UNIVERSIDAD PERUANA UNINFACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURAE.P. INGENIERA CIVIL

TRABAJO DE INVESTIGACIN PRESENTADO PARA:ING. HERSON PARI CUSI

TITULADO:COMPARACION DE RESULTADOS PRACTICOS Y TEORICOS EN SUELOS ARENOSOS

EN CUMPLIMIENTO DEL CURSO:MECANICA DE SUELOS II

PRESENTADO POR:MAYUJ MORALES COLCAANGIE EVELYN VILLANUEVA ROQUE

JULIACA PERU2015

DEDICATORIAEn primer lugar a Dios por habernos permitido llegar hasta este punto y habernos dado salud, y darnos lo necesario para seguir adelante da a da para lograr nuestros objetivos, adems de su infinita bondad y amor.A nuestros padres por habernos apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivacin constante que nos ha permitido ser una persona de bien, por los ejemplos de perseverancia y constancia que los caracterizan y que me ha infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor.

Al Ing. Herson Pari Cusi por su apoyo y motivacin para la culminacin de nuestros estudios profesionales y por su orientacin ofrecido en este trabajo, por habernos transmitido los conocimientos obtenidos y habernos llevado pas a paso en el aprendizaje.

INTRODUCCIONLos suelos y las rocas no son slidos ideales, sino que forman sistemas con 2 o 3 fases: partculas slidas y gas, partculas slidas y lquidas, o bien, partculas slidas, gas y lquido. El lquido es normalmente agua. Por lo tanto se habla de medios porosos. A estos medios se los caracteriza a travs de su porosidad y a si vez esta propiedad condiciona la permeabilidad del medio o del material en estudio.Podemos decir que un material es permeable cuando contiene vacos continuos, estos vacos existen en todos los suelos tanto en la arcilla como tambin en los suelos arenosos. La permeabilidad de los suelos se da por el agua que pasa a travs de los poros.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la ciudad de Juliaca existen diversos

JUSTIFICACION

ANTECEDENTES

I. OBJETIVOS

i. OBJETIVOS GENERALES Determinar la Permeabilidad de un suelo arenoso Determinar la gravedad especifica de un suelos arenoso

ii. OBJETIVOS ESPECIFICOS Comprobacin de mtodo indirecto por Hazen Comprobacin de mtodo indirecto por Caseni Karman Comprobacin de mtodo indirecto por Casagrande

II. MARCO TEORICO

i. PERMEABILIDADLa permeabilidad de los suelos depende de varios factores: viscosidad del fluido, distribucin dl tamao de los poros, distribucin granulomtrica, relacin de vacos, rugosidad de las partculas minerales y grado de saturacin del suelo. En los suelos arenosos, la estructura juega un papel importante en la permeabilidad. (Braja M. Das, p. 83)

TABLA1: Valores tpicos de la permeabilidad para suelos saturadosTIPO DE SUELOK(cm/s)

Grava limpia100 1

Arena gruesa1.0 0-01

Arena fina0.01 0.001

Arcilla limosa0.001 0.00001

Arcilla0.000001

Fuente: Braja M. Das (pp. 84)El valor del coeficiente k caria ampliamente para distintos tipos de suelo en la tabla 1 se dan algunos valores tpicos para suelos saturados. La permeabilidad de suelos no saturados es menos y crece rpidamente con el grado de saturacin.La permeabiliad tambin esta relacionada con las propiedades del fluido que pasa a travs del suelo por la siguiente ecuacin.

Donde: Yw = peso especfico del aguan = viscosidad del agua = permeabilidad absolutaLa permeabilidad absoluta , se expresa en unidades de longitud al cuadrado es decir en cm2.ii. DETERMINACION EN LABORATORIO DE LA PERMEABILIDADDos pruebas estndar de laboratorio se usan para determinar la permeabilidad hidrulica del suelo: la prueba de carga constante y la prueba de carga variable. La primera se usa principalmente para suelos de grano grueso. Sin embargo, para los de grano fino, las tasas de flujo a travs del suelo son muy pequeas y se prefieren por ello las pruebas de carga variable. A continuacin se da una breve descripcin de cada prueba

Prueba de la Carga Constante Un arreglo tpico de la prueba de permeabilidad bajo carga constante se muestra en la figura 1. En este tipo de arreglo de laboratorio, el suministro de agua se ajusta de tal manera que la diferencia de carga entre la entrada y la salida permanece constante durante el periodo de prueba. Depues que se a establecido una tasa constante de flujo el agua es recolecada en una probeta graduada durante cierto tiempo.El volumen total de agua Q recolectada se expresa como

Figura 1: prueba de permeabilidad bajo carga constantePrueba de Carga VariableUn arreglo tpico de la prueba de permeabilidad bajo carga variable se muestra en la figura 2. El agua de una bureta fluye a travs del suelo. La diferencia inicial de carga, h1 en el tiempo t= 0 es registrada y se permite que el agua fluya a travs de la muestra de suelo de manera que la diferencia final de carga en el tiempo t=t2 sea h2.La tasa de flujo q del agua, a travs de la muestra en cualquier tiempo t se expresa por

Donde:a= rea de seccin transversal de la bureta A= rea de la seccin transversal de la muestra de suelo

Figura 2: Prueba de permeabilidad bajo carga variable

iii. FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDAD Tanto la conductividad hidrulica como la permeabilidad de los suelos se encuentran afectadas por muchos factores. A estos factores se los puede agrupar en tres grandes grupos: factores relativos a las tcnicas y equipos empleados en la medicin, propiedades fsico qumicas del fluido permeante y propiedades del medio poroso. Dentro del primer grupo se pueden identificar el tipo de permemetro, el gradiente hidrulico, el tiempo de contacto previo de la muestra de suelo con el fluido utilizado como factores que afectan la conductividad hidrulica medida, en tanto que dentro del segundo grupo se puede mencionar la viscosidad y densidad del fluido, la concentracin de electrolitos y el pH del permeante, por ltimo en el tercer grupo se puede mencionar la porosidad de la muestra como el factor ms importante. TABLA 2 Imagen N 01: Factores que afectan la Permeabilidad

TABLA 3 Imagen N 02: Factores que afectan la Conductividad HidrulicaEn la Tabla 1 y 2 se muestra un resumen del anlisis de la literatura disponible del efecto de los factores ms importantes en el valor de la permeabilidad y conductividad hidrulica de los suelos, respectivamente.

iv. GRAVEDAD ESPECIFICALa gravedad especfica de un suelo (Gs) se define como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua. La Gs se calcula mediante la siguiente expresin.

Donde: = peso especfico de los slidos (grs/cm3) = peso especfico del agua (grs/cm3)De esta forma la gravedad especfica puede ser calculada utilizando cualquier relacin de peso de suelo (Ws) al peso del agua (Ww), siempre en cuando se consideren los mismos volmenes que se observa en la siguiente expresin:

Donde: = volumen de solidos = volumen de aguaLa forma de calcular Gs difiere segn el tipo de suelos analizado y el tamao de sus partculas. Para suelos que contienen partculas mayores que el tamiz de 5mm (Malla N 4 ASTM), el mtodo recomendado a seguir es el C 127 ASTM, llamado gravedad especfica y absorcin de agregados gruesos. Si el suelo se compone de partculas mayores y menores que 5mm. La muestra se separa en el tamiz, determinando el porcentaje en masa seca de ambas fracciones y se ensayan por separado con el mtodo correspondiente. El resultado ser el promedio ponderado de ambas fracciones. El valor de la gravedad especfica para el suelo ser: Gs = Gs (bajo malla N4) * % pasa malla N 4 + Gs (sobre malla N 4) * % retenido malla N 4Los procedimientos para suelos que pases bajo la malla N 4, se diferencian solo si se trata cohesivos o no el valor de la gravedad especfica es necesario para calcular ,a relacin de vacos de un suelos, es utilizada en el anlisis hidromtrico y sirve para graficar la recta se saturacin mxima en el ensayo de compactacin pretor. La densidad de los slidos se obtiene en la prctica como la relacin entre el peso de los slidos y el volumen de agua que desalojan a la temperatura ambiente. Al valor obtenido se le hace una correccin por temperatura. Las partculas gruesas contienen generalmente aire entrampado en poros impermeables que solo podra eliminarse rompiendo las partculas que se usen en la determinacin de la densidad de suelos no deben se molidas o rotas. El valor de la densidad de solidos interviene en la mayor parte de los clculos de Mecnica de Suelos y ocasionalmente sirve tambin para fines de clasificacin. El valor de la densidad de los suelos vara comnmente entre los valores de 2.20 a 3.0, segn el material de que se trate. Algunos materiales se enlistan a continuacin http://es.slideshare.net/brumelchuquillanqui/gravedad-especifica-de-los-solidosTABLA 1: Valores de densidad de slidosMATERIALVALOR DE Gs

Arcilla de origen volcnico2.20 2.50

Suelos orgnicos2.50 2.65

Suelos granulares2.63 2.68

Limos inorgnicos2.67 2.73

Arcilla poco plstica2.72 2.78

Arcilla plsticas2.78 2.86

Arcillas expansivas2.86 2.9

III. METODOLOGIA

i. Ensayos Requeridos

Ensayo de GranulometraEl presente ensayo se trata de determinar la granulometra pasantes al tamiz N 4 ya que la arena ensayada esta entre los lmites establecidos de arena fina que son entre 10-4 10-5

Materiales Arena fina 1000gr Equipos y Herramientas Tamiz 3/8, , N 4, N10, N40, N50, N100, N200 Bandeja Balanza Tara Procedimiento Recomendado Secar la muestra a peso constante a una temperatura de 110C 5C Se seleccionarn tamaos adecuados de tamices para proporcionar la informacin requerida por las especificaciones que cubran el material a ser ensayado. Encajar los tamices en orden de abertura decreciente desde la tapa hasta el fondo y colocar la muestra sobre el tamiz superior. Agitar los tamices manualmente o por medio de un aparato mecnico por un perodo suficiente, establecido por tanda o verificado por la medida de la muestra ensayada, para obtener los criterios de suficiencia.

Ensayo de Gravedad EspecficaEl presente ensayo nos permite determinar la gravedad especfica de un suelo

Materiales Arena fina 120gr Equipos y Herramientas Picnmetro de 250 ml Bomba de vacos Agua Balanza Embudo Procedimiento Recomendado Pesamos una muestra de suelos (60gr) que pase por el tamiz N 4 Pesamos el picnmetro vaco y limpio Pesamos el picnmetro con agua hasta la marca Colocamos la muestra en el picnmetro y hechamos agua hasta cubrirla. Luego succionamos el aire de picnmetro con la bomba de vacos. Durante la operacin se deber mover el picnmetro con calma, para ayudar a desalojar el aire mejor. Dejar en el horno 24 horas

Ensayo de Permeabilidad (Prueba de carga constante)El presente ensayo nos permite determinar el coeficiente K (permeabilidad)

Materiales Suelo Granular (Arena)

Equipos y Herramientas Molde de acero inoxidable con sus accesorios Bandejas Flexo metro Probetas graduadas Baldes de agua Papel filtro Sobre carga Apisonador Plastilina como impermeabilizante Cronmetro Termmetro Herramientas varias (embudo, regla metlica, etc...)

Procedimiento Recomendado Realizar el muestreo del suelos a analizar y determinar la densidad natural por algn mtodo conocido Acomodar el molde asegurar los tornillos impermeabilizando con la plastilina las uniones entre la placa base el molde de acero Saturar el suelo hasta que no se vean burbujas de aire Se fija el nivel del agua a una altura de dos veces la altura de la muestra, y se mantiene ese nivel a lo largo de toda la prueba Se procede a hacer las mediciones del volumen, al poner una probeta en la salida para determinado tiempo Se anota el volumen de agua recogido, expresado en cm3, repitiendo esta accin 3 veces para obtener un promedio Se mide la carga hidrulica (h), la longitud de la muestra (L) y la temperatura del agua en grados centgrados, con el fin de obtener la relacin de viscosidad del agua, que lo da una tabulacin

ii. Cantera

Imagen N 3: Lugar donde se extrajo la arena (Google Earth, 2015)

IV. ANALISIS DE RESULTADOS

V. CONCLUSIONES

Logramos comprobar la frmula de Hazen Logramos comprobar la frmula de Coseni Karman Logramos comprobar la frmula de Casagrande

VI. RECOMENDACIONESVII. ANEXOSVIII. REFERENCIAS