La mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas, producidas por la desintegración mecánica o la descomposición química de las rocas, independientemente de que tenga no materia orgánica.
El Departamento de Caminos Públicos de USA (Bureau of Public Roads) introdujo en 1929 uno de los primeros sistemas de clasificación, para evaluar los suelos sobre los cuales se construían las carreteras. En 1945 fue modificado y a partir de entonces se le conoce como Sistema AASHO y recientemente AASHTO.
Este sistema describe un procedimiento para clasificar suelos en siete grupos, basado en las determinaciones de laboratorio de granulometría, límite líquido e índice de plasticidad. La evaluación en cada grupo se hace mediante un “índice de grupo”, el cual se calcula por la fórmula empírica: En que: Se informa en números enteros y si es negativo se informa igual a 0. El grupo de clasificación, incluyendo el índice de grupo, se usa para determinar la calidad relativa de suelos de terraplenes, material de subrasante, subbases y bases. Disponiendo de los resultados de los ensayes requeridos, proceda en la Tabla V.6 de izquierda a derecha y el grupo correcto se encontrará por eliminación. El primer grupo desde la izquierda que satisface los datos de ensaye es la clasificación correcta. Todos los valores límites son enteros, si alguno de los datos es decimal, se debe aproximar al entero más cercano. El valor del índice de grupo debe ir siempre en paréntesis después del símbolo del grupo, como: A-2-6 (3); A-7-5 ( 17), etc. Este método define: El término material granular se aplica a aquellos con 35% o menos bajo tamiz 0,08 mm; limoso a los materiales finos que tienen un índice de plasticidad de 10 o menor; y arcilloso se aplica a los materiales finos que tienen índice de plasticidad 11 o mayor. Materiales limo arcilla contienen más del 35% bajo tamiz 0,08 mm. Cuando se calcula índices de grupo de los subgrupos A-2-6 y A-2-7, use solamente el término del índice de plasticidad de la fórmula. Cuando el suelo es NP o cuando el límite líquido no puede ser determinado, el índice de grupo se debe considerar (0). Si un suelo es altamente orgánico (turba) puede ser clasificado como A-8 sólo con una inspección visual, sin considerar el porcentaje bajo 0,08 mm, límite líquido e índice de plasticidad. Generalmente es de color oscuro, fibroso y olor putrefacto.
IG = (F – 35) (0,2 + 0.005 (Wl – 40)) + 0,01 (F – 15) (IP – 10).
F = Porcentaje que pasa por 0.08 mm, expresado en números enteros basado solamente en el material que pasa por 80 mm.
Wl = Límite Líquido.
IP = Índice de Plasticidad.
- Grava: material que pasa por 80 mm y es retenido en tamiz de 2
- Arena gruesa: material comprendido entre 2 mm y 0.5 mm
- Arena fina: material comprendido entre 0,5 y 0,08 mm.
- Limo arcilla: material que pasa por tamiz 0,08 mm.
Antes de manejar problemas de movimientos o tratamientos de suelo es necesario conocer su clasificación y propiedades.
Tipos de suelos
Estos se clasifican dependiendo de tamaño de las partículas que lo conforman y del porcentaje de humedad que se encuentra en los mismos.
OBSERVACIONES:
a) Le forma de las curvas indica que a medida que la graduación mejora, tiene mayor influencia el contenido de agua, es decir, que en un suelo grueso mal graduado aunque varíe el contenido de agua el peso volumétrico seco del material no cambia mucho.
Una posible explicación de este hecho puede ser el que a medida que la granulometría mejora, los huecos se hacen más pequeños y, por lo tanto, desde este punto de vista se asemeja a un suelo fino en donde la influencia del agua es fundamental.
b) La mejor granulometría permite alcanzar mayores pesos volumétricos secos, pero debe tenerse en cuenta que no siempre la mayor compactación es la mejor.
La granulometría efectivamente influye en el comportamiento de los suelos gruesos compactados y puede observarse esa influencia porque los gruesos sometidos a la misma prueba de laboratorio determinan humedades óptimas diferentes si sus granulometrías también lo son.
Cualquiera que sea la forma de compactar los suelos gruesos se debe tomar en cuenta dos peligros; el primero de ellos es que a medida que se compacta el suelo grueso su rigidez aumenta y la tendencia a la falla frágil se incrementa.
El otro peligro consiste en que el suelo grueso adquiera una cierta deformación a partir de la cual se comporta como plástico, pues en ese caso cambia de forma mas no de volumen y si está situado en una zona sísmica puede producir el fenómeno de licitación.
Se piensa que la resistencia de un suelo fino arcilloso se incrementa notablemente al compactar; pero aun cuando se varíe el contenido de agua, la resistencia prácticamente permanece constante siempre que la deformación inducida sea relativamente grande.
En general no se puede aceptar como axioma que al aumentar la compactación de un suelo fino arcilloso necesariamente debe incrementarse la resistencia del suelo. En términos generales al compactar una arcilla con una humedad mayor a la óptima tiende a disminuir su permeabilidad; una posible aplicación de este hecho es la tendencia a orientarse de las partículas laminares que constituyen la arcilla, esta tendencia se incrementa si se utiliza un sistema de compactación de amasado (pata de cabra) pero no siempre es conveniente compactar al máximo las arcillas.
Acá se presentan algunas formulas para estimar el rendimiento de algunos equipos de compactación, espero les sirva puedan ocuparlos:
RENDIMIENTOS DE LOS COMPACTADORES
El rendimiento de cualquier compactador se expresa en metros cúbicos
Rt = Vc (m3) / hr (hora) = m3 / hr
DONDE
Vc = L x A x C
L = Longitud tramo compactado
A = Ancho del tramo compactado
C = Espesor de la capa compactada
Por lo que se puede determinar que el Rendimiento Teórico es:
Rt = A * C * V * 1000 / P
A = Ancho de rodillo en metros
C = Espesor de la capa en metros
V = Velocidad en Km/hr
P = Numero de pasadas en una hora
Rendimiento real seria
Rr = Rt * Fop.
Rr = Rendimiento Real
Rr = Rendimiento Teórico
Fop. = Factor de Operación