DETERMINACION DEL Q ADMISIBLE DE UN SUELO

PRESENTADO POR:

XIMWNA ANDREA GONZALES

DAVID FERNANDO CHAPARRO

CARLOS ARMANDO PINTO

ERIKA YURANI MAYORGA

CRISTHIAN FERNANDO PRADA

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

PAMPLONA

24/03/2015

INTRODUCCION

Este estudio de suelo se realizo con el fin de determinar las condiciones y características del mismo para hacer un diseño adecuado de cimentación.

Las características del suelo se hallaron mediante los respectivos ensayos de laboratorio, de acuerdo a los datos obtenidos se pudieron realizar los cálculos con los cuales se concluyeron las condiciones del terreno.

La importancia de este estudio es de total vitalidad para determinar los efectos que puede tener el terreno al ser expuesto a diferentes esfuerzos

Cada uno de los materiales utilizados, procedimientos y cálculos se especificaran por medio de los métodos explicados, en las instrucciones teóricas y los libros especializados en la materia.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar la carga admisible que puede soportar el suelo a diferentes profundidades.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar los ensayos de laboratorio para determinar las condiciones del suelo.

Determinar el tipo de suelo con el cual se va a trabajar.

Analizar el suelo como material de soporte para construcciones en general.

Conocer las características que presenta el suelo estudiado.

Realizar los cálculos respectivos para determinar la carga ultima.

GEOREFERENCIACION

Este apique se tomo dentro de la universidad de pamplona, en el terreno donde quedaba antiguamente el salón de morfología, en el municipio de pamplona norte de Santander.

Situándose así en las siguientes coordenadas (extraídas de google Earth).

Coordenada este: 7° 23´ 04,8´´

Coordenada norte: 72° 38´ 57.7´´

Esta imagen es una referencia fotográfica para dar una idea general de la ubicación geográfica del apique, con respecto a la ciudad de pamplona.

IMPORTANCIA DE UN BUEN ESTUDIO DE SUELOS PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES

Antes de construir o someter un suelo a ciertos esfuerzos, la mayoría de la personas saben cuánto van a invertir, nunca piensan en las condiciones en las que se encuentra el suelo en donde se va a levantar dicha inversión.

En muchas ocasiones ya sea por desconocimiento o por ahorra dinero, se omite el estudio de suelo que aunque no es un requisito legal es imprescindible para conocer las propiedades físicas y mecánicas del terreno y así garantizar la seguridad de cualquier edificación.

El estudio de suelo indica las características del terreno tales como el tipo de suelo (arcilloso, arenoso, roca, etc.) el nivel freático la capacidad soportante. Todas estas características son imprescindible para determinar el diseño de las cimentaciones que soportaran las estructuras y cuanto más se conozca el suelo, más eficiente será el diseño y por ende el ahorro en costos.

Así dependiendo del tipo de suelo, el constructor deberá realizar las modificaciones en el diseño de la cimentación de manera que se adapte al terreno y se eviten problemas en paredes, pisos y asentamientos en la estructura.

MARCO TEORICO

En este marco teórico daremos a conocer la importancia de los ensayos realizados y qué representan en el suelo.

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo, está formado por la suma de sus aguas libre, capilar e higroscópica.

La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de es te (especialmente en aquellos de textura más fina), como por ejemplo cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica.

El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partículas sólidas.2

ENSAYO DE GRANULOMETRIA

Los agregados constituyen alrededor del 75% en volumen, de una mezcla típica de concreto. El término agregados comprende las arenas, gravas naturales y la piedra triturada utilizada para preparar morteros y concretos.

La limpieza, sanidad, resistencia, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En nuestro laboratorio nos enfocaremos en esta última, teniendo como propiedad

GRANULOMETRÍA.

La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto.

Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de tamices que están especificados en la Norma Técnica Colombiana NTC 32, los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino y el tamaño máximo nominal y absoluto para el agregado grueso.

Existen diferentes métodos, dependiendo de al mayor proporción de tamaños que existen en la muestra que se va a analizar. Para las partículas Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método Mecánico o Granulometría por Tamizado. Pero para las partículas finas, por dificultarse más el tamizado se utiliza el Método del Sifonado o el Método del Hidrómetro, basados en la Ley de Stokes

GRANULOMETRIA POR TAMIZADO

Es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos tamaños.

Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, van desde los grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los que no se pueden ver con un microscopio. El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con estese puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. También el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto3

RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS

El problema de la identificación de los suelos es de importancia fundamental; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificación para ello se deben estudiar sus propiedades y analizar su comportamiento ya que desde esta práctica se analizaran las tres fases que comprenden el suelo.

Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos (Vv), mientras que la fase sólida constituye el volumen de sólidos (Vs). Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular de

solo dos fases, la sólida y la líquida. Es importante considerar las características morfológicas de un conjunto de partículas sólidas, en un medio fluido.

Eso es el suelo.

'Relación volumétrica y gravimétrica de los suelos'

• Fase sólida: Fragmentos de roca, minerales individuales, materiales orgánicos.

• Fase líquida: Agua, sales, bases y ácidos disueltos, incluso hielo.

• Fase gaseosa: Aire, gases, vapor de agua.

Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus 3 fases.

Las relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo (fases sólida, líquida y gaseosa), permiten avanzar sobre el análisis de la distribución de las partículas por tamaños y sobre el grado de plasticidad del conjunto.

En los laboratorios de mecánica de suelos puede determinarse fácilmente el peso de las muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al horno y la gravedad específica de las partículas que conforman el suelo, entre otras.

Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicación en la Mecánica de Suelos para el cálculo de esfuerzos.

La relación entre las fases, la granulometría y los límites de Atterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento.

Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen. El suelo es un modelo discreto y eso entra en la modelación con dos parámetros, e y h (relación de vacíos y porosidad), y con las fases.

El agua adherida a la superficie de las partículas, entra en la fase sólida. En la líquida, sólo el agua libre que podemos sacar a 105 °C cuando, después de 24 o 18 horas, el peso del suelo no baja más y permanece constante.5

GRAVEDAD ESPECÍFICA

La importancia de este ensayo radica en que la gravedad específica de un suelo se utiliza en el cálculo de las relaciones de fase de los suelos, en los cálculos de los ensayos de granulometría por sedimentación, compresibilidad y potencial de expansión. Por lo que determinar de manera correcta este valor es fundamental para los ensayos subsiguientes o el cálculo de otras propiedades físicas de los suelos.

El realizar el ensayo y el informe es la manera indicada para conocer este procedimiento y poder llevarlo a cabo de manera satisfactoria. Además se expone la importancia que conocer el valor de la gravedad especifica de la forma más precisa, para no afectar futuros resultados.6

Nº DE TAMIZ

DIAMETRO PESO TAMIZ PESO TAMIZ+ MUESTRA

PESO RETENIDO AJUSTE % % % RETENIDO

MM (g) (g) (g) (g) RETENIDO

PASA ACOMULADO

1/2 12,5 671 676 5 5,00 0,25 99,75 0,25 3/8 9,5 655 660 5 5,00 0,25 99,50 0,50

4 4,75 646 660 14 14,00 0,70 98,80 1,208 2,36 544 975 431 431,00 21,55 77,25 22,75

16 1,18 542 1121 579 579,00 28,95 48,30 51,7030 0,6 527 619 92 92,00 4,60 43,70 56,3040 0,425 520 780 260 260,00 13,00 30,70 69,3050 0,3 510 622 112 112,00 5,60 25,10 74,9060 0,25 499 547 48 48,00 2,40 22,70 77,3080 0,18 460 513 53 53,00 2,65 20,05 79,95

100 0,15 481 568 87 87,00 4,35 15,70 84,30200 0,075 458 661 203 203,00 10,15 5,55 94,45

FONDO 569 680 111 111,00 5,55 0,00 100,002000 2000,00

TABLAS DE DATOS Y GRAFICAS

ENSAYO CONTENIDO DE HUMEDAD

MUESTRA # PESO DEL RECIPIENTE (gr)

PESO HUMEDO (gr)

PESO SECO (gr)

CONTENIDO DE HUMEDAD (W) %

1 7.2 43.8 36.7 24.0682 6.9 37 31.5 25.3583 6.8 43.1 36.3 23.050

% TOTAL 24.159

ENSAYO DE GRANULOMETRIA

Muestra tamizada 2000 grMuestra perdida Muestra perdida en porcentaje

CURVA GRANULOMETRICA

0.050.55500 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 % 99.7599.50 98.80

77.25

48.3043.70

30.7025.10

22.7020.05

15.70

5.55

CURVA GRANLOMETRICA

PORC

ENTA

JE

QU

E P

ASA

FDIAMETRO EN mm

D10=D30=D60=

Cu=17Cc= 0.99

LIMITE LIQUIDO Y LIMITE PLASTICO

Tapa

Numero de

golpes

Peso de la

tapa (g)

Peso húmedo +tapa

(g)

Peso seco + tapa (g).

Peso del

suelo húmedo solo. (g)

Peso del suelo seco solo.

Contenido de agua Contenido de

humedad (w).

(g) (g) (g).Ll1 34 5.2 18.3 15.3 13.1 10.1 3 29.703Ll2 28 6.6 21.3 17.9 14.7 11.3 3.4 30.089Ll3 26 6.3 17.9 16.6 11.6 10.3 1.3 12.621Ll4 23 6.4 19.7 15 13.3 8.6 4.7 54.651Ll5 16 4.9 20.1 16.2 15.2 11.3 3.9 30.513

16 23 28 340

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

Series1

LL por formula 42.30

LL por grafica 41.12

LL total 41.71

LP 25.934

INDICE DE PLASTICIDAD = 41.71-25.934 = 15.776

GRAVIDAD ESPECÍFICA

Gs= (αWs)/(Ws+Wbw-Wbws)

α=1.0002WS=106.9Wbw=680Wbws=742

GS=2.381322494

RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS

PESO DEL RECIPIENTE SOLO 70.8 grPESO DEL RECIPIENTE + AGUA 199.9 grPESO DEL RECIPIENTE + SUELO SECO

217.9gr

PESO DEL RECIPIENTE + SUELO SATURADO

285 gr

AGUA QUE ADQUIERO EL SUELO PARA SATURARSE

70 ml

Peso del agua = 199,9 gr - 70,8 grPeso del agua = 129,1 gr * (1 Kg/1000 gr)Peso del agua = 0,1291 Kg = m/v ----> v = V = 0,1291 Kg / (1000 Kg/)Volumen del recipiente = 1,291x Peso tarro solo = 10,8 gr+ Agua = 199,9 gr+ Suelo seco = 217,9 gr+ Suelo saturado = 285 grAgua final = 70 mlPeso suelo seco = 217,9 gr – 70,8 grPeso suelo seco = 0,1471 Kg

Peso suelo saturado = (285 – 70,8) grPeso suelo saturado = 0,2142 Kg

Por formulas:

1139,49 = Se determinó el ángulo de fricción por medio de la literatura que nos dice:Para una arena de compacidad media es de 32°

La cohesión es igual:

C=227,9 Nm2

C=227,9 Nm2

C=23,23Kg /m2

SW-SMARENA BIEN GRADUADA CON LIMO

DETERMINACION DE LA CARGA ADMISIBLE (qadm)

qu=1,3C N c+q N q+0,4 γB N γ

Nc=44,04

Nq=28,52

N γ=26,87

B=1

qu=Df (1414,67 )

Para Df de 1m, 1.5 m 2m , 2.5m, 5m con factor de seguridad de 3

Para 1m:

qu=¿170 Kn

m2 qadm=

quFs

qadm=63 Kn

m2

Para 1,5 m:

qu=¿755,1 Kn

m2 qadm=

quFs

qadm=251,7 Kn

m2

Para 2 m:

qu=¿952 Kn

m2 qadm=

quFs

qadm=317,6 Kn

m2

Para 2,5 m:

qu=¿1150 Kn

m2 qadm=

quFs

qadm=383Kn

m2

Para 5 m:

qu=¿2139,01 Kn

m2 qadm=

quFs

qadm=713,004 Kn

m2

CONCLUCIONES

-Se determinó que a mayor profundidad mayor es la capacidad de carga por metro cuadrado

-Se pudo concluir que el suelo al cual se le realizó el estudio está clasificado como una arena bien graduada con limo.

-En general se observa que debido a las propiedades del terreno y a las condiciones encontradas es necesario la implementación de cimentaciones profundas con las dimensiones obtenidas.