clasificacion de suelos segun angulo de friccion y cohesion.pptx

clasificacion de suelos

1. INTERPRETACIÓN DE SUELOS SEGÚN COHESIÓN (c) Y ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNA (φ)

2. Objetivos de Aprendizaje Determinar e identificar suelos si conozco los valores cohesivos y friccionales del mismo, siendo capaz de clasificar según estos valores.

3. Introducción La resistencia al corte del suelo es uno de los parámetros fundamentales en geotecnia para evaluar su capacidad de soporte y estabilidad ante cargas estructurales. Se representa generalmente mediante los parámetros: Ángulo de fricción interna (φ): asociada a la resistencia de los granos del suelo a deslizar unos sobre otros. Cohesión (c): fuerza que mantiene unidos los granos del suelo, incluso sin presión de confinamiento. Estos valores se obtienen comúnmente del ensayo de corte directo o triaxial , y son claves para clasificar suelos como cohesivos, granulares o mixtos .

4. Teoría de la Resistencia al Corte – Criterio de Mohr-Coulomb

5. 1.2. Propiedades técnicas Propiedad Valor típico Resistencia a flexión 30-45 MPa Módulo de elasticidad 11.000 - 14.000 MPa Densidad media 450-550 kg/m³ Longitud máxima Hasta 40 metros (en una sola pieza) ✅ Se adapta a formas curvas , luz libre grande , y ensambles rápidos . Es ideal para techos de polideportivos, puentes peatonales, y galpones agrícolas o industriales

6. Tipo de Suelo Cohesión (c) Ángulo de Fricción ( φ) Características Físicas Comportamiento Geotécnico Arena muy suelta ~0 kPa 25° - 28° Alta porosidad, inestable, baja densidad Riesgo de licuefacción, baja capacidad de carga Arena media ~0 kPa 29° - 35° Densidad media, buena drenabilidad Soporte aceptable, estable en seco Arena densa ~0 kPa 36° - 42° Alta densidad, difícil de compactar Excelente soporte, alto rozamiento interno Grava suelta ~0 kPa 32° - 38° Granulometría gruesa, fácil drenaje Alta capacidad de carga, difícil de compactar Grava densa ~0 kPa 39° - 45° Altamente compactada Muy resistente, ideal para zapatas Limo arenoso 0 - 10 kPa 22° - 30° Fino, baja plasticidad Riesgo de colapsar al saturarse Limo inorgánico (ML) 5 - 20 kPa 20° - 30° Polvo seco, poco plástico Baja resistencia si se satura Limo orgánico (OL) 5 - 15 kPa 10° - 20° Color oscuro, olor fuerte Muy compresible, no recomendable Arcilla blanda (CL/CH) 25 - 50 kPa 5° - 15° Alta plasticidad, cohesiva Alta deformación, cuidado con asentamientos Arcilla media 50 - 75 kPa 10° - 20° Moderada resistencia Requiere estudios drenados/no drenados Arcilla dura 75 - 150+ kPa 15° - 25° Alta cohesión, muy plástica Estable si no se satura Arcilla orgánica 15 - 50 kPa 5° - 12° Negra, esponjosa, mal olor Muy compresible, alto colapso Toba volcánica alterada 30 - 90 kPa 20° - 30° Suelo residual con cementación parcial Puede soportar cargas si está parcialmente seca Suelos expansivos 40 - 80 kPa 5° - 15° Arcillas con montmorillonita Riesgo de hinchamiento/retracción Suelos colapsables Variable Variable Baja densidad, estructura metastable Colapso al humedecerse Suelos lateríticos 20 - 60 kPa 25° - 40° Tropicales, con óxidos de Fe y Al Alta resistencia en seco, baja en mojado

7. Ejemplos de clasificación

8. a) Suelos Granulares (Alta φ, baja c) Alta capacidad de drenaje. Buena resistencia a cortante bajo confinamiento. Aptos para fundaciones someras, rellenos y pavimentos. b) Suelos Cohesivos (Alta c, baja φ) Alta plasticidad y capacidad de retención de agua. Poca resistencia cuando saturados. Comportamiento dependiente del tiempo (consolidación). Requieren cuidado en fundaciones profundas y contenciones. Interpretación de Resultados en Obras

9. c) Suelos Mixtos (moderada c y φ) Propiedades intermedias; dependen de proporción de partículas finas. Necesitan ensayos específicos para definir comportamiento.

10. Ejemplo de Interpretación de Ensayo de Corte Directo Datos obtenidos del ensayo : Ensayo σ ( kPa) τ ( kPa) 1 50 40 2 100 65 3 150 90

11. RELACIÓN ENTRE TIPO DE SUELO Y APLICACIÓN EN INGENIERÍA CIVIL Proyecto de Ingeniería Tipo de Suelo Recomendado / No Recomendado Justificación Técnica / Recomendaciones 1. Fundaciones superficiales (zapatas, losas) ✔ Gravas y arenas densas (φ > 35°, c ≈ 0) Alta capacidad portante, buen drenaje, mínima deformación. Evitar saturación. ✘ Arcillas blandas (c > 50 kPa, φ < 10°) Alta deformabilidad, riesgo de asentamientos y poca resistencia al corte en estado saturado. 2. Fundaciones profundas (pilotes, caissons) ✔ Arcillas duras (c > 75 kPa, φ ≈ 15–25°) Buen contacto lateral, resistencia al corte, fricción negativa controlable. ✘ Suelos colapsables o orgánicos Deformación significativa bajo carga; se requiere mejoramiento o reemplazo del terreno. 3. Taludes y cortes en carretera ✔ Arenas medianas a densas (φ > 30°) y arcillas duras (c > 60 kPa) Estabilidad de pendiente y bajo riesgo de deslizamiento. ✘ Suelos expansivos (montmorillonita) Riesgo de hinchamiento-retracción; se recomienda estabilización o reemplazo. 4. Muros de contención y gaviones ✔ Suelos granulares bien graduados (φ > 32°) Bajo empuje activo, drenaje natural, menor presión lateral. ✘ Arcillas saturadas (c alta, φ baja) Presión activa significativa, expansión lenta y difícil predicción de comportamiento. 5. Plateas para edificios y estructuras pesadas ✔ Gravas compactadas, arenas bien graduadas Alta capacidad portante, bajo asentamiento. ✘ Limos orgánicos o con alta humedad (c < 20 kPa, φ < 15°) Colapso al saturarse. Se debe reemplazar o estabilizar. 6. Caminos y pavimentos ✔ Arenas compactadas, suelos estabilizados ( φ > 28°) Resistencia a cargas repetidas, mínimo asentamiento. ✘ Limos con índice de plasticidad > 20 Sensibles al contenido de humedad, deformación bajo carga cíclica. 7. Presas de tierra y rellenos hidráulicos ✔ Arcillas medianamente plásticas con alta cohesión Alta impermeabilidad, buena compactación en capas. ✘ Suelos arenosos no confinados Pueden provocar filtraciones o erosión interna (piping). 8. Túneles y obras subterráneas ✔ Roca blanda, tobas cementadas, arcillas duras Buena capacidad autoportante, estabilidad de bóveda. ✘ Suelos saturados de baja cohesión (limo, arena fina) Riesgo de colapso y filtración. Se recomienda sostenimiento inmediato y drenaje. 9. Rellenos sanitarios / plataformas ✔ Arenas y gravas con baja capilaridad Evita infiltraciones, buena estabilidad volumétrica. ✘ Suelos orgánicos o turbosos Alta compresibilidad y poca resistencia mecánica. 10. Infraestructura portuaria / costera ✔ Gravas y arenas compactadas, tobas consolidadas Estabilidad bajo nivel freático, mínima licuefacción. ✘ Suelos limosos blandos Alta deformabilidad, efecto de remanso, riesgo de licuefacción. 11. Vías férreas ✔ Gravas bien graduadas, suelos estabilizados Transmiten adecuadamente cargas dinámicas. ✘ Arcillas blandas Inestabilidad y asentamientos acumulativos. 12. Pistas de aeropuertos ✔ Mezclas de gravas y arenas compactadas Requiere bajo asiento diferencial y alta resistencia al esfuerzo repetido. ✘ Suelos colapsables Mala respuesta a humedad variable y carga cíclica. 13. Depósitos de residuos mineros o industriales ✔ Arcillas plásticas o suelos tratados Retienen líquidos y contaminantes. ✘ Arenas permeables sin tratamiento Filtraciones no controladas. 14. Infraestructura sísmica (zonas activas) ✔ Rocas duras, suelos granulares densos Baja amplificación sísmica, buena respuesta dinámica. ✘ Suelos licuables (arenas sueltas, limos saturados) Riesgo de pérdida de resistencia instantánea. Deben mejorarse con drenaje o compactación dinámica.

12. Influencia de la Saturación y Tipo de Ensayo Condición del Suelo Resultado φ y c Aplicación correcta Seco φ alto, c estable Vías, plataformas Saturado φ y c disminuyen Evitar fundaciones someras Consolidado drenado (CD) φ y c reales a largo plazo Estabilidad en presas, taludes No drenado (UU) φ ≈ 0, c aparente Condición crítica inmediata

13. CONCLUSIONES Interpretar correctamente los parámetros cohesión (c) y ángulo de fricción (φ) permite: Estimar la resistencia al corte de suelos. Seleccionar técnicas adecuadas de cimentación. Evaluar riesgos de falla por deslizamiento. Diseñar soluciones seguras en obras geotécnicas. No basta con conocer c y φ de catálogo. Siempre se deben ensayar en laboratorio con muestras representativas. Suelos con alta cohesión pero baja fricción presentan problemas bajo cargas tangenciales o sismos. Mejoramiento de suelos (compactación, drenaje, estabilización) puede modificar c y φ para volverlos aptos.