Mecánica de suelos: su contenido y lugar, principales características y qué fuerzas actúan

Las propiedades del suelo son importantes en la construcción, especialmente cómo se comportan los diferentes tipos de suelo bajo carga y cómo los propios edificios lo afectan. Existe una disciplina especial que estudia la resistencia y estabilidad de las masas de suelo y las condiciones para su uso como cimientos para la construcción de estructuras. Considere lo que se incluye en el concepto de mecánica del suelo, cómo calcular correctamente los parámetros del suelo.

Densidad del suelo

La densidad es una propiedad del suelo, que está determinada por la relación entre la gravedad específica y el volumen. Depende de la composición mineralógica del suelo, así como del grado de dispersión, por lo que los suelos arcillosos son más densos que los arenosos, a pesar de que su composición mineral es la misma.

Entre las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, la densidad es considerada una de las principales. Según la densidad característica, se puede juzgar su estado. La determinación de la densidad es necesaria en la construcción de carreteras, cimientos de edificios (para distribuir tensiones en la base), al establecer comunicaciones, para calcular la resistencia de las pendientes a deslizamientos de tierra, asentamientos de edificios construidos, para determinar la cantidad de movimiento de tierras.

La densidad afecta la permeabilidad al agua del suelo. Si está húmedo o tiene buena capacidad de absorción, luego de la construcción del edificio puede sentarse, en invierno surge otro problema: las heladas. Conocer la densidad del suelo ayudará a prevenir la destrucción o inundación del edificio, elija los materiales adecuados para la construcción.

Densidad de partículas

Esta es una característica física del suelo, depende de la composición mineral, organominerales y sustancias orgánicas.La densidad de partículas es la relación entre la masa de partículas sólidas de un suelo completamente seco (sin humedad) y su volumen con una estructura intacta. Depende de la composición mineral, la densidad de partículas está determinada por los enlaces estructurales y la estructura, la porosidad del suelo. Cuantos más minerales contiene el suelo y menos porosidad, más denso es.

El valor de la densidad de partículas determina los valores de las características de resistencia y deformación, que evalúan la capacidad portante de los suelos y la posibilidad de su uso para la construcción de estructuras.

Humedad del suelo

La humedad es la relación entre la masa de líquido contenida en el suelo y su masa seca. La capacidad de carga del suelo depende de esta característica. En casi todos los suelos, a excepción de las rocas de grano grueso y la arena gruesa, la capacidad de carga disminuye con el aumento de la humedad. Entonces, para uno saturado de agua, será menor que para uno seco.

Determinar la humedad en el laboratorio por el método de compactación, es decir determinar a qué contenido de humedad el suelo adquirirá mayor densidad. La característica se expresa en porcentaje, de 0 a 100%. La humedad óptima para arena es 8-14%, para franco arenoso - 9-15%, franco - 12-18% y arcilla - 16-26%.

Distribución del tamaño de grano

Composición granulométrica o mecánica - el porcentaje de partículas de diferentes tamaños en el suelo o roca, independientemente de su composición química y mineral. Las partículas del suelo son restos aislados de rocas, minerales, compuestos amorfos y otros constituyentes de los componentes del suelo que se encuentran en un enlace químico. Las partículas de tamaño similar se combinan en fracciones. Existen tales tipos de elementos mecánicos del suelo: organominerales, orgánicos y minerales.

Las fracciones de partículas se encuentran en suelos o rocas en diferentes proporciones cuantitativas y tienen diferentes propiedades.Como resultado, los suelos también tienen propiedades desiguales. Toda la variedad de suelos y rocas en términos de composición mecánica se pueden combinar en grupos que se caracterizarán por propiedades físicas y químicas similares. La clasificación se basa en la proporción de arena y arcilla. Los tamaños de las fracciones de arena y arcilla están determinados por el diámetro de las partículas, que son mayores o, respectivamente, menores de 0,01 mm.

Las propiedades agrícolas de la tierra dependen de la composición mecánica, por ejemplo, la capacidad de pasar y retener la humedad y el aire, los procesos de movimiento de sustancias, acumulación y transformación, estructura, modos térmicos y aéreos. Y, en última instancia, depende de cuán fértil sea la tierra, tanto con cultivo constante, riego, fertilización como sin ellos.

Densidad del suelo seco

Definido como la relación entre la masa de suelo absolutamente seco (sin humedad en los poros) y el volumen, teniendo en cuenta el volumen de los poros. La característica se mide en g por metro cúbico. ver que se puede determinar si se conocen la humedad y la porosidad. Los cálculos se realizan en condiciones de laboratorio.

Factor de porosidad

El coeficiente muestra la presencia de pequeños huecos en el suelo. Calculado como una relación porcentual entre el volumen vacío y el volumen total. Se utilizan diferentes métodos para determinar el valor en diferentes suelos. En suelos arcillosos, debido a la cohesión, la porosidad se determina de acuerdo con la gravedad volumétrica y específica del suelo tomado para la muestra.

La determinación del coeficiente de porosidad es necesaria en la preparación para la construcción, ya que existe una conexión entre este y otras características. El nivel de capacidad de carga depende del índice de porosidad, disminuye con una disminución de la porosidad. Sin información sobre la porosidad, es imposible conocer el grado de resistencia del suelo, para determinar la posible deformabilidad de las edificaciones.

La deformación de los edificios se produce debido al movimiento y la compresibilidad de las partículas del suelo, por ejemplo, debido a los efectos de la precipitación. Menores y uniformes no reducen la estabilidad de los edificios, pero una gran cantidad de humedad puede provocar deformaciones no deseadas. Los asentamientos desiguales son aún más peligrosos, ya que pueden causar desplazamientos e inclinaciones, lo que genera una sobrecarga en las estructuras de carga. Si la compresibilidad del suelo debajo de diferentes partes de los cimientos no es la misma o la carga sobre él es diferente, a menudo puede encontrar deformación del edificio en forma de grietas y hundimientos.

Grado de humedad

Esta es la relación entre la humedad natural del suelo y la humedad que corresponde a la humedad en los poros llenos de agua, en los que no quedan burbujas de aire. El suelo se considera de baja humedad con indicadores de 0 a 0,5, húmedo, de 0,5 a 0,8 y saturado de agua, de 0,8 a 1. Los suelos arcillosos suelen ser más húmedos, arenosos, respectivamente, secos.

Calculadora para calcular los parámetros del suelo

En el diseño de edificios se utilizan diferentes modelos de cálculo, los cuales se utilizan para suelos de diversa complejidad. Para tareas generales, la evaluación principal es la capacidad portante, que revela las propiedades de resistencia y deformación de los cimientos. Sin embargo, los modelos básicos de cálculo pueden ayudar a calcularlos para tareas específicas.

Para simplificar los cálculos al crear un proyecto, se utiliza la fórmula de Prandtl, que ayuda a calcular la capacidad de carga del suelo. Para determinar el grado de estabilidad y resistencia de la base y determinar la posible deformación, es necesario determinar el grado de tensión. Para ello, se pueden aplicar ecuaciones que se basen en una relación lineal entre tensión y deformación, por ejemplo, la ley de Hooke. Por lo tanto, la carga sobre la base no debe ser mayor que la resistencia última del suelo.

El cálculo se realiza según la capacidad portante para determinar la posible pérdida de estabilidad del edificio, la naturaleza de la destrucción, el grado de deformación y su tipo.También calcula el estado en el que la operación normal puede ser difícil, la durabilidad del edificio se reduce por la posibilidad de hundimientos, inclinaciones, etc.

Las propiedades físicas de los suelos son las características definitorias por las cuales es posible establecer el estado del suelo, la posibilidad de cambiar los parámetros bajo la influencia de varios factores físicos y químicos.

Para determinar el tipo de suelo y su comportamiento como base para la construcción, las propiedades necesarias para las decisiones de diseño, la determinación de las características físicas y mecánicas por métodos de laboratorio es un requisito previo.

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