martes, 22 de marzo de 2011

Densidad, Porosidad e Índice de Vacíos en Suelos.


Analizando un espécimen típico de un suelo, por ejemplo de arena arcillosa, su aspecto en escala magnificada se indica en la figura 1.1 a), donde se pueden apreciar las partículas sólidas formadas por gránulos de arena, partículas de ardua y coloides compactos. A los espacios - entre ellos se los designa poros o vados, los cuales están colmados de líquido y gas. Se acepta generalmente que el líquido es agua y que el gas es aire, si bien pueden contener otros ingredientes, tales como sales minerales en disolución o gases resultantes de la descomposici6n de materias orgánicas u otros. El volumen y peso de las diferentes fases de la materia en la masa del suelo puede ser representado esquemáticamente como indica la figura 1.1 b), donde el volumen total resulta: 

                                                                          1.1

donde Vs es el volumen de los sólidos, Va el del aire y V el del agua contenida en los poros.
El peso total es: 

                                                                       1.2

El peso del aire Wa generalmente se desprecia. Wa = O
Las más usuales definiciones que se utilizan para clasificar los suelos y
- determinar las relaciones matemt1cas entre las fases que lo forman, se indican a continuación:

Relación de vados e
Es el Índice entre el volumen de vacías y de salidos en la masa del suelo. Se expresa como un decimal:

                                    1.3


Figura 1.1  Estructura de un suelo Mixto.

Porosidad n
Es la expresión del volumen de
vados como porcentaje del volumen total de la muestra - de suelo analizada, sin tomar en cuenta el aire o el agua contenida en los poros. 

                                                         1.4
La relación de vados e y la porosidad también pueden obtenerse mediante las ecuaciones: 
                                                                                                                 1.5

La relación de vados y la porosidad de un suelo dependen del grado de compactación o consolidación, por lo cual sirven para determinar la capacidad portante del suelo, y esta se incrementa cuando ambas relaciones disminuyen.

Contenido de humedad w
Se expresa como el porcentaje que relaciona el peso del agua W en la masa del suelo y el peso de los sólidos en la misma masa. 
                                                                                                             1.6
Grado de saturación s
Resulta el porcentaje del volumen del agua con relación al volumen total de vados. 
                                                                                                              1.7
La saturación es la condición de un suelo para la cual los vados están completamente llenos de agua, y saturación parcial es cuando los vados están parcialmente llenos de agua.
Sobresaturación o supersaturación es la condición de exceso de agua con relación al volumen normal de vados, cuando las partículas sólidas flotan o se hallan en suspensión.

Cuando S= O, el suelo está seco. Si S 100%, está saturado. Valores intermedios de 3 — corresponden a las saturaciones parciales. La sobresaturación evidencia valores de S > 100%.

La relación más usada en mecánica de suelos no es sin embargo el grado de saturación, sino el contenido de humedad w, ya que es mas simple obtener pesos que volúmenes. Para ello, se pesa la muestra alnatural y se obtiene W. Luego se la seca en horno a 110°C y se vuelve a pesar obteniéndose W. De ec. 1.2 se obtiene W.

Usualmente se consideran con bajo contenido de humedad los suelos con w 50%, con humedad media cuando 50 < w 8O% y con alto contenido de humedad cuando w > 80%. 

Densidad especifica P
3 s la relación de masa por unidad de volumen, y se mide en Kg/m3 o en
g/cm3

Peso especifico y

Resulta la relación entre el peso de la muestra de suelo y el volumen de la misma. La expresión general del peso especifico es
                             1.8

El término peso especifico de un suelo implica suelo h(irnedo, con humedad natural. El peso especifico se determina en muestras de suelo no disturbadas, extraidas mediante tubos de penetración herméticos.
Es la caracteristica ms importante de un suelo, indispensable para iniciar toda investigación relacionada con la mecánica de suelos. Se pueden distinguir ademas
:

a)Peso especifico de la muestra seca:
                                    1.9
b)
Peso especifico de la muestra sumergida:
                                                                         1.10

El peso especifico del agua es : 

                                                                           1.11
Peso especifico relativo de la_masa Gm
También conocido como peso especifico aparente de una substancia, es la relación entre su peso y el de igual volumen de agua. 
                                                       1.12     

Peso espec1fico relativo de los sólidos Gs

                                                      1.13

El peso específico relativo es adimensional, y para cada mineral, G5 es una constante. La Tabla 1.1 da algunos de estos valores para ciertos minerales, y la Tabla 1.2, para diferentes suelos. Las precedentes ecuaciones dadas, 1.1 a 1.13, relacionan pesos y volúmenes de una masa de suelo, y - resultan de gran utilidad práctica en la resoluci6n de muchos problemas de la mecánica de suelos, tales como la estabilidad de taludes, el asentamiento de estratos bajo una construcci6n, el grado de - compactación de un terreno, etc.

Debido a la complejidad de la estructura interna de una masa de suelo, las cargas exteriores aplicadas son resistidas en parte por las substancias minerales sólidas, y en parte por el - fluido de los poros. Las cargas resultan así compartidas, en forma similar a las presiones parciales en los gases.

La naturaleza del fluido de los poros influencia la magnitud de la resistencia a corte que se crea entre dos partículas próximas, las cuales aún cuando no estén en contacto, pueden transmitir fuerzas normales y tangenciales. El espacio entre estas partículas aumenta o disminuye según - que las fuerzas de compresión transmitidas también aumenten o disminuyan. La interacción entre estas fases es la interacción química. 


6 comentarios:

  1. me huele al libro de "suelos de fundaciones y muros" de Maria Graciela jajajajaja copiaste y pegaste vago

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    1. Pero se dio el trabajo de hacer algo, tu te dedicas a descalificar sin siquiera dar un nombre para mencionarte

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  2. alguien me puede ayudar con una pregunta de mecanica de suelos
    estoy entrando a estos temas recien,aqui la pregunta
    Una muestra de arcilla limosa tenia un volumen de 14.88 cm3. con el contenido natural de humedad su peso es 28.81 gr y despues del secado a estufa es 24.83 gr el peso especifico de solido 2.70 gr/cm3
    Determinar la relacion de vacios y el grado de saturacion de la muestra

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  3. alguien me puede explicar esto n=Vv/V=Vv/(Vs+Vv)=(Vv/Vs)/(Vs/Vs+Vv/Vs)=e/(1+e) se le agradece anticipadamente

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    1. antes de nada debes saber que (e=Vv/Vs). después del tercer igual divide a todos los elementos entre Vs. y sustituye

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  4. buenas noches alguien que me colabore con este proceso 5. Una arcilla completamente saturada (100%) tiene un volumen de 300 cm3 y pesa 520 gramos. Si la densidad absoluta relativa de la arcilla es de 2.75, Determinar:
    a) Peso volumétrico saturado
    b) Relación de vacíos
    c) Porosidad
    d) Contenido de humedad
    e) Peso volumétrico seco

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