Plasticidad en suelos PDF

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Resumen: plasticidad en suelos....

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN Ingeniería civil. Mecánica de suelos. Unidad IV.- CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS. Actividades.

4.2-Plasticidad.

Se sabe que todos los materiales, inclusive los más rígidos de la naturaleza son deformables, existiendo cuerpos con comportamiento elástico (a aquellos que al aplicarles una carga sufren deformación con tendencias o posibilidades de recuperar su forma) o bien con comportamiento plástico (cuerpos a los que al aplicarles una carga se deforman y no recuperan su forma original cuando esta se retira). Así pues, se conoce como plasticidad de un cuerpo a la capacidad o propiedad de un material por el cual es capaz de soportar deformaciones sin “rebote” elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse no agrietarse. Estados de consistencia. Se han desarrollado hasta la fecha varios criterios para medir la plasticidad de las arcillas, el más aplicado es el de Atterberg, quien hizo notar que la plasticidad no es una propiedad permanente en las arcillas, sino puramente circunstancial y dependiente del contenido de agua. Según este autor existen diferentes estados en los suelos finos en función de su contenido de agua, llamados estados de consistencias, o sea: w

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ING. Marcos Ramírez Crisantos.

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN ESTADO DE

LIQUIDO

SEMILIQUIDO

PLASTICO

SEMISOLIDO

solidos

Suspensión

Comportamiento

Comportamiento plástico

Disminución de

No

volumen al perder

disminuye

humedad

volumen al

(contracción)

secarse.

CONSITENCIA Propiedades y carácter del

de un fluido

suelo.

viscoso

Limite líquido LL

Limite Plástico LP

Límite de Contracción LC

Índice de plasticidad Ip= LL-LP

En el cuadro anterior, los estados son fases por las que pasa un suelo al irse secando. Para establecer la frontera entre estos, el mismo atterberg estableció las primeras convenciones para ello, nombrándolos límites de consistencia, siendo los más importantes: 

Limite líquido (LL): contenido de agua de un suelo fino para el cual éste tiene una resistencia al esfuerzo cortante de 25 g/cm2. Su valor se determina en el laboratorio utilizando el método de Casagrande (método empírico, ver figura 1), que consiste en colocar una mezcla homogénea del suelo que se desee clasificar, dentro de la copa y enrazarlo, haciendo seguidamente con un ranurador una pequeña ranura (ver figura 2 y 3) y después mediante una pequeña leva la copa se levanta y cae repentinamente, repitiendo el procedimiento varias veces hasta que se cierra la ranura. La determinación del límite liquido se hace mediante tanteos, es decir, se efectúa una prueba en la copa de Casagrande y cuando se cierra la ranura se determina el contenido de agua, siendo que cuando se requieren justamente 25 golpes para cerrar la ranura hecha en la muestra del suelo, (de aproximadamente media pulgada) entonces, nos encontramos en el límite líquido.

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Figura 1 . Copa de Casagrande.

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Figura 2. Colocación y enrace de la muestra dentro de la copa de Casagrande.

Figura 3. Ranurado de la muestra.

Figura 4. Forma y dimensiones de la ranura.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN Se acostumbra repetir el procedimiento 4 veces de modo que dos determinaciones sean de más de 25 golpes y dos estén por debajo de dicho numero; si se llevan los resultados de cada prueba a una gráfica donde el contenido de agua en porciento (w%) se represente en el eje de las ordenadas y el número de golpes (N) en el de las abscisas (en escala logarítmica), se encontrara que los puntos obtenidos puede casi unirse por una recta. Entonces, para encontrar el LL del suelo en cuestión bastará encontrar el valor correspondiente al contenido de agua para 25 golpes. 

Límite plástico (LP). Es el contenido de agua según el cual el suelo comienza a perder sus propiedades plásticas para pasar a un estado semisólido. Su determinación se lleva a cabo en laboratorio colocando aproximadamente 1 cm3 de mezcla de agua-suelo sobre un vidrio pulido empezando a formar “rollitos” de ella con los dedos de diámetro de 3 mm; en el momento en que, al seguir girando dichos rollitos estos empiezan a agrietarse, entonces se dice que se está llegando al Límite plástico, que se determina obteniendo rápidamente su contenido de agua.

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

Límite de contracción (LC). Cuando un suelo pierde agua, normalmente su volumen disminuye y esto se debe principalmente a las fuerzas de tensión capilar que son producidas por el agua intersticial. El límite de contracción es el contenido de agua a partir del cual el volumen de suelo permanece constante aunque la humedad disminuya. Este límite se manifiesta visualmente por un cambio de tono de color obscuro a más claro al irse secando el suelo gradualmente. LIMITES DE ATTERBERG

Estado

Liquido

Descripción

Límite

Una pasta: sopa de guisantes a mantequilla blanda: un líquido viscoso Limite líquido (LL)

Plástico.

Mantequilla blanda a masilla dura; se deforma pero no se agrieta.

Límite Plástico (LP) Semisólido.

Queso; se deforma permanentemente, pero se agrieta. Límite de Contracción (LC)

Solido

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Caramelo duro; falla completamente al deformarse.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN Los limites anteriormente mencionados son especialmente importantes para describir la plasticidad en una arcilla; al rango de contenidos de agua para los cuales un suelo se comporta plásticamente se le conoce como indice de plasticidad, parámetro que numéricamente es igual a la diferencia del límite liquido y el plástico. Ip= LL-LP Puede presentarse el caso en que dos suelos tengan los mismos limites de plasticidad o el mismo indice plastico, pero distintas curvas de fluidez; cuando esto suceda, el suelo cuya curva sea la mas tendida, tendra una mayor resistencia en el limite plastico o tenacidad cerca del limite plastico, definiendose estrictamente a esta como la resistencia que tiene un suelo a la deformacion, por ejemplo, suelo plasticos como arcillas muestran alta tenacidad cerca del limite plastico (y tardan mucho en llegar a el ) y tienen

un intervalo plástico bien definido. Para evaluar estas

propiedades se establecen los siguientes indices: o Indice de fluidez (Fw). Es la pendiente de la curva de flujo, es decir, la variacion del contenido de agua para un ciclo de la escala logaritmica con que se mide el numero de golpes.

o Indice de tenacidad(Tw). Este indice nos es muy util para establecer una diferenciación adicional en lo que se refiere a las caracteristicas plásticas de un suelo; su valor generalmente varia entre el 1 y 3 y rara vez alcanza valores de 5 o menores a uno. El indice de tenacidad se calcula mediante la expresion: Tw=

Ip

Fw

o Indice de liquidez (𝐼𝐿 ). Este indice define la posisción del suelo dentro del rango plastico y se expresa como: 𝐼𝐿 =

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𝑤 − 𝐿𝑃 𝑤 − 𝐿𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃 𝐼𝑝

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN Este indice tiende a cero cuando el contenido natural de agua del suelo esta cerca del limite plastico, mientras que si esta cerca del limite liquido tiende a la unidad.

Fuente de información:          

Braja M. Das, Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Ed. Thompson,2001 Bowles, Manual del laboratorio de suelos, Mc Graw Hill Comisión Nacional del agua, Manual de Mecánica de suelos. IMTA. Crespo Villalaz, Carlos, Mecánica de suelos y cimentaciones, Limusa. Juárez Badillo y Rico Rodríguez, Mecánica de suelos Tomo I, Limusa. Lambe, T.W. y R. Witman, Mecánica de suelos, Limusa. Manual de PEMEX, PEMEX Martínez Cruz, A.I., Exploración muestreo y ensaye de suelos, I.P.N. Rico Rodríguez y Del Castillo, H., Mecánica de suelos aplicada a las vías terrestres, Limusa MMP. Métodos de muestreo y prueba de materiales, 1. Suelos y materiales para terracería, NORMA M-MMP-1-07/07, SCT.

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