatas como dice en el reglamento nacional de edificaciones que deben ser a cada 2FF metros, pero como se muestra que el terreno es saturado se tiene que tomar m(s muestras por lo que sería me)or reducir la distancia de las calicatas en esta construcción. La cimentación debe ser adecuada, teniendo en cuenta que el terreno es saturado si es posible se deber(n usar pilotes. b4 &e debe tener en cuenta las capacidades admisible y ultimas para ver los posibles asentamientos que pueda sufrir dic!a construcción y como es una edificación publica se debe cumplir el reglamento nacional de edificaciones. c)
