MANUAL DE SUELOS HIDRAULICA.pdf

8/18/2019 MANUAL DE SUELOS HIDRAULICA.pdf

1/393

Instituto Nacional de Ecología

Libros

INE

CLASIFICA CION

AE 010513

LIBRO

Me cánica de suelos . Instructivo p ara

ensaye de suelos

TOMO

I 11111011111 I I I 1 1 1 1

0

1 1 1

1

0 1 1

1

1 1

1

1 1 1 1 1 1

1

1

1

1 1 1 1

0

1 I I I I

AE 010513


2/393

®

6

1v -JS s/Uc

Mecánica

de

Suelos

INSTRUCTIVO PARA ENSAYE DE SUELOS


3/393

COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA

COLECCIÓN BREVIARIOS DEL AGUA

SerieEducativa

Mecánica

de

Suelos

INSTRUCTIVO PARA ENSAYE DE SUELO S

1990


4/393

Mecánica de suelos

Instructivo para ensaye de suelos

Colección B reviarios del agua

Serie Educativa

Secretaría de Recursos H idráulicos, 1967

Instituto Mexicano de Tecnología del Agu a, 1990

Ira. reimpresión

Reservado s todos los derechos

Paseo C uahunahuac # 8532, Progreso, Jiutepec, Morelos

Tel

. 193957 194000 ext . 122

Fax (73) 19 39 46

Hecho en México

Made in Mexico


5/393

INDICE

PRIMERA PARTE

CLASIFICACION Y MUESTREO

Pág.

Capítulo I

. Identificación y clasificación de los suelos

3

1

. Introducción

3

2

.

Componentes del suelo

4

a)

Tamaño

4

b) Graduación

5

c)

Forma

6

Lámina I. Angularidad de las partículas de arena y

grava

7

d)

Humedad del suelo

8

e)

Características de comportamiento de los compo-

nentes de un suelo

0

3 . Clasificación de los suelos

5

a)

Clasificación de campo

5

b)

Clasificación de laboratorio

6

Lámina II. Sistema unificado de clasificación de sue-

los

ntre 36 y

37

Lámina III

. Símbolos de grupos de suelos

.

.

.

37

Lámina IV

. Sistema unificado de clasificación de sue-

los

ntre 38 y

39

4. Descripción de los suelos

9

a)

Materiales provenientes de bancos de préstamo

0

b)

Cimentaciones

0

Lámina V. Cuadro de propiedades y usos, entre 40 y

41

5

. Comparación de los grupos de suelos desde el punto

de vista de la ingeniería

1

Tabla 1. Descripción de los suelos

.

42


6/393

Pág.

Capítulo II

. Datos de localización

3

6 . Localización de muestras

3

Lámina VI

. Trazo para el muestreo de un banco de

préstamo

4

Capítulo III Muestreo

7

7.

Cantidad de material que constituye una muestra

7

8.

Equipo

8

9.

Método

9

A. Muestras alteradas

9

1° Pozos a cielo abierto

1

2

9 Sondeos con pala de postear

3

Cuarteo

6

B. Muestras inalteradas

8

1° Suelos cohesivos duros

8

2

9

Suelos suaves

2

3

9 Arenas

4

Suelos alterables

5

SEGUNDA PARTE

PRUEBAS DE LABORATORIO

Capítulo IV . Pruebas de laboratorio.

1

. Preparación de las muestras

9

a)

Equipo

9

b)

Procedimiento

9

2. Granulometría

5

a)

Análisis por mallas

6

Análisis sin lavado

9

Análisis con lavado

3

Cálculo

5

b) Análisis por vía húmeda

7

A

. Decantación separada

7

Lámina VII. Nomograma para análisis mecánico

húmedo

9

Procedimiento

2

69


7/393

Pág.

Lámina VIII

. Análisis granulométrico

.

99

Lámina IX

. Gráfica granulométrica .

100

B

. Método del hidrómetro

01

Procedimiento

02

Lámina X. Peso volumétrico del agua en función de

la temperatura

06

Lámina XI

. Calibración del hidrómetro

. .

108

Lámina XII

. Calibración del hidrómetro

17

Lámina XIII. Alturas de caída

18

Lámina XIV

. Nomograma para obtener el peso de

los sólidos en suspensión para el análisis hidro-

métrico

19

Lámina XV

. Nomograma de Casagrande para la ley

de Stokes

20

Prueba del hidrómetro

21

Procedimiento

21

Cálculo

29

Lámina XVI. Análisis granulométrico

30

Lámina XVII. Gráfica granulométrica 31

3.

Densidad

32

a)

Calibración del matraz 34

Procedimiento 35

b)

Procedimiento

37

Lámina XVIII

. Calibración del matraz

38

Lámina XIX

. Curva de calibración del matraz

39

Lámina XX. Densidad de sólidos

42

Lámina XXI

. Esquema de trompa y bomba de vacíos 144

c)

Densidad de gravas 49

Procedimiento

49

4. Compactación

54

Lámina XXII

. Base para la prueba Proctor

55

a) Procedimiento 59

Lámina XXIII

. Compactación Proctor 70

5.

Determinación de los límites de consistencia o de

Atterberg

71

a) Generalidades

71

b)

Praparación de la muestra

75

Método seco

75

Método húmedo

78


8/393

Pág.

c)

Determinación del límite líquido

.

178

Lámina XXIV

. Límites de consistencia

186

d)

Determinación del límite plástico

.

187

e) Determinación de límite de contracción 90

Procedimiento 91

Cálculo

96

Lámina XXV. Límite de contracción volumétrica 197

f) Indices de consistencia

98

6

. Determinación de la permeabilidad

00

a)

Generalidades

00

Lámina XXVI . Relación de viscosidad dinámica con

la temperatura

01

Lámina XXVII . Viscosidades del agua de 10° a 30°C

y relaciones T/µ 20

02

Lámina XXVIII . Coeficiente de permeabilidad

.

203

b) Pruebas con permeámetro de carga constante

04

Procedimiento

06

Lámina XXIX

. Permeabilidad con carga constante

11

Lámina XXX

. Nomograma para calcular el coefi-

ciente de permeabilidad por el método de car-

ga constante

13

c) Prueba de permeabilidad por capilaridad hori-

zontal

14

Procedimiento

15

Lámina XXXI

. Capilaridad horizontal 21

Lámina XXXII

. Nomograma para calcular el coefi-

ciente de permeabilidad K

t

por el método de ca-

pilaridad hirizontal

22

Lámina XXXIII

. Nomograma para calcular la altu-

ra capilar he

23

d)

Pruebas con permeámetro de carga variable

24

Lámina XXXIV

. Esquema del dispositivo para obte-

ner agua desaireada 27

Procedimiento 29

Cálculo

37

Lámina XXXV

. Permeabilidad con carga variable

38

Lámina XXXVI

. Nomograma para calcular la per-

meabilidad por el método de carga variable

.

. 239

Lámina XXXVII. Nomograma para calcular el co-

eficiente de permeabilidad k_o .

.

240


9/393

Pág.

7

.

Consolidación unidimensional

41

a) Generalidades

41

Procedimiento

46

A.

Muestra inalterada

46

B. Muestras remoldeadas 49

b ) Calibración del banco de consolidación

66

c) Cálculo 68

Lámina XXXVIII. Consolidación datos generales

75

Lámna =IX

Consolidación registro de carga

76

Lámina XL

. Consolidación registro de carga .

277

Lámina XLI

. Consolidación registro de carga

278

Lámina XLII

. Consolidación registro de descarga

279

Lámina XLIII. Curva tiempo-deformación

80

Lámina XLIV. Consolidación gráfica tiempo defor-

mación

81

Lámina XLV

. Consolidación-registro 82

Lámina XLVI. Consolidación - cálculo deformación

unitaria

83

Lámina XLVII . Consolidación gráfica deformación

unitaria-tiempo 84

Lámina XLVIII . Consolidación

. Gráficas

85

Lámina XLIX. Consolidación gráfica

86

Lámina L. Esfuerzo-deformación unitaria

287

Lámina LI. Muestra inalterada

88

8 .

Resistencia al esfuerzo cortante

89

a)

Generalidades 89

b)

Preparación de las probetas

91

Lámina LII

. Esquema del dispositivo para compre-

Sión triaxial

92

Lámina LIII

. Compresión triaxial-volumétrica

300

c) Procedimiento

01

A.

Rápidas o sin drenaje

01

Cálculo

10

Lámina LIV

. Triaxial rápida

13

Lámina LV. Triaxial rápida

14

Lámina LVI. Triaxial rápida

15

Lámina LVII

. Cálculos de Mohr

. Compresión tri-

axial

16

B .

Prueba rápida-consolidada

17

Cálculo

22

C.

Prueba lenta

24


10/393

Pág.

Lámina LVIII. Triaxial consolidada rápida

25

Lámina LIX, Triaxial consolidada rápida

26

Lámina LX .

Triaxial consolidada rápida 27

Lámina LXI

. Círculos de

Mohr . Compresión tri-

axial

28

D.

Prueba triaxial

T-15 29

E. Prueba triaxial t-38

29

F.

Medición de la presión de poro

29

Funcionamiento

34

Lámina LXII

. Dispositivo para la determinación de

la presión de poro

35

G.

Prueba goniométrica

36

TERCERA PARTE

CONTROL

DURANTE

LA CONSTRUCCION

DE LA

OBRA

Capitulo V . Control durante la construcción de la obra

41

. 1.

Generalidades

41

2

. Pruebas especiales de control

42

a)

Terraplenes de prueba

42

Procedimiento

50

Organización de los trabajos

50

b)

Determinación del peso volumétrico seco en el

terraplén

60

Generalidades

60

Procedimiento

64

Cálculo

71

Lámina LXIII

. Control de compactación de terra-

plenes

72

c) Compactación y resistencia a la penetración

375

Generalidades 75

Procedimiento

77

Cálculo

82

d)

Control de la zona permeable durante la cons-

trucción 82

Generalidades

82

Lámina LXIV

. Compactación

. Resistencia a

la pe-

netración 83


11/393

Pág.

Lámina LXV. Compactación y resistencia a la pe-

netración 84

Procedimiento

87

Cálculo

91

e)

Determinación del peso volumétrico del enroca-

miento

91

f)

Pruebás de permeabilidad de campo

93

Generalidades

.

.

393

Pozos de absorción

.

393

Pozos de filtración

.

393

Desarrollo de la prueba

. .

395

Lámina LXVI. Permeabilidad de campo

. Pozos de

filtración

96

Pozos en material homogéneo

397

Lámina LXVII . Permeabilidad de campo. Pozos de

filtración 98


.

399

Pozos radiales .

.

. .

399

Lámina LXVIII. Permeabilidad de campo

. Pozos en

material homogéneo

00

Lámina LXIX. Permeabilidad de campo. Pozos

en material homogéneo 01


02

Lámina LXX

. Permeabilidad de campo. Pozos ra-

diales

03

Lámina LXXI

. Permeabilidad de campo. Pozos

radiales

04

Lámina LXXII

. Permeabilidad de campo

. Pozos ra-

diales

05

g) Presentación de datos

06

3

. Consideraciones sobre los diferentes equipos para la

construcción de terracerias

06

a) Generalidades

06

Lámina LXXIII

. Instalación para determinar el

coeficiente de permeabilidad

. . . entre 406 y 407

1° Presión

08

Lámina LXXIV

. Rodillos para compactación de te-

rraplenes. Características

. . . . entre 408 y 409

2

9

Cubrimiento

10

3° Espesor de las capas

10

4° Número de pasadas del rodillo

11

b)

Consideraciones sobre los diferentes equipos

11


12/393

PROLOGO A

LA CUARTA

EDICION

La cuarta edición de este Instructivo ha salido a la luz más

por la creciente demanda de nuevos ejemplares, que por la ne-

cesidad de incluir en su texto modificaciones tan substanciales,

que ameriten una edición más.

Como en ocasiones tal demanda ha llegado a ser apremian-

te, se ha tenido tiempo exclusivamente para actualizar algunas

ilustraciones, corregir ciertas erratas y revisar superficialmen-

te el contenido

. De esta manera el lector encontrará sólo lige-

ras diferencias entre esta edición y su predecesora.

Por lo demás, se tiene ya programado, en un futuro próximo,

hacer una revisión completa del Instructivo para incluir en su

texto aquellos tópicos que por su actualidad y utilidad ameri-

ten su incorporación, buscando así que el Instructivo ayude,

con mayor efectividad, a uniformar y mejorar el funcionamien-

to de los laboratorios de la S

.R

.H.

Esta edición, como las anteriores, ha sido preparada por el

personal del Laboratorio de Suelos del Departamento de Inge-

niería Experimental, si bien ahora se ha contado además con

el entusiasmo y decidido apoyo de las autoridades superiores

y con la asidua colaboración del Ing . Vicente Vargas Alcántara.

México, D. F., febrero de 1967.


13/393


14/393

1— 1

00

Figura 2

PRESA BENITO JUAREZ (EL MARQUES), OAXACA

.—Aspecto general de las terracerfas para

el cierre de la cortina

.


15/393

Vista interior de los Laboratorios de Mecánica de Suelos

.

co


16/393

CAPÍTULO

I

IDENTIFICACION Y CLASIFICACION

DE LOS

SUELOS

I. INTRODUCCION

La mayoría de los suelos son una acumulación heterogénea

de granos minerales no cementados

. Sin embargo, los términos

"suelo" o "tierra" como los usan los ingenieros, incluyen prác-

ticamente todos los tipos de materiales inorgánicos y orgánicos,

cementados o no, que se encuentran en la tierra . Se excluye so-

lamente la roca dura que permanece firme después de expuesta

al intemperismo.

Para el ingeniero interesado en diseño y construcción de ci-

mentaciones y obras de terracería, las propiedades físicas de

los suelos, tales como peso unitario, permeabilidad, resistencia

al esfuerzo cortante, compresibilidad e interacción con el agua,

son de primordial importancia . La adaptabilidad de los suelos

a los cultivos interesa al agrónomo, los detalles de su origen y

distribución conciernen al geólogo, y sus propiedades mineraló-

gicas son estudiadas por el petrógrafo . Para la solución de pro-

blemas especiales el ingeniero consulta con estos científicos,

algunos de los cuales dedican todo su tiempo a aplicar sus cono-

cimientos a la ingeniería.

Con objeto de que los ingenieros tanto en el campo como en

la oficina estén en condiciones de entenderse con respecto a

suelos, es necesario disponer de un método estándar de identi-

ficación y clasificación de los mismos.

Un sistema que describe a los suelos y los coloca en catego-

rías o grupos que tienen distintas propiedades, capacita a los

ingenieros para intercambiar información y obtener provecho

de la experiencia de los demás.

Para el diseño final de estructuras importantes, la clasifica-

ción debe ser complementada por pruebas de laboratorio que

determinen las características de comportamiento del suelo, ta-

les como permeabilidad, resistencia al esfuerzo cortante, y com-

presibilidad, para condiciones de campo previstas.

23


17/393

24

INSTRUCTIVO DE MECÁNICA DE

SUELOS

Sin embargo, los informes que contienen clasificaciones ade-

cuadas de suelos y descripciones correctas de ellos, pueden

usarse al hacer estimaciones preliminares, en determinar la

extensión de las investigaciones de campo adicionales necesa-

sarias para el diseño final, en la planeación de un programa

económico de pruebas de laboratorio y en la aplicación de los

resultados de las pruebas a exploraciones- adicionales

. El co-

nocimiento de la clasificación del suelo, incluyendo sus propie-

dades típicas, es de especial valor para el ingeniero que estudia

cimentaciones y estructuras de tierra.

En 1952, el "Bureau of Reclamation" y el "Corps of En-

gineers , en unión con el profesor A

. Casagrande, como consul-

tor, llegaron a un acuerdo para modificar su clasificación de

suelos para aeropuertos, dando origen al llamado "Sistema

Unificado de Clasificación de Suelos". Este sistema torna en

consideración las propiedades de los suelos relacionadas con la

ingeniería ; es descriptivo y fácil de adaptarse al suelo real, y tie-

ne la flexibilidad suficiente para poder usarse en el campo y

en el laboratorio

. Probablemente su mayor ventaja es que un

suelo puede clasificarse rápidamente por examen visual y ma-

nual, sin necesidad de pruebas de laboratorio. El Sistema Uni-

ficado de Clasificación de Suelos está basado en el tamaño de

las partículas, sus cantidades y variedad de tamaños, así como

en las características de los granos finos.

Un suelo está constituido de varios componentes, cada uno

de las cuales contribuye en parte a las propiedades físicas del

conjunto. La clasificación se puede entender mejor, conside-

rando primero las propiedades de cada uno de los componentes

del suelo

. Por tanto, el párrafo 2 describe los constituyentes del

suelo e introduce los conceptos que se usan en el sistema de

clasificación.

El párrafo 3 y los cuadros de clasificación, láminas II y IV,

contienen los fundamentos del sistema de clasificación para

los suelos que se encuentran en la naturaleza

. Además de una

clasificación adecuada es importante incluir una descripción

correcta del suelo en los reportes de exploraciones. El párra-

fo 4 y la lámina V contienen la descripción e información cuali-

tativa para comparar las propiedades y los usos de los suelos

típicos de cada grupo de la clasificación en ingeniería

. Los

símbolos empleados se muestran en la lámina III.

2

. COMPONENTES DEL SUELO

a) Tamaño . Las partículas mayores de 76

.2 mm

. (3"), que-

dan excluidas de este sistema de clasificación

. Sin embargo, la

cantidad de partículas de tamaño mayor que 76

.2 mm., puede

ser de gran importancia en la•selección de préstamos para ma-

terial de terraplenes, por tanto, los reportes de exploraciones

deben contener siempre información sobre cantidad y tamaño

de partículas mayores de 76 .2 mm. (3") .


18/393

COMPONENTES DEL SUELO

25

Dentro del rango de tamaños del sistema hay dos grandes di-

visiones, los granos gruesos y los granos finos

. Los granos grue-

sos son los retenidos en la malla Núm. 200 (0

.074 mm

.), y se

dividen en :

GRAVA (Símbolo G) de 76.2 mm. (3") al tamaño de la

malla Núm

. 4 (4.69 mm.) (

E

).

Grava gruesa, de 76

.2 mm. a 19.1 mm

. (3" a %").

Grava fina de 19.1 mm

. (

s/4") a tamaño de la malla Núm

. 4

(4

.69 mm

.).

ARENA (Símbolo A) de la malla Núm. 4 (4.69 mm.) a la

malla Núm. 200 (0 .074 mm.).

Arena gruesa. Malla Núm

. 4 (4

.69 mm

.) a malla Núm

. 10

(1

.651 mm.).

Arena media . Malla Núm. 10 (1

.651 mm.) a Núm

. 40 (0.420

mm.).

Arena fina . Malla Núm

. 40 (0

.420 mm.) a Núm

. 200 (0.074

mm

.).

Para clasificación visual se puede tomar 6

.4 mm

. (

1

/4 )

.como

tamaño equivalente a la malla Núm

. 4 (4

.69 mm

.), y la malla

Núm

. 200 (0

.074 mm.) es el tamaño más pequeño de partículas

que pueden distinguirse individualmente a simple vista.

Los granos finos, llamados por brevedad finos, son menores

que la malla Núm

. 200 (0

.074 mm.) y son de dos tipos

: LIMO

(Símbolo L) y ARCILLA (Símbolo B, inicial de la palabra Ba-

rro)

. Los sistemas antiguos de clasificación definen la arcilla

como aquellas partículas de menos de 5 micras (0

.005 mm

.).

(Algunos usan 2 micras y definen el limo como finos mayo-

res que el tamaño de las arcillas). Sin embargo, es un error

creer que las propiedades típicas del limo y de la arcilla corres-

ponden a determinados tamaños de partículas

. Algunos depó-

sitos naturales de polvo de roca que exhiben todas las propie-

dades de limo y ninguna de arcilla, pueden estar constituidos

en su totalidad por granos menores de 5 micras

. Por otra par-

te, algunas arcillas típicas pueden consistir principalmente de

partículas mayores de 5 micras, pero contener pequeñas can-

tidades de partículas coloidales extremadamente finas . En el

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos no se hace dis-

tinción de tamaño entre limos y arcillas, se diferencian más

bien por su comportamiento.

Suelos orgánicos

(Símbolo O)

. La materia orgánica es con

frecuencia un componente del suelo, pero no se le asigna nin-

gún tamaño de grano específico, ya que varía en tamaño desde

partículas coloidales de dimensión molecular hasta pedazos de

materia vegetal, parcialmente descompuesta, de varios centí-

metros de longitud.

b) Graduación. Las cantidades de los diferentes tamaños da

granos presentes en un suelo, se pueden determinar en el la-

boratorio por medio de cribado para los granos gruesos y por

sedimentación (análisis mecánico húmedo) para los finos

. Los


19/393

26 INSTRUCTIVO

DE MECÁNICA

DE SUELOS

resultados de laboratorio se presentan en forma de una curva

acumulativa de tamaños

. Para suelos que están formados prin-

cipalmente por granos gruesos, la distribución granulométrica

revela algunas de las propiedades físicas del material

. Por otra

parte, el tamaño de los granos es menos importante en suelos

que contienen cantidades preponderantes de partículas finas.

Las graduaciones típicas de suelos son :

Bien graduado

(Símbolo b)

. Cuando todos los tamaños de

partículas, desde las más pequeñas hasta las más grandes, se

encuentran presentes en proporciones semejantes.

Mal graduado (Símbolo m).

A.

Uniforme

. La mayor parte de los granos son aproximada-

mente del mismo tamaño.

B.

Graduación salteada. Ausencia de uno o más tamaños in-

termedios.

En el campo, se estima si un suelo está bien o mal graduado

por inspección visual

. Para fines de laboratorio, el tipo de gra-

duación puede determinarse usando el criterio basado en el

rango de tamaños y en la forma de la curva granulométrica.

La medida del rango de tamaño se llama coeficiente de uni-

formidad, C,,, que se define como la relación de los diámetros

correspondientes al 60% que pasa y al 10% que pasa según

la curva granulométrica :

C u =

Dio

La forma de la curva granulométrica está dada por el coefi-

ciente de curvatura que es la relación del cuadrado del diá-

metro correspondiente al 30% que pasa, entre el producto D6 0

por

Dio

.

_

(D30)

2

C c

D6o

Dlo

La lámina XVII, página 131, muestra una curva granulomé-

trica típica.

c) Forma

.

La forma de las partículas tiene una importante

influencia en las propiedades físicas de un suelo . (Véase lámi-

na I.) Las siguientes formas son las más comunes:

Partículas equidimensionales.

Pueden ser redondeadas, sub-

redondeadas, angulares y subangulares

. Los componentes de

los suelos gruesos son por lo general del tipo equidimensional

y consisten principalmente en granos minerales de cuarzo y

feldespato.

Partículas laminares. Se encuentran presentes en apreciable

cantidad en muchos suelos finos

. La mica y algunos minerales

presentes en las arcillas tienen esta forma.

D6o


20/393

ANGULARIDAD

DE LAS PARTICULAS 0E, ARENA Y GRAVA

LAMINA I

,'''2Cpnfos

ben deatnidos per*

bgstonte redondegdoe.

ANGULAR ,

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,

00


21/393

28

INSTRUCTIVO DE MECÁNICA DE SUELOS

d) Humedad del suelo.

Una masa de suelo tiene 3 constitu-

yentes

: los granos sólidos, el aire y el agua

. En los suelos que

consisten principalmente de partículas finas, la cantidad de

agua presente en los poros tiene un marcado efecto en las pro-

piedades de los mismos

. Se reconocen 3 estados principales de

consistencia del suelo :

Estado líquido

.

El suelo está en suspensión o tiene la consis-

tencia de un fluido viscoso.

Estado

plástico

. El suelo puede ser deformado rápidamente

o moldeado sin recuperación elástica, cambio de volumen,

agrietamiento o desmoronamiento.

Estado sólido

. El suelo se agrieta al deformarlo o exhibe re-

cuperación elástica.

Al describir estos estados del suelo, es costumbre considerar

únicamente la fracción menor que la malla Núm

. 40 (0.420

mm

.) ; para esta fracción de suelo, el contenido de humedad en

porciento de peso seco con el cual pasa del estado líquido al

plástico, se llama límite liquido

LL

.

Para determinar el lí-

mite líquido en el laboratorio, se usa un dispositivo que hace

fluir el suelo bajo ciertas condiciones

. (Véase Fig

. 128, pági-

na 172) . El contenido de humedad en la frontera entre el es-

tado plástico y el sólido se llama límite plástico LP

.

La

diferencia entre el límite líquido y el límite plástico consis-

te en el rango de contenido de humedad dentro del cual el

suelo es plástico, y se denomina indice de plasticidad

I

Los

suelos muy plásticos tienen valores grandes del índice de plas-

ticidad, mientras que en un suelo no plástico, el limite plástico

y el límite líquido son iguales. Estos límites de consistencia

(Límites de Atterberg) se usan en el Sistema Unificada de

Clasificación de Suelos, para diferenciar los materiales muy

plásticos (arcillas) de los materiales ligeramente plásticos o

no plásticos (limos)

. (Véase capitulo IV, párrafo 5

.)

Un ingeniero especialista en Mecánica de Suelos, con sufi-

ciente experiencia, puede llegar a adquirir la habilidad para

estimar los límites de Atterberg de un suelo

. Sin embargo se

han encontrado tres sencillas pruebas manuales para la iden-

tificación y clasificación de los suelos finos en el campo y para

determinar si la fracción fina del suelo es limosa o arcillosa,

sin que se requiera la estimación de los límites de Atterberg.

Estas pruebas manuales

, que forman parte de los procedimien-

tos de campo en el Sistema Unificado de Clasificación de Sue-

los son :

Deformabilidad.

A.

Movilidad del agua de los poros (reacción al agitado)

(Fig

. 4).

B.

Quebrantamiento (resistencia en seco) . (Fig

. 5.)


22/393


29

Figura 4

Figura 5


23/393

30

INSTRUCTIVO DE MECANICA DE SUELOS

C. Tenacidad (consistencia cerca del limite plástico).

(Fig. 6 .)

Estas pruebas se describen en la parte inferior del cuadro de

clasificación

. (Lámina IL)

e) Características de comportamiento de los componentes de

un suelo.

GRAVA Y ARENA. Ambos componentes gruesos de un sue-

lo (grava y arena) tienen esencialmente las mismas propieda-

des

; su diferencia estriba en el grado en que éstas se presentan.

La división de los tamaños de grava y arena por medio de la

malla Núm. 4 (4.69 mm

.), es arbitraria y no corresponde a un

cambio definido en propiedades

. Las gravas o arenas compac-

tas bien graduadas son materiales estables

. Los suelos gruesos

cuando carecen de finos son permeables, fáciles de compactar,

la humedad los afecta ligeramente y no se ven sujetos a la

acción de las heladas

. A pesar de que la forma y graduación

de los granos, tanto como el tamaño, afectan estas propie-

dades, para una misma cantidad de finos, las gravas son ge-

neralmente más permeables, más estables, y menos sensibles

al agua o a las heladas que las arenas.

A medida que una arena se hace más fina y más úniforme,

sus características se aproximan a las de los limos, con el

co-

Mara 6


24/393


31

rrespondiente decremento en permeabilidad y la correspondien-

te reducción de su estabilidad en presencia de agua

. Las arenas

muy finas y uniformes son difíciles de distinguir de los limos

a simple vista, sin embargo, las arenas secas no tienen cohesión

(no pueden mantenerse unidas) y se sienten granulares en

contraste con la ligerísima cohesión y sensación suave que pre-

sentan los limos secos.

LIMO Y ARCILLA

. La presencia de finos, aun en peque-

ñas cantidades, puede tener marcado efecto en el comporta-

miento de los suelos

. Una cantidad tan baja como el 10% de

partículas menores que la malla Núm

. 200 (0

.074 tm)

. en

arenas y gravas, puede hacer al suelo virtualmente impermea-

ble, especialmente cuando los granos gruesos están bien gra-

duados

. Asimismo, serios hinchamientos provocados por heladas

pueden ser causados por un porcentaje menor del 10% de finos

en gravas y arenas bien graduadas . La utilidad de los mate-

riales gruesos para las superficies de caminos puede incremen

-

tarse agregando una pequeña cantidad de arcilla que actúa

de liga entre las partículas de grava y arena.

Los suelos que contienen grandes cantidades de limo y arcilla

son los que presentan mayores dificultades al ingeniero. Estos

materiales muestran marcados cambios en sus propiedades fí-

sicas al cambiar su contenido de humedad

. Por ejemplo, una

arcilla seca, dura, puede ser conveniente como cimentación

para cargas pesadas, mientras permanezca seca, pero puede

convertirse en un tremedal* al humedecerse . Muchos de los

suelos finos se encogen al secarse y se expanden al humedecer-

se, lo cual puede afectar perjudicialmente a las estructuras

cimentadas sobre ellos o construidas con ellos

. Aun cuando la

humedad no cambie, las propiedades de los suelos finos pueden

variar considerablemente de las que poseen en su estado natu-

ral cuando se alteran de alguna manera

. Depósitos de partícu-

las finas que se han visto sujetos a cargas en el tiempo geoló-

gico, tienen frecuentemente una estructura que provee al

material de propiedades especiales en su estado inalterado . Pero

cuando el suelo se excava para usarse como un material de

construcción, o cuando el depósito natural se perturba, por

ejemplo metiendo pilotes, se destruye la estructura y las pro-

.

piedades del suelo cambian radicalmente.

Los limos son diferentes de las arcillas en muchos aspectos,

pero debido a su semejanza en apariencia, a menudo se han

confundido con resultados desastrosos

. Los limos y las arcillas

secos y hechos polvo no pueden distinguirse entre sí, pero se

identifican fácilmente por medio de su comportamiento en pre-

sencia de agua

. Determinar si los finos son arcillas o limos;

es una parte esencial del Sistema Unificado de Clasificación de

los Suelos.

Los limos

son los finos no plásticos

. Son inherentemente in-

.

estables en presencia de agua y tienen la tendencia a ponerse

* Pantano que retiembla al menor movimiento

.


25/393

32


en suspensión cuando se saturan . En dicho estado, son llamados

"hígado de toro" por los constructores

. Los limos son media-

namente impermeables, difíciles

. de compactar, y son altamente

susceptibles a hinchamientos por heladas

. Las masas de limo

cambian de volumen con cambios de forma (la propiedad de

deformabilidad) en contraste con las arcillas, las cuales man-

tienen su volumen al cambiar su forma (la propiedad de plasti-

cidad)

. La propiedad de deformabilidad junto con la tendencia

a licuarse (ponerse en estado de suspensión en el agua) cuan-

do se someten a vibraciones, proporcionan medios de iden-

tificación para limos típicos en estado suelto y húmedo (véase

el cuadro de clasificación)

. En seco, los limos pueden pulve-

rizarse fácilmente, bajo la presión de los dedos (muy ligera

resistencia al quebramiento), y tendrán una sensación suave

entre los dedos en contraste con la rugosidad de las arenas

finas (véanse las Figs . 7, 8 y 9).

Los limos se diferencian entre si por el tamaño y forma de

los granos, lo que se refleja principalmente en la propiedad

de compresibilidad

. Para condiciones similares, de carga previa,

mientras más alto es el límite líquido de un limo éste será más

compresible . El límite líquido de un limo inorgánico típico

de granos abultados (equidimensionales) es alrededor de 30%,

mientras que limos altamente micáceos o diatomáceos (los

Figura

7


26/393


33

Figura


27/393

34

INSTRUCTIVO DE MECANICA DE

SUELOS

llamados limos elásticos ) compuestos principalmente de gra-

nos en forma de hojuela, pueden tener límites líquidos tan

altos como 100%

. Las diferencias en las propiedades "licua-

ción" y "deformabilidad" proporcionan medios para distinguir

en el campo entre limos de bajo limite líquido (símbolo Ln

) y

limos de alto límite líquido (símbolo Le ).

Las arcillas son los finos plásticos

. Tienen baja resistencia

a la deformación cuando están húmedas, pero al secarse forman

masas cohesivas y duras

. Las arcillas son virtualmente im-

permeables, difíciles de compactar cuando están húmedas, e

imposibles de drenar por medios ordinarios. Son características

de algunas arcillas, las grandes expansiones y contracciones

que sufren de acuerdo con los cambios en su contenido de

humedad

. El tamaño pequeño, la forma laminar y la composi-

sión mineral de las partículas de arcilla, se combinan para

producir un material que es a la vez compresible y plástico.

Mientras mayor sea el límite líquido de una arcilla, será

mayor su compresibilidad al compararla en igualdad de con-

diciones de carga previa

; por lo tanto, en el Sistema Unificado

de Clasificación, el límite líquido se usa para distinguir entre

arcillas altamente compresibles (símbolo B

e

)

y

aquellas de

baja compresibilidad (símbolo B

r )

.

Las diferencias en la plas-

ticidad de las arcillas se reflejan en sus índices de plasticidad.

Para el mismo límite líquido, mientras más alto sea el índice

plástico, la arcilla será más cohesiva

. La diferenciación entre

las arcillas en el campo, se Lleva a cabo por la prueba de tena-

cidad, en la cual el suelo húmedo se moldea y forma en peque-

ños rollos hasta que ocurre el desmoronamiento

; y por la

prueba de su resistencia en seco, la cual mide la resistencia

de la arcilla a quebrarse y pulverizarse

. (Véase el cuadro de

clasificación.) Aun teniendo poca experiencia al realizar estas

pruebas, las arcillas de baja compresibilidad y baja plasticidad,

arcillas pobres, pueden distinguirse inmediatamente de las ar-

cillas francas altamente plásticas y altamente compresibles.

Materia orgánica

. En la forma de vegetación parcialmente

descompuesta, es el principal constituyente de los suelos tur-

bosos

. Diferentes cantidades de materia vegetal finamente

dividida, se encuentran en sedimentos plásticos y no plásticos,

y a menudo afectan sus propiedades lo suficiente para influir

en su clasificación

. En esta forma, tenemos limos orgánicos

y arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad y arcillas orgá-

nicas de plasticidad media y alta

. Aun pequeñas cantidades de

materia orgánica en forma coloidal presentes en una arcilla,

producirán un apreciable incremento en el límite liquido del

material, sin que se incremente su índice de plasticidad

. Los

suelos orgánicos son de color gris oscuro o negro y general-

mente tienen un olor característico a descomposición

. Las arci-

llas orgánicas presentan una sensación esponjosa en su rango

plástico al compararlas con arcillas inorgánicas

. La tendencia

de los suelos de alto contenido de materia orgánica a crear


28/393

CLASIFICACION DE LOS SUELOS

35

vacíos originados por descomposición o a cambiar las caracte-

rísticas físicas de la masa de suelo por medio de alteración

química, hacen de ellos materiales inconvenientes para usarse

en ingeniería . Los suelos que contienen materia orgánica aun-

que sea en pequeñas cantidades, son bastante más compresi-

bles y menos estables que los suelos inorgánicos

; por lo tanto,

son menos propios para usarse en ingeniería.

3 . CLASIFICACION DE LOS SUELOS

-

En la naturaleza, los suelos rara vez existen separadamente

como grava, arena, limo, arcilla o materia orgánica, sino que

generalmente se encuentran en forma de mezclas con propor-

ciones variables. El Sistema Unificado de Clasificación de los

'Suelos se basa en el reconocimiento del tipo y predominio de

los 'constituyentes, considerando tamaños de grano, graduación,

plasticidad y compresibilidad. Esta clasificación divide a los

suelos en tres grupos principales : suelos gruesos, suelos finos

y suelos de alto contenido de materia orgánica (turba)

. En el

campo, su identificación se lleva a cabo por medio de inspección

visual para los granos gruesos y por medio de pruebas manua-

les sencillas para la parte fina de los suelos o para los suelos

finos. En el laboratorio, puede hacerse uso de la curva granulo-

métrica y de los límites de Atterberg

. Los suelos

turbosos (T)

son identificados inmediatamente por su color, olor, sensación

esponjosa y textura fibrosa y no se subdividen posteriormente

en el sistema de clasificación.

• a)

Clasificación de campo

.

Una muestra representativa del

suelo (excluyendo las partículas mayores de 76

.2 mm. C3 1), se

clasifica inicialmente como suelo grueso o suelo fino, estimando

si el 50% en peso de las partículas pueden o no verse indivi-

dualmente a simple vista (granos gruesos)

. Los suelos que

contienen más del 50% de partículas gruesas son suelos grue-

sos ; los suelos que contienen más del 50% de partículas menores

de lo que el ojo puede distinguir, son suelos finos.

Si el suelo es predominantemente grueso, se identifica como

grava o arena si el 50% o más de sus granos son mayores o

menores que la malla Núm

. 4 (4

.69 mm

.) (aproximadamente

14").

Si el suelo es una grava, debe a continuación identificarse

como limpia (si contiene pocos finos o ningún fino), o sucia

(si contiene apreciable cantidad de finos) . Para las gravas "lim-

pias", la clasificación final se hace estimando su graduación;

las gravas bien graduadas, pertenecen al grupo

G, ; las gravas

uniformes y gravas con deficiencias en algunos tamafios' de

granos pertenecen al grupo G,,,. Las gravas "sucias" son de dos

tipos : aquellas con finos no plásticos (limosas),

GL,

y aquellas

con finos plásticos (arcillosas),

GB

.

La determinación de si

los finos son limosos o arcillosos, se hace por medio de las tres

pruebas manuales indicadas para los suelos finos

:


29/393

36

INSTRUCTIVO DE MECANICA

DE

SUELOS

Si el suelo es una arena, los mismos pasos y criterio que se

usaron en las gravas se repiten, de modo de llegar a determinar

si el suelo es una arena limpia bien graduada

A

b

, arena lim-

pia mal graduada A,,,, arena con granos finos limosos

AL,

o arena con granos finos arcillosos AB.

Si un material es predominantemente fino (más del 50%

en peso), se clasifica en uno de los seis grupos L

,

B

1

, , 0

L, .

B

e

, 0,

estimando su deformabilidad (movilidad del agua,

reacción al agitado), resistencia en seco (características de

quebramiento), y su tenacidad (consistencia cerca del límite

plástico, véase el cuadro de clasificación para los procedi-

mientos de prueba), e identificándolo como orgánico o inorgá-

nico

. El comportamiento de los diversos grupos de los suelos

finos para cada una de las pruebas manuales se indica en el

cuadro.

Los suelos que son típicos de los diversos grupos, se clasi-

fican inmediatamente por los procedimientos señalados

. Sin

embargo, muchos suelos en su estado natural tendrán caracte-

rísticas propias de dos grupos, debido a que están cerca de

la frontera de los dos grupos de que se trate, en porcentaje

de los varios tamaños o en características de plasticidad

. Para

este considerable número de suelos, se usan clasificaciones de

frontera

; esto es, los dos grupos que describen de la mejor

manera al suelo, se indican separados por un guión, como

sigue :

G

b - GB.

Si los porcentajes de los tamaños de grava y arena en un

suelo grueso son casi iguales, el procedimiento de clasificación

es suponer que el suelo es una grava, y entonces continuar en el

cuadro, hasta que se encuentre un grupo que describa correcta-

mente al resto del suelo, digamos

GB

. Como nosotros podíamos

haber supuesto que el suelo es una arena, la clasificación co-

rrecta de campo sería GB-AB,

porque el criterio para los sub-

grupos de grava y arena es idéntico

. Similarmente, dentro de

los agrupamientos de grava o arena, pueden ocurrir clasifi-

caciones de frontera tales como

Gb

- G,,,, GL - GB, G,, - GL,

A b -

A , ,, ,

A L - A B y A ,, - A L.

La clasificación correcta de un suelo cercano a la línea

de frontera entre los suelos gruesos y los suelos finos, se

hace clasificando primeramente al suelo como si se tratara

de un suelo grueso y después, como un suelo fino

. Clasifica-

ciones tales, como

AL - Li

y AB - B

„ son comunes.

Dentro de la división de los suelos finos, las clasificaciones

de frontera pueden ocurrir tanto entre suelos de alto 'o bajó

límite líquido como entre materiales limosos o arcillosos en el

mismo rango de límites líquidos

. Por ejemplo, podemos tener

suelos

L

, - L,., B

, - B,

. , 0,, - y L

, - B

i„ Li

, - 0

0

, B,, - 0,„ L,. -

B,

., L

- 0,

(Ver representación gráfica en la lámina

III

. )

b) Clasificación de laboratorio .

A pesar de que la mayor

parte de las clasificaciones de suelo se harán a simple vista


30/393

SISTEMA

UNIFICADO

DE CLASIFICACION

DE

SUELOS

INCLUYENDO

IDENTIFICACION

Y

DESCRIPCION

PROCEDIMIENTOS DE IDENTIFICACION EN EL CAMPO

111x,

Lo s

é

PO

NOMBRES

TIPICOS

INF ORMACION ADICIONAL PARA

L A DE SCRIPCION DE L OS SU E L OS .

CRITERIO

DE CLASIFICACION

EN

EL LABORATORIO

(Euc luyendo r as par t í cu las mayor es de

3

" y b asando l as f r acc iones en pesos es tineodos )

^

ú

o

Z

á

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A m p l i o r a n g o e n l o s t a m a l e s d e l o s p o r t i c u l o s y c a N E a d e s

b

Grav as l oen g r aduados ,mez c l as de g r av o

y a rena

p o c o s o n i n g u n o s f o ro s .

D é s e d n o m b r e t í p i c o

r

; u w y l M n a B b e P o r c e n t a j e s

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o ~ r í y u l o s i d a d

caracter íst icos de tomairo

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r a n g o d e

c a n t a b a s ,

Grav as ma l g r aduadas

;mez c l as de g r av o

g e d ó g t c o

y otro información e l e n a i r d is m e e i t b s e n le

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No s o t i s f o c e n l o s r e q u i s i t o s d e

graduación para Gb .

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Fracción

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Plást ica

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m e z c l a s

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A n e a "

A y

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-

o

o

_

a

( Para ident if icación

véas e gNpo Lp a l o c a )

.

y l i m o m a l g r o d u a d a s

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Q

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"

A "a A n e a

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m e n o r

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m a e s t r o s

i na l t e r adas ag réguese in f o r

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de ( r omero

r e q u i e r e n

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v m o c i ó n

sob r e es f r o t i f i cac idn

d e n s i d a d a p a r e n t e ,

°

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Fracción f irmo plást ica .

Grav as a r c i l l osas

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m e z c l a s

d e g r a v a ,

,

c e m e n t a c i ó n , c o n t e n i d o d e

humedad y w ro c t e r i E

é

x $

L í m i t e s d e A t t a r b e r g

ar r ib o de

uso de s í mbo l os dob l es .

c

1 °

9

( Poro ident if icación

v é a s e

g r upo

Bp a b a j o ) ,

a r e n o

y

ar c i l l o ma l g r aduado s

.

1

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d r e n o j e .

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A r e n a s

g r a d u a d o s ; a r enas g r av osas

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A r enas m a ! g r ad u a d a s ; a r e n a s g r o vo s a s ,

EJEMPLO ; 8

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I,

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Predorn in io

d e u n t o r n a h o o

r a n g o d e t o n v h o s ,

Ar ena l im oso

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g r a v o s o , c o m o

un 205 d e

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No s a t i s f o c en t o dos l o s r equ i s it o s de g rada t e& pom

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s u b a n g u l a r e s ; c o m o u n

15 T de f inos no p l og

ó

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Lim ite s d e Atte rbe rg a bo jo de "

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g r a d u a d a s .

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Límites de At terberg arr iba de

l a I i n e o

"

A

"

o

m ow . que 7.

u s o d e s í m b o l o s d o d o s .

PROCEDIMIENTOS DE IDENTIFICAGION EN LA FRACCION QUE PASA LA MALLA N e

40

.

EOUIVALENCIA

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S u e l o s

A

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B

A r c i l l a .

T

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C o m p r e s i b l e .

R E S I S T E N C I A D E L

S U E L O S E C O

M O V I L I D A D

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T E N A C I D A D

(Cons is tenc ia cer co

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(AI queb r umien t o ) (Reacc ien al ag i l o da

d e l l í m i t e

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N i n g u n a o

Róp i do o

L i m o s i n o r g á n i c o s y a r e o l o s r n u y f i n a s , p a l m d e I n c a ; a r e n a s

G O M P A P A N D O

S U E L O S

DE IGUAL LIMITE LIOUIOO

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A U M E N T A N C O N E L I N D I C E D E P L A S T I C I D A D .

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A r c i l l o s i n o r g e m i c a s d e

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Para mues t r as ina l t e r odos ag r eguese in f an t a

M in sob r e l o es t r uc t u r o , es t r o t i f i cocán, cons is t en_

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d i a t o m o c e o s o r e n o s o s f i n o s o G m o s o s , l i m o s e l 6 s t i o z s

. c ia t an t o ina lt e r oda como r emol deoda , humed ad

y cond ic iones

de dr ena j e . to

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N i n g u n o .

Alto

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Arcil las

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Arcil las orgt ínicos

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LIQUIDO

gu j e r os de r aces v er t ieo l es

) lm t t y s e c o

en

LIMITE

F aC il me n te id e nt if ie c bl es p or su c olo r, ol or , s en s oW n T ur bo y ot ro s su e lo s ol ta m e nt e o rg án ic o s

G RA FI CA

e

PASCDD

U E LO S A LT A ME N TE

ORGÁNICOS

P A R A c L A s i F I C A C I O N D E S I J E L O S F I N O S E N E L L A B O I M T C R I O .

y a p a r i e n c i a e s p o n j o s a y G i g a n t a s v e c e s

te x t

.]b r osa

.

e n e s t a d o d e d e s c o m p o s i c ió n

.

le) Casos de frontera

l

-

L o s s u e l o s q u e p o s e e n l o s c a r a c t e r í s t i c a s d e d o

: g r u p o s s e d e s i g n a n c o n l a c o m b i n a c ió n d e l o s d o s s í m b o l o s

. Por ejemplo :

G b - G B

; m e z c l a s d e g r o v a y a r e n a b i e n g r a d u a d o s c o n e m p a q u e d e a r c i ll o .

(

.) Todos los tamahos de los mollas son los U

.S

.

Standa rd .

LAMINA II


31/393

PROCEDIMIENTOS DE IDENTIFICACION DE SUELOS FINOS 0 FRACCIONES FINAS DE SUELO EN EL CAMPO

E s t o s p r o c e d i m i e n t os

se

ejecutan canta fracción que paso

lo molo N' 40 , ( 0 .420 mm

. ) Par o f ines de c las i f i c ac ión en e l c am po no se u so la

m o n o ; simplemente se quitan o mano las part ículas gruesas que interf ieren co n

l a p r u e b a .

DEFORMABILIDAD — MOVILIDAD

DEL

AGUA ( Reacc ión ol ag i t ado )

D e s p u é s d e q u i t a r l o s p a r t í c u l a s g r u e s o s , m a y o r e s q u e l o m o l l o N " 40 , p r e p á r e s e

u n a p o s t i ll a d e s u e l o h ú m e d o d e u n v o l u m e n a p r o s im o d o m e n t e i g u a l a 1 0 c m '

; s i e s nec es q ,

r i o a ñ á d a s e s u f ic i e n t e a g u a p o r o d e j a r e l s u e l o s u a v e p e r o n o p e g a j o s o .

C o l ó q u e s e l a p o s t i ll a e n l o p a l m a d e l a m o n o y a g i l e s e h o r iz o n t a l m e n t e , g c l p é e s e -

v i g o ro z a m e e t e c o n t r a l o o t r o m o n o v a r ia s v e c e s

. U n a r e a c c i ó n p o s i t i v a c o n s i s t e e n q u e -

en lo superficie de la postilla aparece agua, la superficie cambio adquiriendo uno opa_

r i e n c i o d e h í g a d o y a p a r e c e l u s t r o s o

. C u o n d o l a p o s t i ll a s e a p r i e t a e n t r e l o s dedos d e s a p a .

r e ce n d e l o s u p e r f i c i e e l a g u o y e l l u s t r e , e l s u e l o s e v u e l v e t i e s o y f i n a l m e n t e s e a g r i e _

to

o s e d e s m o r o n a

. La rapidez con que aparece

et

agua en lo superficie al agitar y de

soparece al apretar sirve para identificar lo c ase de finos del suelo.

Las arenas muy finas don lo reacción más rápido y distintiva, mentras que los

a r c i l l a s p l á s t i c a s n o t i e n e n r e a c c i ó n . Los ' limos

i n o r g á n i c o s , toles c o m o e l t í p ic o

po

v o d e r o c a , d a n u n a r e a c c i ó n moderado.

Nota

: Lo pa l ab ro " DEFORMA BIL IDA D

"

e q u i v a l e o l o p a l a b r a i n g l e s a

" D I L A T A N C Y

"

c u y o s i g n i f i c a d o e s e l s i g u i e n t e

propiedad

de

c amb i a r

de

v o l umen

a l c a m b i a r d e f o r m o

.

RESISTENCIA

A L Q U EB R AM IE NT O

(Suelo s e c o )

Después de eliminar los partículos de Somatiio mayor que el de lo mallo N e

40,

moldéese uno pastilla de suelo basto alcanzar lo conlistencio de masilla,

añadiendo

a g u a

s i e s n e c e s a r i o

. Sé quese la pa stilla completamente por medio de un horno,-

s o l o a r r e y p r u é b e s e s u r e s i s t e n c i a o l e s f u e r z o C o r ta n t e r o m p i é n d o l o y d e s m o r o n á n d o l a

entre los dedos

. Esto resistencia al esfuerzo cortante es una medida del carácter y -

cantidad de lo fracción coloidal que contiene el suelo

. Lo resistencia ol esfuerzo

car

!ante en estado seco aumento al aumentar lo plasticidad del suelo.

Una olio resistencia en seco es característica de las arcillas del grupo' Be . Un

l i m o i n o r g á n i c o t íp i c o p o s e e s o l a m e n t e m u y p e q u e ña r e s i s t e n c i a . L o s a r e n a s f i n a s l i m o s a s y

los limos tienen

o p r o a t m o d o m e n t e l a m i s m a

r e s i s t e n c i a , pero p u e d e n d i s ti n g u ir s e p o r

l o sensoc i ón tá c t i l s i se pu l ve r i zo e l espéc imen . Lo arena fina se siente granular, mentras

que el limo típico do

lo sensación suave de harina

.

TENACIDAD

( Cons is tenc ia urca de l l ími te p lás t ico )

Después de e l im inadas l as par t í cu l as de f amaño mayor que e l de la

m o l l a N ' 4 0 m o l d é e s e u n

e s p é c i m e n

de ap ro z i madom ene 1 0 c ro s has ta a l c anza r o c o n s i s t e n c i a d e m a s i l la

.

Si e n e s c o d o

n a t u r a l e s u e l o e s t á m u y s e c o , d e b e a g r e g a r s e a g u o , p e r o s i e s t á p e g a j o s o d e b e e l it e !

d e r s e e l , e s p é c im e n f o r m a n d o u n o c a p a

de l g ada

q u e p e rm i t o l a

pé rd ida

d e h u m e da d po r

e v a p o r a c i ó n

. C u a n d o

el

espéc imen adquie r e l o cons is t enc ia desea do , se r od i l lo o mano sob r e t an supe r

f i ci e s u a v á o e n t r e l o s p a l m o s h a s t a h a c e r u n r o l l i to d e 3 m m

. d e d i á m e t r o o p r o a i m a d a m e n t e , s e

a m a s o

y e

vue l ve o r od i l l o r v a r i a s ve c es

. Dur an t e es t as oper ac iones e c on t en i do de humedad s e

r e d u c e

g r a d u a l m e n t e y e

e s p é c i m e n

[lego a p o n e r s e t i e s o , p i e r d e f i n a l m e n te s u p l a s t ic i d a d y

s e d e s _

moron p

a

n d o s e a l c a n z a

el l imite plást ico . Después de que e r opo se ha desmoronado , l os pedaz os

d e b e n j u n a r s e y a m a s o r s e l ig e r a m e n t e e n t r e o s d e d o s f o r m a n d o u n b o l i t a h a s t a q u e la m a s a _

s e d e s m o r o n e n u e v a m e n t e .

La l p r eponder anc ia de lo f r a c c i ón a r c i l lo s a de u n s ue l o s e i d en t i f ic o pa r

la

m a y o r o m e n o r t e '

c i dad de l m i t o a l a c e rc a r t e a l l i m i t e

plastic* y pala

r ig idez de l a b a l

ido a l r ompe r l o f a i a lmen t e ets

os d e d o s . La

d e b i l i d a d

de l r o l l i t o en e l imite

p l á s t i c o y l a pé rd ida r áp ido de lo

cohes ión de l a

b o l i t o

a l rebosa r es te l ím i t e , i nd i can o p r e s e n c i o d e a r c i l l o in o r g á n i c a d e b a j o p l a s t ic i d a d o d e m a t e _

Hales

t o l e s c o m o a r c i l lo d e l t i p o c a o l í n y a r c i l la s o r g á n i c a s q u e c a e n a b a j o d e l o l í n e a A .

L o s a r c i ll a s a l t a m e n t e o r g á n i c a s d a n u n a s e n s a c i ó n d e d e b i l id a d y s e s i e n t e n e s p o n j o s m .

a l l ac to

ea

e l l im i t e p l á s t i co .

CUADRO ADOPTADO POR

CORPS OF ENGINEERS Y U

.S .B

.R

.


32/393

CLASIFICACION DE LOS SUELOS

37

RO CA NO CL A S IF ICA DA

NIVEL FREATICO

Sveusfo

~

SUP ERFICIE DE TIERRA

I

No cic ad+ceuv l

S IMB O L O S VA R I O S

P A S T O , H U M U S 0

SUELO

S U P E R F I C I A L

SUPERFICIE DE ROCA

Gnd

O n

Ayó Am

VOA"

L .

G L

A L

BP

Bc

G B

A B

IN/

O P

0,

T

S IMR O L O S D E G R U P O S D E S U E L O S

NOTA PARA CASOS DE FRONTERA COMBINENSE LOS

S IM B O L O S D E L O S D O S G R U P O S C O R R ES P O N D HN T ES .

N O V I E M B R E

O E

1953

N

.F

i

é9

.• /

} `3 .

LAMINA III


33/393

38


y por medio de las pruebas manuales, el Sistema Unificado de

Clasificación de Suelos, ha tenido en cuenta la manera de cla-

sificar con precisión a

.

un suelo por medio de pruebás de labo-

ratorio, que consisten en análisis mecánicos y determinación

de los límites de Atterberg . Las clasificaciones de laboratorio

a menudo se efectúan sobre muestras representativas de suelos

que han sido sujetas a pruebas de resistencia al esfuerzo

cortante, compresibilidad y permeabilidad: Las clasificaciones

de laboratorio pueden usarse con ventaja para entrenar a las

personas que vayan a clasificar al campo, desarrollando una

gran habilidad para estimar porcentajes de tamaños de partícu-

las y grados de plasticidad.

La curva de granulometría se usa para clasificar al suelo,

como grueso o fino, y siendo grueso, como grava o arena ha-

ciendo uso del criterio del 50%

. Dentro de los grupos de grava

y arena, los suelos conteniendo menos del 5% de partículas

menores que la malla Núm. 200 (0

.074 mm

.), se consideran

"limpios", y se clasifican como bien graduados o mal gradua-

dos, por medio de sus coeficientes de uniformidad y curvatura.

Para que una grava limpia esté bien graduada,

G

b

,

debe tener

un coeficiente de uniformidad C„ mayor de 4 y un coeficiente

de curvatura C

. entre 1 y

3

; si no es así, debe clasificarse

como grava mal graduada, G,,,

. Una arena "limpia" que tenga

un coeficiente de uniformidad mayor de 6 y un coeficiente de

curvatura entre 1 y 3, pertenece al grupo A

b

; si no es así, es

una arena mal graduada A,,,.

Las gravas o arenas "sucias", son aquellas que contienen

más del 12% de finos, y se clasifican como limosas

(GL

o AL)

o arcillosas

(GB

o AB) por medio de los resultados de las

pruebas de límites de Atterberg, al vaciarlos en la gráfica de

plasticidad que se muestra en el cuadro de clasificación . Los

finos limosos son aquellos que tienen un índice de plasticidad

menor que 4, o que caen abajo de la línea "A" . Los finos arci-

llosos son aquellos que tienen un índice de plasticidad mayor

que 7 y que caen arriba de la línea "A".

Los suelos gruesos que contienen entre 5 y 12% de finos,

son casos de frontera entre las gravas o arenas "limpias" o

sucias

(G

b

, G,,,, A

b ,

Y

GL, GB,

AL, AB)

.

Similarmente

pueden ocurir casos de frontera en gravas sucias y arenas su-

cias, donde el índice de plasticidad está entre 4 y 7

(GL -

GB,

AL -

AB) .

Por lo tanto, teóricamente es posible tener casos de

frontera, en un caso de frontera ;• pero esto no está permitido

y la regla para una correcta clasificación es dar preferencia al

grupo no plástico. Por ejemplo, una grava con 10% de finos,

un coeficiente de uniformidad de 20, un coeficiente de curva-

tura de 2, y un índice de plasticidad de 6, deberá clasificarse

como

G

b

- GL,

en vez de

Gb -

GB.

Una vez que se ha determinado si un suelo es fino, por me-

dio de la curva de granulometria, su clasificación dentro de


34/393

SSTEMAUNFCADODECLASFCACONDESUELOS

A

/A

.-/A

A

:~/A

/A

l/A

//AM/%

A v

//.-A

/L

7

//--/A

/A/

--/A

//

Av//~ I/A

AV///Av//MVrA

kZq71X4.

30//////Av

//--/A

7O

Á

A ~

///////

A~//~ ~I~A

ó

/A~//

/////

AT

/

A

:l

A

A

//A7///////

A v/~: 1 ~ 7 A e°

////////////Av/~;

////////////A~ A~,~~

17

V/////////// p° A

/A

; ~F

2

//////// /A

AA

MAW/MAIM

A~

/

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///////// //A~

.MINA

°

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/A7////

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//%~%/% A

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A

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A

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//Av//

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~ P /% % % % % A % % A Í% A

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/

A v

/////////////////

AY/~:I

/A

e Q ~

Q////////////Av/ Av//A.I

/A

////// Q //////////////

AY

/////

/////////

/

A~//MI/A

/

/ / /1

/ /t 1

/ // / // / / / / / //r

// / / //iI ///~i

//

~

/ I

~

I /A

PORCENTODEGRAVA

Menos de 5 %

de finos .

l00

Entre 5% y 12 %

de finos

12

20

O

2

~

40

~o

tv

o

O

`

~o

o

u

~

Á

0

a ~

0

0

90O

100

0

0 70

0 30

40

NSTRUCCONESPARAEL USODEL DAGRAMA

- Deermínesee por ciento degravo (menor de3'-76

.2 m

.m

. y reenida por la mala *4),

areno ( que

poso

la molla

*4 yes

r e t en i da por l a m a l l a *200)7finos ( q u e p o s a n

la

mal l o #200)

2

.- Si la muestro tiene50%o mós definos,úseseparo closificar la grófica deplasticidad.

3— S lamuestro tiene50%o más degravo yarena locoicesee punto deintersección

de los coordenadas' por ciento de grova 'y

'

por ciento de areno .

'

Usese la gráfico de plas_

ticidad paro lo porción que posa lo mota *40 (cuando la muestro contenga 59

. o mós

de finos)y un coeficiente de graduación para gravo y a rena (cuando l a muestro contengo

12% o menos de finos) para completar la clasificoción.

COEFICIENTES D E GRADUACION

a.— Si el 50 %, o más de lo fracción grueso retenido (en la malla *200)es grava:

Gb si

io

060 >

4

y

O(- ,D30)2

0

Ee1y3

60

Gin si no se cumplen los condiciones anteriores.

b.—

Si e 50%o más dela fracción gruesa es arena

Ab s

0 D t o

0- >6y

u t0

x ( D r ) D

60

z

Entre I y 3

Am si no se cumplen los condiciones anteriores.

SIGNIFICADO DE

LOS

SIMBOLOS

G

— Grava.

A

— Arena.

L — Limo.

B

—

Arcillo.

0—

Suelos orgánicos.

T —

Turbo.

b — Bien graduado.

m— Mal

graduado.

p — Poco compresible.

C

— ompresible.

GRAFICA 7DE PLASTICIDAD

Ip = 0

.73 (L

.L .-20

60 . ~ . . . r . h~

-

-

- .

-

'

c

Z o n a

del

2%

—rcille

Limoso~l\

.~

Y

Le

B

p

t

1

Zono del 2%

-

Lmo Arcilloso

C`L'~/fi~~•

. l .p

1

I

i

I

Límite

Líquido

to

Bp- Lp

0 0

Lineo

A

50

a

40

á

so

20

5

to

20 700 so 60 eo 90 tao

* LmiteLquido

TRANGULO

DE

DENTFCACON

Tomado de Papers on Soils, 195 9 Meetings

. (AS TM

.)

LAMINA

1


35/393

DESCRIPCION DE LOS SUELOS

39

uno de los seis grupos se efectúa con los resultados de los lími-

tes de Atterberg, colocándolos en la gráfica de plasticidad, po-

niendo atención en el contenido de materia orgánica del suelo.

Los suelos finos inorgánicos con indice de plasticidad mayor

que 7 y sobre la línea "A", son B p

o B e

,

dependiendo de si el

valor de su límite líquido está abajo o arriba del 50% respec-

tivamente . Similarmente, los suelos finos inorgánicos con índice

de plasticidad menor que 4 o debajo de la línea "A", son L

p

o Le, dependiendo de que su límite liquido esté abajo o arriba

de 50%, respectivamente

. Los suelos finos que caen sobre la

línea "A", pero que tienen un índice de plasticidad entre 4 y 7,

se clasifican como L

p

- B p .

Los suelos abajo de la línea "A" que son definitivamente or-

gánicos se clasifican como

O p ,

si tienen límites líquidos meno-

res que 50% y como O~ si el límite líquido es mayor de 50%.

Los limos orgánicos y las arcillas orgánicas se distinguen co-

múnmente de los limos inorgánicos que alcanzan la misma

posición en la gráfica de plasticidad, por su olor y color . Sin

embargo, cuando el contenido

,

de materia orgánica está en duda,

el material puede secarse al horno, volvérsele a agregar agua

y repetirse la prueba de límite Iíquido

. La plasticidad de los

suelos finos orgánicos se reduce considerablemente al secarse

al horno, debido a cambios irreversibles en los coloides orgá-

nicos

. El secado al horno también afecta al límite liquido de

los suelos inorgánicos, pero en un grado mucho menor

. Una

reducción en el límite líquido después de secado al horno de

más de 1/4

del límite liquidó anterior al secamiento, es una

identificación positiva de suelos orgánicos.

El

método del Triángulo propuesto por

Jack MacMinn * para

la clasificación de suelos según el Sistema Unificado, puede

emplearse ventajosamente siguiendo las instrucciones que se

expresan en la lámina IV.

4. DESCRIPCION DE LOS SUELOS

A pesar de que Ios símbolos de los grupos del Sistema Uni-

ficado de Clasificación de los Suelos indique suelos típicos, hay

características importantes de los suelos que no pueden desig-

narse en forma satisfactoria por símbolos, y que sin embargo

son fácilmente descubiertas por el investigador

. Por lo tanto, es

necesario para el que clasifica los suelos, hacer uso de una des-

cripción adicional además de colocarlo en el grupo a que co-

rresponde

. Esto es particularmente importante' para suelos que

se pretenden utilizar como cimiento para estructuras

. En estos

casos, las condiciones naturales del suelo, tales como

: su estado

de densidad aparente, su estructura, y sus características de

drenaje, tienen la misma importancia que la clasificación

de sus constituyentes. El estudio de los suelos puede dividirse

* Papers on Soils, 1959, Meetings (ASTM) .


36/393

40

INSTRUCTIVO DE MECÁNICA DE SUELOS

en dos categorías según el propósito a que se destine

: (1)

Materiales para la construcción de terraplenes o rellenos pro-

cedentes ue bancos de préstamo

; (2) Cimentaciones para

estructuras

. El énfasis de las diversas características descrip-

tivas que deben reseñarse, depende de cuál sea la categoría

que debe tomarse en cuenta . En muchos casos, deben excavarse

grandes cantidades de suelo para llegar a alcanzar el material

propio para cimentar. En provecho de la economía, siempre

debe hacerse el máximo uso posible de este material excavado,

en la

. construcción de terraplenes o rellenos

; por lo tanto, el

área de cimentación a menudo llega a ser una fuente de

abastecimiento de material y dicha área debe entonces estu-

diarse desde el punto de vista de su doble aplicación. La des-

cripción de los suelos en tales casos debe contener la informa-

ción esencial requerida, tanto para materiales de construcción

como para materiales propios para cimentar.

a)

Materiales provenientes de bancos de préstamo. Los sue-

los que son fuentes potenciales de materiales para construcción

de terraplenes, deben describirse adecuadamente en el registro

del .pozo o perforación efectuada con el propósito de explorar

el terreno

. Como estos materiales van a ser alterados por

excavación, transporte y compactación en un relleno, su estruc-

tura es de menor importancia que las características y canti-

dades de los constituyentes del suelo. Sin embargo, el anotar

las condiciones naturales de humedad, es importante. Mate-

riales muy secos en los bancos de préstamos requieren la

adición de grandes cantidades de agua para obtener buena

compactación, y suelos muy húmedos que contengan aprecia-

bles cantidades de finos, pueden requerir ser sometidos a

costosos procesos para ser usados. Los pozos de exploración

deben describirse en los registros de tal modo que se indiquen

las divisiones entre los suelos de los diferentes grupos de la

clasificación. Además, dentro del mismo grupo de suelos, deben

anotarse cambios de significación en el contenido de humedad.

b)

Cimentaciones

. Cuando se exploran los suelos con el pro-

pósito de usarse como cimentación para estructuras, son de

gran importancia : su estructura natural, su compactación y su

contenido de humedad

. Los registros de las exploraciones deben

por lo tanto, enfatizar las condiciones del suelo en el lugar, en

adición a la descripción de sus constituyentes

. El estado natu-

ral de un suelo de cimentación es importante porque la capa-

cidad de carga y asentamiento bajo carga, varian grandemente

con la consistencia o compactación del mismo. Por lo tanto,

es necesario informar, por ejemplo, que un suelo arcilloso está

duro y seco o blando y húmedo

. Los cambios de consistencia

debidos a variaciones de humedad en los suelos de cimentación,

bajo las condiciones de operación, deben considerarse en el

diseño. Se necesitan clasificaciones de campo correctas para

que el efecto de los cambios de humedad en las propiedades

de la cimentación puedan preverse .


37/393

CUADRO DE PRO PIEDADES Y USOS

NOMBRES

TIPICOS

DE

LO S

GRUPOS

DE

SUELO

S I M B O LO S

DEL

GRUPO

PROPIEDADES

IMPORTANTES

ADAPTABILIDAD

RELATIVA

A

VARIOS

USOS

PERMEABILIDAD

DEL SUELO

COMPACTADO

RESISTENCIA AL COR-

TA NTE COMPA CTA DO

Y SATURADO

-

COMPRESIBILIDAD

COMP ACTADO

Y SATURADO

TRABAJABILIDAD

COMO MATERIAL

DE CONSTRUCCION

PRESAS DE TIERRA COMPACTADA A RODILLC

S E C C I O N E S

D E

CANALES CIMENTACIONES

CAMINOS

SECCION DE

MATERIAL

H O M O G E N E O

COR A ZON

IMPERMEA-

O LE

ZONA

D E

TRANSICION

RESISTEN-

CIA A LA

E R O S I O N

REVESTIMIEN-

TO

DE TIERRA

COMPACTADA

FILTRACIO-

N E S

SON

IMPORTANTES

FILTRACIO-

N E S N O S O N

IMPORTANTES

TERRAPLENES

CARPETA

D E

R O D A M I E N T O

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Q

G r a v e s

b i e n g r ad u a d o s ; m e z c l e s

de

g r a v o

y

ar eno

; p o c o s

o

n i n g u n o s

f i n o s .

G b

P e rmeab l e

Excelente Desprec i ab l e Excelente

I I

—

I I

I

3

Grav es ma l g r aduados

; m e z c l a s

de

g r av o

y

ar eno

; p o c o s

o

n i n g u n o s f i n o s .

G m

M u y p e r m e a b l e Buena

Des p re c i ab l e B u e n a

2 2 — 3 3

3

G r a v e s

l i m o s o s ; m e z c l a s

m al

g r a d u a d a s

de

g r av o , o r eno

y

l i m o .

G L

S e m i p e r m e a b l e

a pe rmeab l e

B u e n a

Desprec i ab l e Buena

2 4

—

4 4 I

4 4 9 5

Grav as a r c i l losos ; m e z c l a s

m a l g r a d u a d a s d e g r o v e , a r ena

y

arcil la

.

GB

Impe rmeab l e

Buena

o

r egu l a r

M uy

b a j o B uena

I I

—

3

I 2 6 5 5 I

A r e n a s

b i e n

g r a d u a d o s ; a re n a s

g r a v o s a s ; p o c os a

n i n g u -

no s

f i n o s .

Ab

Permeab l e Exc e l en t e

De s p re c ia b le Exc e le n te

3

Si t i ene

g r a v a

6 2 2

2 4

Documents

MANUAL DE SUELOS HIDRAULICA.pdf