Este documento presenta información sobre mecánica de suelos. Explica conceptos clave como la clasificación de suelos, sus propiedades e índices, y métodos para su reconocimiento e identificación. También cubre temas como la densidad de suelos, índice de vacíos, límites de Atterberg y sistemas de clasificación. El objetivo es explicar las variables que afectan las decisiones geotécnicas relacionadas con la mecánica de suelos.

1. Herramientas básicas de obras
civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.

2. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Explicar las principales variables que afectan las
decisiones geotécnicas relacionada con la
mecánica de suelos.
Aprendizaje
esperado del curso
Fuente de imagen : Elaboración propia.

3. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
• Mecánica de suelos.
• Génesis y clasificación de los suelos.
• Permeabilidad y compactación natural del suelo a intervenir.
• La teoría de la consolidación.
• Clasificación de los materiales de asiento.
• Índice de liquidez y densidad relativa del suelo en obra.
• Roca y suelo yacente y subyacente.
• Métodos de prospección de suelos.
• Determinación del cimiento de obra según mecánica de suelo.
• Equipos y elementos de apoyo a la gestión de mecánica de suelos.
Programa

4. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
La mecánica de suelos es la ciencia que estudia el comportamiento de los
suelos cuando se encuentran sometidos a fuerzas.
Estas fuerzas provienen del peso propio del suelo, por ejemplo en taludes y de
la sobrecarga trasmitida por las estructuras que se apoyan en él, por ejemplo,
los pavimentos y las fundaciones. Así como eventos sísmicos que generan
ondas que viajan a través del suelo modificando su estructura interna.
El comportamiento varía según el tipo de suelo y dependerá de su capacidad
de resistir las cargas aplicadas y de controlar la deformación que
experimentará bajo ellas.
Introducción

5. Génesis y clasificación
de los suelos.
Fuente de imagen : Elaboración propia.

6. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
SUELO: acumulación de partículas sólidas de tamaño inferior a 3” (7,6 cm)
que puede, o no, contener materia orgánica, producto de la desintegración
física y/o química de la roca, por acción del clima y los organismos vivos (NCh
1508 0f 2014).
ROCA: materia sólida mineral que se presenta en grandes masas o
fragmentos (NCh 1508 0f 2014).

7. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Procesos de transformación.
Erosión➔ eólica ➔ viento ➔ abrasión.
Glacial ➔ hielo ➔ cambios de temperatura.
• Físicos Fluvial ➔ ríos, mar ➔ abrasión.
Trituración➔ raíces plantas
➔Aluvial (caída rocas) ➔ presión.
Decantación ➔ coluvial ➔ gravedad.
Agua ➔ hidrolisis.
• Químicos ➔ Lixiviación.
Aire ➔ oxidación (O2).
➔ carbonatación (CO2).

8. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Modelo del suelo.
(Fuente: GEOTECNIA - UNIDAD IV - Ing. M.Sc. Dante Bosch)
http://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/u-iv-a.pdf

9. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Estados en los que se encuentra el suelo
(Fuente: GEOTECNIA - UNIDAD IV - Ing. M.Sc. Dante Bosch) http://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/u-iv-a.pdf
(SUELO PARCIALMENTE SATURADO)

10. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
• Determinación del peso total.
• Determinación del peso de los sólidos.
• Determinación del peso del agua.
• Determinación del volumen total.
• Determinación volumen del agua (densidad del agua Vw=Ww).
• Determinación del volumen de sólidos.
• Determinación volumen de vacíos.
Cálculos pesos y volúmenes

11. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Procedimientos
Fuente de imagen : Elaboración propia.

12. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Se trajo al laboratorio una muestra natural de suelo que está parcialmente
saturada, la cual peso 110 grs. y ocupa un volumen 75 cm3. Una vez
introducida al horno por 24 horas, y ser pesada nuevamente dio como
resultado 95 grs. Posteriormente, la muestra fue saturada en agua por 24
horas, y pesó 140 grs.
Wt = Ws + Ww (+ Wa = 0)
Vt = Vs + Vv (Vv = Vw + Va)
Responda:
1. ¿Cuánto pesa la parte sólida de la muestra?
2. ¿Cuánto pesa el agua contenida en la muestra?
3. ¿Cuánto es volumen total de la muestra?
4. ¿Cuánto es el volumen del agua?
Ejemplo 1
Fuente de imagen : Elaboración propia.

13. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
La muestra de suelo anterior, se sumergió en agua, saturándose.
Ahora pesó 140 grs (Wtsat).
5. ¿Cuál será el volumen que ocupan los vacíos en la muestra saturada?
6. ¿Cuál es el volumen que ocupan los sólidos en muestra original?
Respuesta:

14. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Propiedades índice del suelo.
1) Densidad (ρ)
ρ= M/V
• M: masa.
• V: volumen.
2) Peso específico o unitario (γ)
γ= W/V
• W: peso = M*g
• V: Volumen.
• g: aceleración de gravedad.
g= 9,8 (m/s2)

15. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Tipos de densidades en suelos.
Wt
yt = --------
Vt
Donde:
yt: Peso específico o unitario total.
Wt: Peso total.
Vt: Volumen total.
Ws
Ys = --------
Vs
Donde:
Ys: Peso específico de las partículas sólidas.
Ws: Peso de los sólidos.
Vs: Volumen que ocupan esos sólidos.
Ws
Yd = --------
Vt
Donde:
Yd: Peso específico o unitario seco.
Ws: Peso de los sólidos.
Vs: Volumen total.
a. Peso especifico o unitario total o
natural de la muestra.
b. Peso específico de las partículas sólidas
de la muestra.
c. Peso específico o densidad seca
de la muestra.

16. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
3) Humedad (ω) (NCh 1515, Of 1979) 4) Índice de vacíos (e)
e= Vv *100 (%)
Vs
Donde:
e: Índice de vacíos.
Vv: Volumen de vacíos.
Vs: Volumen de sólidos.
Ejemplo:
Arenas muy compactas e=0,25.
Arcillas altamente compresibles e=15.
ω= Ww *100 (%)
Ws
Donde:
ω: Humedad.
Ww: Peso del agua.
Ws: Peso de sólidos.

17. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
5) Grado de saturación (Gw) 6) Porosidad
Gw= Vw *100 (%)
Vv
Donde:
Gw: Grado de saturación.
Vw: Volumen del agua.
Vv: Volumen de vacíos.
η= Vv *100 (%)
Vt
Donde:
η: Porosidad.
Vv: Volumen de vacíos.
Vt: Volumen total.

18. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Ys Ws
Gs = ------- = --------
Yw Vs*Yw
Donde:
Gs: Gravedad específica.
Ys: Peso específico de los sólidos.
Yw: Peso específico del agua.
Algunos valores característicos:
Arenas: Gs = 2.65
Arcillas: Gs = 2.7 a 2.9
Suelos con materia orgánica: Gs < 2.65
Relaciones gravimétricas.
Gravedad específica de los solidos.
Fuente de imagen : Elaboración propia.

19. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Una muestra de arcilla en estado natural, parcialmente saturada, pesa 129,1
grs., con un volumen de 56,4 cm3. Una vez secada en el horno, pesa 121,5
grs.
Si la densidad o peso específico de los sólidos es 2,7 (grs/cm3), ¿Cuál es su
humedad, su índice de vacíos, su grado de saturación y su densidad natural?
Ejemplo
Fuente de imagen : Elaboración propia.

20. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Humedad:
w= Ww/Ws = 6,3 %
Índice de vacíos:
e= Vv /Vs = 26%
Grado de saturación:
Gw= Vw/Vv = 66 %
Densidad o peso específico total:
γt = Wt/Vt = 2,3 (grs/cm3)
Respuesta

21. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Métodos de reconocimiento.
Métodos
Indirectos
Resultados no
inmediatos.
Ensayes de laboratorio.
Calicatas.
Sondajes.
Prospectiva geofísica.
Directos
Resultados inmediatos.
Ensayes in situ.
Ensayes de penetración
dinámica (SPT).
Ensaye de permeabilidad.
Placa de carga.

22. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Muestreo de suelos: CALICATA.
Recomendación norma: en zonas urbanas se realizan cada 150 m. y en
zonas interurbanas, carretera, cada 250 metros.
Métodos indirectos (NCh 1504 of2014)
Fuente de imagen: foto subida por Zenaida Lozano

23. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Muestra no perturbada o inalterada: muestra que conserva la composición
íntegra del suelo o roca de la que proviene, manteniendo su estructura interna.
Muestra inalterada de suelos.
Fuente de imagen: foto subida por Zenaida Lozano

24. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Muestra perturbada o alterada: muestra que retiene la composición íntegra
del suelo o roca de la que proviene, pero no su estructura.
Muestra alterada de suelos.
Fuente de imagen: foto subida por Zenaida Lozano

25. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Frecuencia.
Tipos: presión, percusión y rotación.
Sondaje a presión.
• Se usa para perforaciones en suelos blandos.
• Para profundidades máximas de 5 a 6 m.
• Para la extracción de la muestra, el barreno o tubo de perforación se
reemplaza por un tubo muestreador.
Sondeos o sondajes.
Fuente: NCh 1504 of2014

26. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Sondaje percusión.
• Eficiente para suelos granulares medios a finos y menos en suelos blandos
libres de piedras y rocas.
• Las muestras se obtienen al introducir los tubos con un muestreador
mediante el golpeteo con un martinete.
• La inalterabilidad de las muestras depende del tipo de muestreador
utilizado.
Sondaje rotación.
• Se utiliza en rocas y suelos duros.
• Se obtiene las muestras mediante rotación de tubos lisos o tubos con hélice
helicoidal.
• El procedimiento involucra rotación, presión vertical y lavado con agua,
como líquido lubricante a presión controlada.
• En la punta tiene una corona diamantada, para poder romper el terreno.
• Existen otras medida de perforación mediante uso de trépanos.
• En este proceso se puede realizar el ensaye RQD, relacionando el numero
de trozos de roca mayores a 10cm con la longitud penetrada.

27. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Cada país puede tener sus propios sistemas de clasificación de suelos, pero
en todos ellos se enseña también el Sistema Unificado de Clasificación de
Suelos (USCS o SUCS).
Cualquiera sea el sistema usado, todos ellos se basan en el tamaño de las
partículas y en cómo varía el comportamiento de los suelos finos con la
presencia de agua.
Clasificación de suelos.

28. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Los límites de Attemberg (límites de consistencia), fueron desarrollados a
comienzos del siglo XX por el sueco Albert Mauritz Attemberg (1846-1916).
Consistencia de los suelos finos.
Estado Líquido Estado Plástico Estado Semi-Sólido Estado Sólido
ω (%)
Mayor LL LP LC Menor
Campo Plástico
Índice de Plasticidad Índice de Contracción
Ip= LL – LP (%) Ic= LC – LP (%)
Límite
Líquido
Límite
Plástico
Límite
Contracción
Fuente de imagen: Elaboración propia.

29. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Ensaye de granulometría.
La granulometría es la distribución de los tamaños de
las partículas de un suelo. Se determina por análisis de
tamices (norma ASTM C 136).
Tamaño de las partículas.
• Gravas.
• Gravillas.
• Arena.
• Arena gruesa.
• Arena fina.
• Limo.
• Arcillas.
Fuente de imagen: Elaboración propia.

30. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Tamaño muestra (Manual de Carreteras. Volumen 8. Tabla 8.202.B y C).
Ensaye de granulometría.
Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=bD_Dy0R21z4

31. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
• Se saca la muestra representativa de material.
• Llevar las muestras al horno de secado a Tª de 110° + -5°C.
• Colocar los tamices en orden decreciente de tamaños.
• Colocar la muestra desde la parte superior de los tamices.
• Luego tapar tamiz superior y agite los tamices con las manos o por
métodos mecánicos.
Preparación muestra y procedimiento.
Fuente de imagen: Elaboración propia.

32. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
• Tamizar normalmente de 7 a 10 minutos.
• Luego, determinar la masa retenida en
cada tamiz sobre la balanza con
aproximación de 0.1 grs.
Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_granulom%C3%A9trica

33. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Ejemplo de granulometría.
Se pide completar la tabla, considerando una muestra de suelo de 513 gramos.
Tamiz Peso retenido
(gr)
% retenido % retenido acumulado % que pasa acumulado
3/8" (10 mm) 10
# 4 (5 mm) 15
# 8 (2.5 mm) 110
# 16 (1.125 mm) 80
# 30 (0.630 mm) 55
# 50 (0.350 mm) 95
# 100 (0.160 mm) 105
# 200 (0.08 mm) 40
Residuo 3
Fuente: Elaboración propia.

34. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Gráfica.
Fuente: Elaboración propia.

35. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
• Los limites de consistencia, corresponden al valor de la humedad del
suelo, para la cual pasa de un estado a otro. Los estados son de
consistencia sólida, semisólida, plástica y líquida.
• La propiedad del suelo de ser moldeado se presenta en el estado plástico.
• Los límites líquido y plástico se utilizan para identificar y clasificar suelos.
• El límite líquido también se puede utilizar para estimar capacidad de
hinchamiento del suelo y asentamientos posteriores.
• El limite de contracción se aplica en áreas geográficas donde el suelo sufre
grandes cambios de volumen entre el estado seco y el húmedo.
Determinación límites de consistencia.

36. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Materiales y herramientas:
• Cuchara de Casagrande.
• Espátula.
• Capsula.
• Acanalador.
• Recipientes.
• Agua.
• Una balanza.
• Material que pasa por el tamiz N°40.
Ensaye límite líquido
(NCh 1517 Parte I y II, Of 1979)
Fuente: Elaboración propia.

37. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Ejemplo
Datos
Identificación recipiente. 1 2 3
N° golpes. 17 20 28
Peso recipiente (grs.)
Peso recipiente + suelo húmedo.
20
51,3
20,3
46
19,9
49,3
Peso recipiente + suelo seco
(Ws) Peso agua (Ww)
41,0
51,3 - 41 =10,3
37,7
8,3
40,2
9,1
Peso suelo seco (Ws) 41-20= 21 17,4 20,3
Humedad ω = Ww/Ws (*100%) (10,3/21)*100=49 47,7 44,8
Límite líquido LL= 45,9 %
Fuente: Elaboración propia.
´ ´

38. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Ver video:
https://www.youtube.com/watch?v=5LpgVMrovBE
Ensaye límite plástico (NCh 1517 Parte I y II, Of 1979)
Fuente: https://es.slideshare.net/CANGRAJAS/limite-liquido-y-plastico-ppt
Vidrio esmerilado. Vasija de evaporación, espátula
y recipiente.

39. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Ejemplo
Datos
Identificación recipiente D1 W1
Peso recipiente (grs.)
Peso recipiente + suelo húmedo.
11,86
20,49
11,65
19,48
Peso recipiente + suelo seco (Ws) Peso
agua (Ww)
18,76
20,49-18,76= 1,73
17,93
1,55
Peso suelo seco (Ws) 18,76-11,86=6,9 6,28
Humedad ω = Ww/Ws (*100 %) (1,73/6,9)*100= 25 % 24,6
LP = (25 + 24,6)/2 = 24,8 %

40. Sistemas de
clasificación de suelos.
Fuente: Elaboración propia.

41. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Sistema Unificado de
Clasificación de
Suelos (USCS)
Fuente:
http://www.wikivia.org/wikivia/index.php?title=Clasificaci%C3%B3n_AS
TM

42. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Cu:| coeficiente de uniformidad.
Cc: coeficiente de curvatura.
Ip: índice de plasticidad: LL-LP.
D60: diámetro del tamiz en mm, por donde pasa el 60 porciento del suelo.
D30: diámetro del tamiz en mm, por donde pasa el 30 porciento del suelo.
D10: diámetro del tamiz en mm, por donde pasa el 10 porciento del suelo.
G: grava.
S: arena.
W: bien graduado o buena granulometría, tiene de todos los tamaños.
P: mal graduado o granulometría uniforme, predomina un tamaño.
M: limo.
C: arcilla.
Definiciones

43. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Fuente: http://www.wikivia.org/wikivia/index.php?title=Clasificaci%C3%B3n_AASHTO

44. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Fuente: http://www.wikivia.org/wikivia/index.php?title=Clasificaci%C3%B3n_AASHTO

45. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Clasifique el suelo mostrado con el sistema unificado de suelos.
Ejemplo
Fuente: Elaboración propia.

46. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Tamiz N°200 (0,08mm): pasa 4 %
Retenido: 96 % >50 % Suelo granular o de grano grueso.
Tamiz N°4(5mm): pasa 38 %
Retenido: 62% >50% Grava (G).
Tamiz N°200 (0,08mm): pasa 4% < 5 % Grava limpia.
Cu= D60/D10 = (12/0,25) = 48 > 4 cumple.
Cc= D302/D60*D10 = 2,82/ (12*0,25)= 2,6 entre 1 y 3 cumple -> W
D60= 12 mm.
D30= 2,8 mm.
D10= 0,25 mm. Finalmente el suelo es GW
Respuesta en base al sistema unificado de suelos.

47. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Clasifique el suelo mostrado con el sistema de clasificación de suelos
AASHTO.
Ejemplo
Fuente: Elaboración propia.

48. Herramientas básicas de obras civiles (pre contrato).
Módulo III. Mecánica de suelos.
Tamiz N°200= Pasa 4% <35% primer bloque, suelo granular.
Requisitos:
Tamiz N°10= Pasa 27 %
Tamiz N°40= Pasa 14 %
Tamiz N°200= Pasa 4 % <35 %
LL= 32 < 40
Ip= LL –LP= 32 – 25= 7 <10
Conclusión: el suelo es un A-2-4, bueno subrasante.
Resolución

49. Continuará…
Fuente de imagen: Elaboración propia.