¿Quién no ha visto a un niño con entusiasmo cavando en el suelo, recogiendo rocas de todas las formas y tamaños a las cosas en un bolsillo-y de otra manera visualmente examinando cada grano de arena, grupo de suelo o trozo de roca como si fuera una gema preciosa?
Avance rápido 20-algunos años a la misma persona, todavía examinando visualmente cada grano de arena, grupo de suelo o pedazo de roca, pero ahora como ingeniero civil o geotécnico con un ojo entrenado. Él o ella también tiene un propósito más grande: probando y clasificando esos materiales naturales de la tierra para su uso potencial en la carretera, la infraestructura y otros proyectos de construcción.
El papel de la ingeniería geotécnica en la construcción de carreteras y infraestructuras.
Los ingenieros geotécnicos son ingenieros civiles que se especializan en la roca y el suelo y en el desarrollo de fundaciones en construcción de carreteras o puentes, minería e industrias similares, y el camino hacia un nuevo proyecto de construcción de carreteras comienza con ellos.
Clasificación visual: Una primera mirada.
Antes de que se apruebe cualquier diseño de construcción, los ingenieros geotécnicos toman muestras de, examinan visualmente y analizan materiales de suelo y roca para determinar la composición y la idoneidad para el uso propuesto, así como las propiedades de ingeniería que incluyen:
• Encogimiento/Oleaje
• Permeabilidad
• Consolidación
• Esquileo
Están observando el tamaño del grano, la estructura y la composición de los materiales que van desde la arcilla blanda hasta la roca intacta, y todos los demás suelos en el medio. Con otras pruebas de campo y laboratorio, se determinará la capacidad del suelo para soportar cargas estructurales de cimientos o de pavimentación.
Un buen recurso para usar durante una inspección visual o pruebas de campo es un Indicador geotécnico, que es conveniente llevar y contiene información sobre:
• Suelos de grano grueso
• Suelos de grano fino
• Grava y suelos gravosos (limpios y con multas)
• Arena y suelos arenosos (limpios y con multas)
• Limos Y Arcillas
• Suelos altamente orgánicos
El calibrador geotécnico también indica cómo hacer la penetración de la prueba del pulgar en arcillas que se extienden de muy suave a difícilmente, con la información sobre los tipos de la arena de la prueba del campo que van de muy flojo a muy denso.
Otras herramientas útiles en el campo del técnico Kit para la clasificación de suelos incluyen Penetrometers de bolsillo Y Paletas de cizalla para estimaciones de resistencia al cizallamiento no confinada, gráficos de colores para ayudar a clasificar y tamices de campo para confirmar los tamaños de grano.
Clasificaciones de suelos de laboratorio.
Con la prueba adicional, la fuerza, el tamaño de partícula y la composición del suelo, cómo responde a la humedad y su plasticidad, así como el contenido orgánico, se examinan todos. Lo más importante, la prueba determinará si las condiciones de la sub-superficie cumplen con todos los requisitos para la construcción propuesta.
Los diferentes sistemas de clasificación en amplio uso hoy en día incluyen:
• El Sistema unificado de clasificación de suelos (USCS), que describe cuatro clases principales de suelos como suelos de grano grueso, de grano fino, orgánicos y turba, luego en subgrupos con características únicas.
• Sociedad Americana para los materiales de prueba, ASTM D-3282-15, Práctica estándar para la clasificación de suelos y mezclas de suelo y áridos para propósitos de construcción de carreteras, Y ASTM D-2487, Práctica estándar para la clasificación de suelos con fines de ingeniería. Estas prácticas clasifican los suelos por índices de grupo, basándose en las características de tamaño de grano y plasticidad.
• Asociación Americana de autoridades estatales de carreteras y transporte, AASHTO M-145, Especificación estándar para la clasificación de suelos y mezclas de suelo y áridos para propósitos de construcción de carreteras utiliza prácticas similares a los métodos de ASTM.
Las clasificaciones de suelo AASHTO abarcan siete grupos básicos de suelo – a-1 a-7, con a-1 a-3 siendo arenas y gravas, y a-4 a-7, limo y arcillas. Un grupo adicional, A-8, se define como turba inutilizable. Este Gráfico de AASHTO compara las clasificaciones de tamaño de grano de diferentes métodos Tamaños del tamiz de ASTM E11.
Comparativamente, ASTM clasifica los materiales de tierra utilizados en la construcción de carreteras en siete grupos también, a través de la determinación de laboratorio de “distribución de tamaño de partícula, límite de líquido y índice de plasticidad.” La información adicional sobre los siete grupos está disponible dentro de la norma ASTM D-3282-15 mencionada anteriormente.
El contenido de humedad, el tamaño de las partículas, el índice de plasticidad y otras propiedades pueden variar ampliamente entre los tipos de suelo y afectar directamente a las características tales como capacidad de rodamiento, estabilidad y drenaje. Las pruebas apropiadas llaman para la consideración cuidadosa en la selección de pruebas y equipo de prueba. Los suelos de plástico de grano fino se definen por límites líquidos y plásticos(Atterberg) y Hidrómetro pruebas para perfilan su tamaño de partícula más allá de la gama más baja de tamices. Las muestras de arena y grava llaman a diferentes preparaciones de muestras, tamices más grandes y generalmente, muestras más grandes. Las mediciones de resistencia, estabilidad o permeabilidad a menudo utilizan diferentes métodos de prueba estándar para diferentes tipos de suelo.
Otras consideraciones y recursos.
Si bien hay normas ASTM y AASHTO para la prueba de suelo subsuperficial y el diseño de pavimento, no pase por alto las regulaciones de su Departamento de transporte estatal. La administración federal de carreteras enumera todos los Estados DOT.
Los sitios web de State DOT también pueden incluir programas y talleres sobre temas relacionados, como la clasificación visual de los estratos de suelo y roca, manuales de instrucciones, guías y más.
Otros recursos Incluyen:
• Normas de ingeniería geotécnica ASTM – Una lista completa
• Manual de referencia de los aspectos geotécnicos de la administración de carreteras federales
• Formación unificada del sistema de clasificación de suelos (una presentación de PowerPoint del USDA NRCS)
La base de todo esto.
Probar la tierra y la roca para conocer la eficacia en cualquier proyecto de construcción, no es una nueva práctica. Uno de los primeros sistemas de clasificación de ingeniería geotécnica para la construcción de autopistas ha existido desde 1929, desarrollado por Karl Von Terzaghi (1883-1963). Terzaghi fue considerada una de las mentes más grandes en el campo, pionera en ingeniería geotécnica, y “padre de la mecánica del suelo”.
Además de su papel en el desarrollo de la ciencia de la ingeniería civil de la mecánica del suelo, ya que sigue siendo conocida hoy en día, se le atribuye por el Principio Terzaghi : Tensión total = tensión efectiva = presión de agua de poro. También es reconocido por sus teorías de consolidación, capacidad de sustentación y estabilidad.
Terzaghi fue uno del trío de visionarios en pruebas de suelo, siempre conectados por su trabajo en las pruebas y clasificación del suelo. También por delante de su tiempo fue Albert Atterberg (1846-1916), cuyo nombre pasa a la historia para el desarrollo de la Prueba Limite de Atterberg; también desarrolló un sistema de clasificación de suelos en 1900. Completando el trío fue Arthur Casagrande (1902-1981) que trabajó con Terzaghi durante 25 años en la mecánica del suelo y aparatos de prueba de suelo. Casagrande fue parte integrante del desarrollo del USCS – y refinó la Prueba de los Límites de Atterberg , primero conocida como la prueba líquida y plástica incorporándola en el USCS.
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