Guia Lab Oratorios Mecanica Suelos

8/3/2019 Guia Lab Oratorios Mecanica Suelos

1/75

GUIAS DE LABORATORIO

MECANICA DE SUELOS I

Elaborado por: Marvin Blanco Rodrguez e Ivn Matus Lazo

UNIVER SID AD NACIO NAL DE I NGENI ERIAFACULTAD DE T ECNOL OGIA DE LA

CONSTR UCCIONDEPARTAMEN TO DE CONSTR UCCION


2/75

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCINLABORATORIO DE MATERIALES Y SUELOS

ING. JULIO PADILLA M.

I.- GUIA GENERAL PARA LAS PRACTICAS DE LABORATORIO

1. Para lograr una mayor eficiencia en la ejecucin de las prcticas es necesario quese preste debida atencin a las orientaciones emitidas por el instructor de laprctica.

2. En la elaboracin del Informe, el estudiante debe formar pequeos grupos de trespersonas como mximo.

3. Antes de empezar un ensaye determinado, es aconsejable que el estudiante sefamiliarice personalmente con el alcance y propsito de la prueba a efectuar, ascomo con el procedimiento de trabajo que ello involucra. Recuerde que la falta depreparacin personal puede significar un menor aprovechamiento de parte delestudiante en el momento de la ejecucin de su prctica.

II.- INSTRUCCIONES PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO

1. Atender las indicaciones del instructor.

2. Consultar con el instructor el material y equipo a usar.

3. Al operar un equipo por primera vez, consultar previamente al instructor.

4. Todo el material empleado debe ser usado de una manera econmica.

5. Cuidar las piezas pequeas del equipo tales como pesas, balanzas, tamices, etc.Cualquier dao del equipo deber ser reportado de inmediato. Dao o prdidadebida a descuido ser cargado a la persona responsable del dao.

6. Para identificacin posterior todos los especimenes, taras, etc., debern ser

debidamente marcados.

7. Al terminar la prctica se limpiara el equipo y se eliminarn los desperdiciosresultantes, tanto de los bancos de trabajo como del piso.

8. Procurar tomar los datos del ensayo directamente en los formatos existentes.III.- REPORTES:



3/75

1. Se entregarn una semana despus de efectuado el ensayo.

2. Se entregarn en grupos de tres personas como mximo.

3. Deber ser breve y claro.

4. Es conveniente que en la portada del reporte se incluya la siguiente informacin.

a. Universidad Nacional de IngenieraFacultad de Tecnologa de la ConstruccinDepartamento de ConstruccinLaboratorio de Materiales y Suelos.

b. Ttulo del ensaye.c. Nmero del ensaye.d. Nombre y Carnet de los estudiantes.

e. Grupo de prctica.f. Profesor de teora y prctica.g. Fecha de Entrega

El ordenamiento de los incisos anteriores queda a criterio del estudiante.

5. Para una mejor exposicin escrita del trabajo, es necesario organizarlo de una maneralgica, y con toda la informacin correspondiente. Conviene recordar que un reportese escribe pretendiendo que sea comprensible incluso por personas que no han vistoel ensaye, y que dependiendo de la forma de exposicin del trabajo escrito se puedelograr este objetivo.

A manera de sugerencia y ejemplo se presenta el siguiente ordenamiento en lapresentacin del reporte:

a. INTRODUCCIN; La Introduccin debe elaborarse como la presentacin deltrabajo desarrollado, de tal manera que se de un enfoque general. Adems sedebe expresar algunas definiciones. Se debe escribir con sus propias palabras.No se debe transcribir textualmente del libro de consulta o de la gia, sino hacerlocon su estructuracin personal.

b. Presentar un INDICE del contenido del reporte, a fin de facilitar la bsqueda de

informacin en el texto.

c. Definir bien los OBJETIVOS, del ensaye, estableciendo adecuadamente elpropsito y significado del mismo. Conviene recordar que los objetivos seentienden como la aplicacin prctica de los resultados y conocimientosadquiridos.



4/75

d. Describir los MATERIALES empleados en el ensayo, brindando la informacinpertinente como tipo de material, procedencia, etc.

e. Indicar el EQUIPO que se utiliz en el ensayo, el uso y manejo del mismo, ascomo sus limitaciones. Para lograr una mejor visualizacin del tipo de equipo y suoperacin, puede acudirse al auxilio de diagramas o grficas.

f. PRESENTACIN DE DATOS, CALCULOS.-

Se debe tomar la costumbre de que los datos obtenidos en el laboratorio seanpresentados de una manera tabular. Es lgico que cualquier resultado que seindique es consecuencia de ciertos clculos numricos que deben indicarse enel reporte, mostrando un ejemplo tpico. Todas las ecuaciones y frmulasempleadas sern claramente establecidas junto con las definiciones desmbolos empleados.

Los pasos hechos en los clculos, debern ser claramente indicados.

Deber tenerse sumo cuidado al elaborar una tabla o diagrama. Estos debernser tan claros como sea posible, completos por s mismo, y en el caso ideal,debern contener la informacin deseada sin necesidad de buscar referenciaen el texto.

g. ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS, CONCLUSIONES:

Se puede incluir una discusin rpida, enfocada principalmente a los datos mssobresalientes de las tablas o diagramas. Los resultados de las pruebas secomparan con el estndar para obtener las conclusiones que el caso requiera.

h. Hay que recordar que el reporte debe escribirse en lenguaje tcnico yconstruccin gramatical correcta, incluyendo REFERENCIA usada. No se debeescribir en primera persona (yo, nosotros), si no en la tercera (se hizo, secalcularon).

El estudiante debe apreciar claramente la importancia que significa un reporte, ya quedeber efectuarlo como elemento esencial de la mayor parte de su trabajo comoingeniero, y que de la prctica a que se somete en el Laboratorio en la redaccin deinformes y en la representacin de los datos de una manera tcnica, obtiene un gran

beneficio.



5/75

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA N 1 : EXPLORACIN, MUESTREO Y CONTENIDO DE HUMEDAD

INTRODUCCIN:

En los proyectos de Ingeniera, tanto en obras horizontales como en obras verticales, senecesita tener informacin veraz acerca de las propiedades fsico-mecnico de los suelosdonde se pretende cimentar la obra. Por lo que deber hacerse un plan de exploracin ymuestreo en el rea donde se desea realizar el proyecto. La exploracin deber consistir enla investigacin del subsuelo, con el objetivo de poder obtener muestras de suelo a la que se

le realizaran en el laboratorio ensayes bsicos de clasificacin, densidad, humedad, etc.

En dependencia de la informacin que se necesite y de los ensayes de laboratorio se defineel tipo de exploracin y la forma de muestreo de los suelos.

OBJETIVOS

Que el estudiante adquiera los conocimientos terico-prcticos en la exploracin delos suelos.

Que los estudiantes, efecten un mtodo de exploracin de campo (sondeo manual).

Que los estudiantes desarrollen habilidades para poder realizar un muestreoadecuado de los suelos, as como la identificacin en el campo de los suelos,considerndose su textura, plasticidad, color, etc.

Que los estudiantes observen la variacin de la humedad, en las muestras obtenidasen el campo a diferentes profundidades.

Mtodos de Exploracin

Pozo a Cielo Abierto:

En este tipo de muestreo exploratorio se practica una excavacin con dimensionessuficientes para que un tcnico pueda descender en ella y examinar los diferentesestratos que se presentan en su estado natural. Este tipo de excavacin no se puedellevar a grandes profundidades.La dificultad fundamental que presenta este tipo de exploracin es la presencia delnivel fretico.



6/75

En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas y/o inalteradas.

Sondeos Manuales:

Este tipo de exploracin se realiza comnmente en obras horizontales realizndoseexcavaciones de pequea seccin en planta y generalmente a una profundidad

mxima de 1.5 metros. En esta exploracin se obtienen muestras alteradas.

Ensayes de Penetracin Estndar (SPT):

Este es uno de los mtodos que rinde mejores resultados en la prctica y proporcionauna informacin ms til en torno al subsuelo, no solo en lo referente a la descripcin,sino tambin en cuanto a la resistencia del suelo, ya que puede considerarse como elprimer ensaye realizado.

El mtodo lleva implcito un muestreo que proporciona muestras alteradas del suelo enestudio y consiste en hacer penetrar a golpes, con un martinete, el penetrmetro o

cuchara partida de Terzaghi, registrando el nmero de golpes necesarios para lograruna penetracin de 30.5 cm. (1 pi).

Mtodos Rotativos en Roca:

Cuando en un sondeo se alcanza una capa de roca ms o menos firme, no es posiblelograr penetracin con los mtodos estudiados y ha de recurrirse a un procedimientodiferente. En estos casos se recurre al empleo de maquinaria de perforacin, rotacincon broca de diamante o de tungsteno. Las velocidades de rotacin son variables, deacuerdo con el tipo de roca a perforar. A las muestras obtenidas en este tipo deperforacin, se le realizan todos los ensayes necesarios en la investigacin.

Tipos de Muestras

Muestra Representativa:

Se denomina muestra representativa aquella fraccin de suelo o roca que es capaz derepresentar todo un conjunto o estrato determinado, no solo en su apariencia visual sino ensus propiedades fsico-mecnicas.

Muestra Alterada:

Son aquellas en las que no se hace ningn esfuerzo para conservar la estructura natural ycondiciones del suelo. Los aditamentos con caractersticas para la recuperacin de estossuelos son los siguientes:

Muestreadores de tubo sencillo. Cucharas tipo Terzaghi (cuchara partida). Excavaciones en forma de calicatas o pozos a cielo abierto, etc.



7/75

Las muestras alteradas pueden utilizarse para determinar; Peso especfico, lmites deconsistencia, Granulometra y cualquier otro ensaye que no requiera la estructura ocondiciones naturales del suelo in situ.

Muestras Inalteradas:

Las muestras inalteradas son las que se obtienen tratando de conservar su estructura naturaly cuyas condiciones, fundamentalmente la densidad natural y la humedad natural, hansufrido cambios mnimos despreciables en comparacin a su estado in situ. Para obtenerestas muestras se puede realizar;

Monolitos labrados a mano. Muestreadores Shelby, etc.

Humedad

El contenido de humedad del suelo, se define como la cantidad de agua presente en el sueloal momento de efectuar el ensaye, relacionado al peso de su fase slida, se representa por lasiguiente expresin;

Peso del agua contenida Wh WsW = ---------------------------------- = -----------------

Peso seco Ws

Donde; W : HumedadWh : Peso de muestra hmeda

Ws : Peso de muestra seca

La expresin anterior tambin se puede representar en porcentaje.

DESARROLLO DE LA PRACTICA

La prctica consistir en la realizacin de un sondeo manual de 1.50 metros de profundidad,adems se obtendrn muestras alteradas que sern clasificadas en el campo con la vista y eltacto:

Material y Equipo

Pala. Barra. Posteadora. Paln doble. Balanza de 0.1 gr. de sensibilidad Tara para humedad.



8/75

Horno Cucharn Charola Bolsas plsticas, tarjetas para Identificar las muestras.

Procedimiento sondeo manual

Localizar el sitio donde se realizar la excavacin.

Limpiar la superficie del terreno con una pala, retirar la materia orgnica superficial.

Definir el rea de la de la excavacin (rectangular o eliptica), la cual estar endependencia del equipo a utilizar.

Realizar la excavacin, inicialmente se utilizar la barra y la pala. A medida que se

profundiza se pueden ir utilizando el resto del equipo (paln doble, posteadora, etc), endependencia del tipo de suelo que se encuentre que facilite el trabajo de excavacin.

Al ir avanzando en la excavacin se debe ir observando la variacin de los estratos,considerando bsicamente el tamao de las partculas y el color, los distintos estratos quese obtengan se deben colocar a un lado de la excavacin separados entre si y en elorden que se van obteniendo.

Cuando se llegue a la profundidad proyectada (1.5 m), se procede a la descripcin de lossuelos que corresponden a cada estrato. Luego se muestrea cada estrato por separado,esto consiste en colocar suficiente cantidad de material de cada estrato en bolsas de

plstico con su correspondiente tarjeta que identifica a cada muestra y posteriormentetrasladarla al laboratorio.

Cerrar la excavacin con el material antes extrado, de tal manera que se coloque el sueloa como estaba en su estado natural, o sea depositando el suelo en orden inverso a comose extrajo.

Procedimiento para contenido de humedad

Tomar una muestra representativa del estrato a evaluar.

Obtener el peso hmedo de la muestra.

Colocar la muestra en una tara y depositarlo en el horno hasta obtener peso constante.- Temperatura del horno: 105 c a 115 c.- Tiempo de la muestra en el horno : 24 horas.

Retirar la muestra del horno, dejarla enfriar y determinar su peso seco.



9/75

Presentacin de Resultados

En el reporte deber adjuntarse la siguiente informacin

- Plano de localizacin del sitio en estudio.

- Plano de ubicacin de sondeos.

- Perfil estratigrfico, conteniendo la descripcin de los suelos encontrados.

- Tarjeta que identifica cada muestra obtenida conteniendo;Nombre del Proyecto, Localizacin de los Sondeos, Nmero de Sondeo, Nmerode Muestra, Profundidad de la Muestra, Descripcin del Suelo, Color de la

Muestra.

- Simbologa de los suelos mas importantes;

arcilla limo arena grava mat. Orgnica roca



10/75

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION


PRACTICA No. 2 DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SUELOS(ASTM D-558; AASHTO T 93-86)

GENERALIDADES:

Se define como Gravedad Especfica de los Suelos, a la relacin del peso en el aire, de unvolumen dado de partculas slidas, al peso en el aire de un volumen igual de agua destiladaa una temperatura de 4 C.

El valor de la Gravedad Especfica de un Suelo queda expresado por un valor abstracto;adems de servir para fines de clasificacin, interviene en la mayor parte de los clculos dela Mecnica de Suelos.

La densidad de los suelos vara comnmente entre los siguientes valores:

Cenizas Volcnicas 2.20 a 2.50Suelos Orgnicos 2.50 a 2.65Arenas y Gravas 2.65 a 2.67Limos Inorgnicos 2.67 a 2.72Arcillas poco Plsticas 2.72 a 2.78Arcillas medianamente plsticas y muy plsticas 2.78 a 2.84Arcillas Expansivas 2.84 a 2.88

Suelos con Abundante Hierro 3.00

OBJETIVOS:

Que los estudiantes, se familiaricen con el mtodo general de obtencin de la gravedadespecifica.

Que los estudiantes determinen el peso promedio por unidad de volumen de partculasslidas que constituyen un suelo.



11/75

EQUIPO A UTILIZAR:

1. Matraz aforado de cuello largo (frasco volumtrico), de 500 cc. de capacidad atemperatura de calibracin de 20C

2. Agua Destilada3. Dispositivo de succin neumtica, capaz de producir el grado de vaco (opcional).4. Dispositivo para calentar agua, con temperatura controlable.5. Balanza de un centsimo de grado de aproximacin y capacidad de 1Kg.6. Horno a temperatura constante de 100 a 110 C.7. Un desecador.8. Batidor Mecnico9. Termmetro con aproximacin de 0.1 C, graduado hasta 50 C.10.Cpsulas para evaporacin.11. Pipeta cuenta-gotas (gotero)12.Embudo de vidrio de conducto largo.

PROCEDIMIENTO RECOMENDADO:

Para el clculo de la gravedad especfica se necesita el dato del peso del frasco volumtricolleno con agua destilada hasta la marca de aforo, a la temperatura de ensaye.



12/75

Este valor se toma por lo general de una curva en que estn ploteados los pesos del frascoms agua vs. la temperatura. Esta grfica llamada curva de calibracin, puede serdeterminada experimentalmente por medios tericos.

Antes de realizar el ensaye es necesario hacer la limpieza y calibracin al frasco volumtrico.

I. PROCEDIMIENTO PARA LA LIMPIEZA DEL FRASCO:

1. Preprese una Mezcla Crmica, disolviendo en caliente 60 grs., de Dicromato dePotasio en 300 cc., de agua destilada; djese enfriar la solucin y adase 460 cc.,de cido Sulfrico comercial, de manera que escurra por las paredes del recipienteen que se forma la solucin.

2. Con la mezcla crmica enjuguese el frasco para eliminar la grasa que puedatener adherida en su interior, enjuguese de nuevo con agua destilada y escrrase

perfectamente baando el interior con alcohol, para eliminar los residuos de agua,finalmente vulvase a enjuagar el frasco con ter sulfrico. Para facilitar laeliminacin de los vapores del ter, es recomendable colocar el frasco boca abajodurante 10 min.

3. A falta de mezcla crmica puede lavarse el frasco con solucin jabonosa,repitiendo lo expuesto en el inciso No. 2.

II. PROCEDIMIENTO PARA LA CALIBRACIN DEL FRASCO VOLUMETRICO:

La calibracin del Frasco Volumtrico debe efectuarse cada 18 meses y suprocedimiento prctico es el siguiente:

A. Procedimiento Prctico :

1. Determnese el peso del frasco volumtrico, seco y limpio con unaaproximacin de 0.01gr. (Wf).

2. Llnese el frasco volumtrico con agua destilada a la temperatura ambientehasta 0.5 cm., debajo de la marca de enras marca de aforo y djesereposar durante unos minutos.

3. Mdase la temperatura del agua contenida en el frasco, con aproximacin de0.1 C, colocando el bulbo del termmetro en el centro del frasco volumtrico.

4. Con una pipeta cuenta-gotas, compltese el volumen del frasco con aguadestilada de modo que la parte interior del menisco coincida con la marca deaforo.



13/75

5. Squese cuidadosamente el interior del cuello del frasco volumtrico con unpapel absorbente, respetando el menisco.

6. Psese el frasco lleno con agua hasta la marca de aforo, con aproximacin de0.01gr. (Wfw).

7. Reptase las etapas del No. 3 al No. 6, a la misma temperaturaaproximadamente con que se trabaj la primera vez.

8. Reptase las etapas del No. 2 al No. 7, en otros dos ambientes, uno atemperatura de 5 a 10 C mayor que el primer ensaye, y otro a unatemperatura de 5 a 10 C menor que el primer ensaye.

9. Represntese en una grfica los resultados de los pesos obtenidos (peso delfrasco lleno de agua), en funcin de las respectivas temperaturas, teniendocomo ordenadas el peso del frasco lleno de agua (Wfw), y en las abcisas latemperatura.

B. Procedimiento Terico

Los puntos de la curva de calibracin se pueden obtener por la sustitucin dediferentes temperaturas en la siguiente ecuacin:

Wfw = Wf + Vf (1 - T.E) (w - a)Donde;

Wfw = Peso del frasco + agua

Wf = Peso del frasco seco y limpioVf = Volumen calibrado del frasco a Tc.

T = T TcT = Temperatura en grados centgrados a la cual se desea Wfw.Tc = Temperatura de calibracin del frasco = 20 C.E = Coeficiente trmino de expansin cbica del Pyrex, igual a 0.1 x

10-4/OC.w = Peso unitario del agua a temperatura de ensaye.a = Peso unitario del aire a temperatura T y presin atmosfrica 0.001

gr/cm.

III PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIN DE LA GRAVEDAD ESPECFICA

A. Procedimiento de Ensaye en Suelos no Cohesivos (Granulares).

1. Psense 80 gr., aproximadamente de suelo previamente secado al horno yenfriado (Ws).



14/75

2. Psese la muestra cuidadosamente a un frasco volumtrico seco y limpio,previamente calibrado, segn se indico en los incisos anteriores, llnese stecon agua destilada hasta la mitad del frasco.

3. Elimnese el aire atrapado en la muestra por calentamiento del frasco durante15 min., utilizando el mtodo indicado por el profesor de la materia.

4. a.- Adase con cuidado agua destilada hasta la marca de enrase,verificando que no quede aire atrapado en la muestra; si existiese aire atrapadoen la muestra, elimnelo por el mtodo utilizado en el paso anterior.

b.- La presencia de materia orgnica puede producir el efecto de aire noremovido a causa de los gases que se forman en contacto con el agua.La materia orgnica podr descubrirse por olor y por la formacin de unapelcula oleaginosa en la superficie del agua.

Si sta materia existe el mtodo del vaco debe sustituirse por ms

efectivo para remover gases; ste mtodo puede ser ebullicin de lasuspensin de un bao de Glicerina durante 30 min., aadiendo decuando en cuando ms agua destilada para impedir la calcinacin de lamuestra, en todo momento el frasco volumtrico debe estar lleno hastasu mitad; tras este perodo djese enfriar el frasco a la temperaturaambiente y aplquese lo escrito anteriormente en el acpite a.

5. Desairada la suspensin adase agua destilada hasta que el borde interior delmenisco coincida con la marca de aforo.

6. Verifique si el menisco est bien enrasado, y que el frasco en su parte exterior

est seco y limpio; psese el frasco mas el agua ms el suelo contenido en l(Wfws), con una aproximacin de 0.1 gr.

7. De inmediato determnese la temperatura de la suspensin con aproximacinde 0.01 C., introduciendo el bulbo de un termmetro hasta el centro del frascovolumtrico.

8. Saque el agua y el suelo del frasco sin perder nada y djese limpio el frasco.

9. Introduzca la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de110 C.

10.Saque la muestra del horno, djela enfriar y determine su peso seco (Ws) conaproximacin 0.1gr.

11.Calcule la gravedad especfica con la formula siguiente:

WfswWsWfw

WsGs

+=



15/75

Donde;

Ws = Peso seco del sueloWfsw = Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua.Wfw = Peso del frasco + peso del agua (de la curva de calibracin).

Gs = Gravedad especfica de las partculas slidas del suelo.

B. Procedimiento de Ensaye en Suelos Cohesivos

1. La muestra de suelo a ser ensayada, se criba por el tamiz No. 10; del materialque pasa por el tamiz No. 10, se pesan aproximadamente 60 gr. de materialseco.

2. Agrguele agua hasta obtener una consistencia pastosa.

3. Coloque la pasta dentro del frasco volumtrico, calibrado.

4. Se extrae el aire atrapado como se hizo en los pasos del No. 3 al No. 6, delprocedimiento para suelos no cohesivos.

5. Pese el frasco mas agua, mas suelo, (Wsw).

6. Saque el agua y el suelo del frasco sin perder nada y djese limpio el frasco.

7. Introduzca la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de

110 C.

8. Saque la muestra del horno, djela enfriar y determine su peso seco (Ws) conaproximacin 0.1gr.

9. Calclese la gravedad especfica con la formula siguiente:

WfswWsWfw

WsGs

+=

Donde;

Ws = Peso seco del sueloWfsw = Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua.Wfw = Peso del frasco + peso del agua (de la curva de calibracin).Gs = Gravedad especfica de las partculas slidas del suelo.

Variacin del Peso especifico del agua en g/cm respecto a la temperatura en grados

Centgrados(C)



16/75

Peso especifico del agua en gramos/centmetros cbicos

C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0.9999

0.9999

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

0.9999

0.9999

0.9998

100.999

7

0.999

6

0.999

5

0.999

4

0.999

3

0.999

1

0.999

0

0.998

8

0.998

60.9984

200.998

2

0.998

0

0.997

8

0.997

6

0.997

3

0.997

1

0.996

8

0.996

5

0.996

30.9960

300.995

7

0.995

4

0.995

1

0.994

7

0.994

4

0.994

1

0.993

7

0.993

4

0.993

00.9926

400.992

2

0.991

9

0.991

50.9911

0.990

7

0.990

2

0.989

8

0.989

4

0.989

00.9885

500.988

1

0.987

6

0.987

2

0.986

7

0.986

2

0.985

7

0.985

2

0.984

8

0.984

20.9838

600.983

2

0.982

7

0.982

2

0.981

70.9811

0.980

6

0.980

0

0.979

5

0.978

90.9784

700.977

8

0.977

2

0.976

7

0.976

1

0.975

5

0.974

9

0.974

3

0.973

7

0.973

10.9724

800.971

8

0.971

2

0.970

6

0.969

9

0.969

3

0.968

6

0.968

0

0.967

3

0.966

70.9660

900.965

30.964

70.964

00.963

30.962

60.961

90.961

20.960

50.959

80.9591



17/75




PRACTICA No. 3 DETERMINACION DE LAS RELACIONES VOLUMTRICAS DE LOSSUELOS

I. GENERALIDADES :

La determinacin de las relaciones volumtricas de los suelos son importantsimas,para el manejo compresible de las propiedades mecnicas de los suelos y uncompleto dominio de su significado y sentido fsico; es imprescindible para poderexpresar en forma asequible los datos y conclusiones de la Mecnica de Suelos. Su

determinacin es, en principio muy sencilla pero se experimenta considerabledificultad cuando se refiere absoluta exactitud, es necesario un estudio cuidadoso detodo los aspectos y observaciones.

Se entiende por Relaciones Volumtricas, las relaciones de volmenes como:

a) Relacin de Vaco e. Se llama Relacin de Vacos, Oquedad o ndice de poros ala relacin entre el volumen de los vacos y el de los slidos de un suelo

e = Vv (1)Vs

La cual puede variar de cero hasta infinito, en la prctica no suele hallarse valoresmenores de 0.25 (arenas muy compactas con finos) ni mayores de 15, en caso dearcillas comprensibles.

b) Porosidad n. Es la relacin entre su volumen de vacos y el volumen de su masa.Se expresa como porcentaje o al tanto por uno.

n = Vv x 100 (2)Vm

Esta relacin puede variar de 0 (en un suelo ideal con solo fase slida a 100(espacio vaco). Los valores reales suelen oscilar entre 20% y 95%

c) Grado de Saturacin. Es la relacin entre su volumen de agua y el volumen de susvacos. Se expresa en porcentaje o al tanto por uno.

Sw = Vw x 100 (3)Vv



18/75

Vara de cero (Suelo Seco) a 100% (Suelo totalmente saturado).

En las frmulas anteriores:

Vv : Volumen de vaco

Vw : Volumen de aguaVs : Volumen de los slidosVm : Volumen de la muestra

II. OBJETIVO DE LA PRUEBA

- Determinar el valor numrico de las relaciones de volmenes en base a lo datos delas dos pruebas anteriores (humedad y gravedad especfica)

III. FORMULACION TEORICA DEL CALCULO

3.1 Relacin de Vaco

Los clculos son usualmente obtenidos de observaciones experimentales, el volumende la muestra (vm), el peso seco (Ws) de la muestra y la gravedad especfica de losslidos (Gs), se obtiene del ensayo.

1Vmw

w

1

=

=

===

Ws

Gse

Gs

WsVs

Vs

Vm

Vs

Vs

Vs

Vm

Vs

Vve

Tambin puede demostrarse fcilmente que la relacin de vaco se puede expresarcomo:

e = w . Gs (para suelos saturados) (5)


(4)


19/75

Donde w es la humedad al tanto por uno.

Por medio de la Ec. 5, ser posible determinar la relacin de vaco de una muestra lacual estar saturada inicialmente, si los pesos del agua y suelos en la muestra sonconocidas. Sin embargo la exactitud de dicha terminacin depender grandemente enla exactitud del valor usado en el grado de saturacin.

3.2 Porosidad n.

Este valor generalmente se determina en el Laboratorio si se conocen las relacionesde volmenes en caso contrario se utiliza la correlacin existente entre Relacin deVaco y Porosidad.

e

e

Vm

Vvn

+==

1(6)

o en base a la gravedad especfica y el volumen de la muestra.

3.3 Grado de Saturacin Sw

El grado de saturacin de un suelo se puede calcular a partir de la ecuacin (5) quetransformndola sera:

;

1

wGs

WsVs

Vs

Vm

Vs

VsVm

Vs

Vve

=

=

==



20/75

e

Gsx

Ws

wx

w

Ww

Sw

por tanto,w

WwVwPero

e

Ws

wxGs

x

e

;/

/

/

wSw

e

xGsWs

Ww

Sw

e

Gsx

VwwxGs

Ws

V

Sw

wGs

WsVs

e

VsVw

VsVv

VsVw

Vv

VwSw

=

=

=

=

==

====

Donde;

W : Humedad del suelo al tanto por unoGs : Gravedad especfica de los slidose : Relacin de vacos

En el inciso 3.1 vimos el modo de determinare, con la Gravedad especfica (Gs) dela segunda prctica de laboratorio.

Equipo:

Balanza de 0.01 gr. de aproximacin, parafina, taras, hornos, cocina, cesta de alambrepara balanza hidrosttica, cpsula de vidrio, plaquitas enrazadoras.

Procedimiento:

Existen diferentes mtodos para determinar en el Laboratorio las relaciones devolmenes.



21/75

Mtodo A.

Por moldeo de un volumen conocido de una muestra inalterada

1. Moldee un espcimen de forma y dimensiones conocidas ya sea cilndrica orectangulares.

2. Mida las dimensiones del espcimen y calcule el volumen del mismo (Vm).

3. Pese en una balanza la muestra y anote su peso (Wm).

4. De la parte central del espcimen se toma una muestra para determinacin delcontenido de humedad.

5. Calcule el contenido de humedad (W).

6. Calcule la e; n; Ws; Sw con las formulas siguientes.

100x wGs

S

100x1

1VmGs

1

xe

e

en

Wse

W

WmWs

=

+=

=

+=

Mtodo B.

Por medio de la Balanza Hidrosttica

1. Tome una muestra inalterada representativa del suelo a muestrear.

2. Pese la muestra y anote su peso (Wm) = A

3. Recubra la muestra con parafina hasta que quede completamente impermeable.

4. Pese la muestra con parafina y antese su peso (B).


Donde;

Ws = Peso de las partculas slidas.e = Relacin de vacos.

Wm = Peso de la muestra.

w = Peso especfico del agua a temperatura de ensaye.

w = Contenido de humedad.Vm = Volumen de la muestra.

%n = Porcentaje de porosidad.Sw = Grado de saturacin


22/75

5. Introduzca la muestra en la cesta y tome el peso sumergido de la muestra msparafina ( C ).

6. De la parte central del espcimen tome una muestra para determinacin delcontenido de humedad.

7. Calcule las relaciones con las siguientes formulas.

100x.

1001

%

1-VmwGs

e

w1

WmWs

V"V-Vm

Wm-B"

e

WGsSw

xe

en

Ws

ParafinaV

w

CBV

=

+=

=

+=

=

=

=

Mtodo C.

Por medio de un peso de Mercurio desplazado

1. Tome una muestra inalterada de tamao pequeo y determine su peso Wm.

2. Llene de mercurio una cpsula de vidrio de forma y dimensiones conocidas, con lasplaquitas de vidrio enrase el mercurio, anotando el peso del mercurio ms la cpsula(L).

3. Introduzca la muestra en la cpsula de vidrio que contiene el mercurio, y con lasplaquitas de vidrio presionndola, remueva el exceso de mercurio que es desplazado.


Donde;

V = Volumen de la muestra ms parafina.V = Volumen de la parafina.

Vm = Volumen de la muestra.

B = Peso de la muestra ms parafina.C = Peso de la muestra ms parafina sumergido.

Parafina = Peso especfico de la parafina.w = Peso especfico del agua.


23/75

4. Retire la muestra de la cpsula, anotando el nuevo peso de la cpsula ms elmercurio (S).

5. Introduzca la muestra en el horno y determine su peso seco (Ws)

100e

xGsS

100x1

%

1-Vmxx

1

x

e

en

Ws

wGse

w

WmWs

mercurioSLVm

=

+=

=

+=

=


Donde:

L = Peso del mercurio ms la cpsula de vidrio.

S = Peso del mercurio ms la cpsula despus deretirar la muestra.

mercurio = Peso especfico del mercurio.


24/75




PRACTICA No. 4 DETERMINACION DEL ANLISIS GRANULOMETRICO DE LOSSUELOS (METODO MECANICO). (ASTM D-422; AASHT0 T 27-88)

GENERALIDADES:

La variedad en el tamao de las partculas de suelos, casi es ilimitada; por definicin, losgranos mayores son los que se pueden mover con la mano, mientras que los ms finos sontan pequeos que no se pueden apreciar con un microscopio corriente.

Debido a ello es que se realiza el Anlisis Granulomtrico que tiene por objeto determinar eltamao de las partculas o granos que constituyen un suelo y fijar, en porcentaje de su pesototal, la cantidad de granos de distinto tamao que el mismo contiene.

La manera de hacer esta determinacin es por medio de tamices de abertura cuadrada.

El procedimiento de ejecucin del ensaye es simple y consiste en tomar una muestra desuelo de peso conocido, colocarlo en el juego de tamices ordenados de mayor a menorabertura, pesando los retenidos parciales de suelo en cada tamiz. Esta separacin fsica dela muestra en dos o ms fracciones que contiene cada una de las partculas de un solotamao, es lo que se conoce como Fraccionamiento.

La determinacin del peso de cada fraccin que contiene partculas de un solo tamao esllamado Anlisis Mecnico. Este es uno de los anlisis de suelo ms antiguo y comn,brindando la informacin bsica por revelar la uniformidad o graduacin de un material dentrode rangos establecidos, y para la clasificacin por textura de un suelo.

Sin embargo, debido a que el menor tamao de tamiz que se utiliza corrientemente es el0.074 mm (Malla No. 200), el anlisis mecnico est restringido a partculas mayores queese tamao que corresponde a arenas limpias finas. Por lo tanto si el suelo contienepartculas menores que ese tamao la muestra de suelo analizada debe ser separada en dospartes, para anlisis mecnico y por va hmeda (hidrometra).

Por medio de lavado por el tamiz No. 200 y lo que pase por este tamiz ser sometido a unanlisis granulomtrico por va hmeda, basado en la sedimentacin.

El anlisis por va hmeda se efecta por medio del hidrmetro que mide la densidad de unasuspensin del suelo a cierto nivel y se basa en el principio de la ley de Stokes.



25/75

OBJETIVO:

- Determinar experimentalmente la distribucin cuantitativa del tamao de las partculasde un suelo.

- Analizar su graduacin en base a los coeficientes de uniformidad (Cu) y Curvatura(Cc).

EQUIPO:

Mtodo Mecnico

- Juego de tamices 3, 2 , 2, 1 , 1, , , 3/8, No. 4, No. 10, No. 40, No. 200,tapa y fondo.

- Balanza de 0.1gr. de sensibilidad.- Mortero con su pisn.- Horno con temperatura constante de 100 110 C.- Taras.- Cuarteador.

PROCEDIMIENTO:

Mtodo Anlisis Mecnico

a) Material mayor que el tamiz No. 4

1. El material retenido en el tamiz No. 4, se pasa a travs de los tamices, 3, 2 , 2,1, 1, , , 3/8, No. 4 y fondo, realizando movimientos horizontales y verticales.



26/75

2. Pese las fracciones retenidas en cada tamiz y antela en el registro correspondiente.

b) Material menor que el tamiz No. 4

1. Ponga a secar la muestra en el horno a una temperatura de 105 a 110 C por unperodo de tiempo de 12 a 24 horas.

2. Deje enfriar la muestra a temperatura ambiente y pese la cantidad requerida pararealizar el ensaye.

Si el suelo es arenoso se utiliza aproximadamente 200grs.Si el suelo es arcilloso se utiliza aproximadamente 150grs.

3. Disgregue los grumos (terrones), del material con un pisn de madera para evitar elrompimiento de los gramos.

4. Coloque la muestra en una tara, agrguele agua y djela remojar hasta que se puedan

deshacer completamente los grumos.5. Se vaca el contenido de la tara sobre el tamiz No. 200, con cuidado y con la ayuda deagua, lave lo mejor posible el suelo para que todos los finos pasen por el tamiz. Elmaterial que pasa a travs del tamiz No. 200, se analizar por otros mtodos en casosea necesario.

6. El material retenido en el tamiz No. 200 despus de lavado, se coloca en una tara,lavando el tamiz con agua.

7. Se seca el contenido de la tara en el horno a una temperatura de 100 110 C por 24horas.

8. Con el material seco en el paso anterior, se coloca el juego de tamices en ordenprogresivo, No. 4, No. 10, No. 40, No. 200 y al final el fondo, vaciando el materialpreviamente pesado.

9. Se agita el juego de tamices horizontalmente con movimientos de rotacin yverticalmente con golpes secos de vez en cuando. El tiempo de agitacin depende dela cantidad de finos de la muestra, pero por lo general no debe ser menor de 15minutos.

10. Inmediatamente realizado el paso anterior pese las fracciones retenidas en cada

tamiz, y antela en el registro correspondiente.

ANLISIS Y PRESENTACIN DE DATOS

En el anlisis por tamices se obtienen los resultados de pesos parciales retenido en cada unode ellos.



27/75

Despus se calcula los porcentajes retenidos parciales, los porcentajes acumulativos, losporcentajes que pasan por cada tamiz.

Adems es conveniente presentar resultados en forma grfica que tabular.

La presentacin grfica se efecta por medio de la curva granulomtrica, que es la curva de

los porcentajes que pasa por cada tamiz, esta curva se grfica en papel semilogaritmico. Enla ordenadas (escala natural del papel) se anotan los porcentajes que pasa y en las abscisas(escala logartmica del papel) se anotan los dimetros de los tamices en milmetros.

TAMAO DE LAS ABERTURAS DE LOS TAMICES NORMALIZADOS.

TAMIZ ABERTURA (mm)3 76.2

2 63.5

2 50.81 38.11 25.4 19.1 12.7

3/8 9.52 6.35

No. 4 4.76No. 10 2.00No. 40 0.420No. 200 0.075

A partir de la curva granulomtrica se puede deducir en primera instancia el tipo de sueloprincipal y los componentes eventuales.

Se puede encontrar el dimetro efectivo de los granos (D10); que es el tamaocorrespondiente al 10% en la curva granulomtrica y se designa como D10.

Otros tamaos definidos estadsticamente que son tiles incluyen D60; D30.

La uniformidad del suelo se puede definir estadsticamente de varias maneras, un ndiceantiguo pero til, es el coeficiente de Uniformidad Cu que se define.

10

60

D

DCu =


- Las Gravas bien graduadas tienen Cu> 4

- Las Arenas bien graduadas tienen Cu> 6


28/75

Para clasificacin de suelos es til definir un dato complementario de uniformidad como es elcoeficiente de curvatura (Cc) definido como:

D10x60

)30( 2

D

DCc =

- Los suelos bien graduados; CC entre 1 y 3.


DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y SUELOS

ANLISIS GRANULOMETRICO

NOMBRE DEL PROYECTO: _________________________________________________

LOCALIZACIN: __________________________________________________________

SONDEO No.:___________________ MUESTRA No.___________________________

PROFUNDIDAD (m):________________ FECHA: ______________________________

TAMIZ NO.PESO RETENIDO

PARCIAL ENGRAMOS

% RETENIDOPARCIAL

% RETENIDOACUMULATIVO

% QUE PASA POREL TAMIZ

1 1

3/8 No. 4

PASA No. 4

SUMA

ANLISIS GRANULOMETRICO DEL MATERIAL QUE PASAEL TAMIZ NO. 4 (LAVADO)

TAMIZ NO.PESO RETENIDOPARCIAL EN GRS.

% RETENIDOPARCIAL

% RETENIDOACUMULATIVO

% QUE PASA POREL TAMIZ

1040

200PASA 200

SUMA

LAVADO POR No. 200

ENSAYE No.:_____________ ENSAYE No.: ________________________ PESO SECO: _____________ PESO SECO: ________________________

PESO SECO LAVADO: ______________ PESO SECO LAVADO: __________________

DIFERENCIA: ____________________ DIFERENCIA: _____________________

Pasa No. 200: ________________ Pasa No. 200: ___________________



29/75



30/75




PRACTICA No. 5 DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA O DEATTERBERG DE LOS SUELOS.

(ASTM D 4318 , AASHTO T 89-90 y T 90-87)

GENERALIDADES.

Las propiedades de un suelo formado por partculas finamente divididas, como una arcilla noestructurada dependen en gran parte de la humedad. El agua forma una pelcula alrededorde los granos y su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del

material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensinmuy concentrada, sin resistencia esttica al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentandoesa resistencia hasta alcanzar un estado plstico en que el material es fcilmente moldeable;si el secado continua, el suelo llega a adquirir las caractersticas de un slido pudiendoresistir esfuerzos de compresin y tensin considerable.

Arbitrariamente Atterberg marc las fronteras de los cuatro estados en que puedenpresentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijacin de los lmites siguientes:Lquido (L.L), Plstico (L.P.), y de contraccin (L.C.) y mediante ellos se puede dar una ideadel tipo de suelo en estudio.

El lmite lquido es la frontera entre el estado lquido y el plstico; el lmite plstico es lafrontera entre el estado plstico y el semi-slido y el lmite de contraccin separa el estadosemi-slido del slido. A estos lmites se les llama lmites de consistencia.

OBJETIVOS.

- Introducir al estudiante al procedimiento de la determinacin de los lmites; lquidos,plsticos y de contraccin de una muestra de suelo.

- Determinar experimentalmente los diferentes lmites de consistencia de un suelo.

- Determinar mediante formulas los diferentes indices de consistencia de un suelo.



31/75

DETERMINACIN DEL LIMITE LIQUIDO (L.L)

El lmite se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto alpeso seco de la muestra, que debe tener un suelo moldeado para una muestra del mismo en

que se haya moldeado una ranura de dimensiones Stndard, al someterla al impacto de 25golpes bien definidos se cierre sin resbalar en su apoyo.

Fig. (1) Corte Esquemtico de la Copa de Casa Grande,mostrando el material ranurado.


11 mm.


32/75

EQUIPO.

1. Aparato de Arturo Casagrande, incluyendo la solera plana y el ranurador trapezoidal.2. Esptulas flexibles.3. Cpsula de porcelana.4. Tamiz No. 40.

5. Atomizador.6. Balanza con sensibilidad de 0.01gr.7. Horno con temperatura constante de 100 a 110 C.8. Taras con su tapa

PROCEDIMIENTO.

Los ensayes de consistencia se hacen solamente con la fraccin de suelo que pasa por eltamiz No. 40.

1. Despus de secada la muestra de suelo, se criba a travs del tamiz No. 40 desechndose

el que quede retenido.

2. Antes de utilizar la Copa de Casagrande, debe ser ajustada (calibrada), para que lacopa tenga una altura de cada de 1 cm., exactamente.

3. Del material que pas por el tamiz No. 40 se toman aproximadamente unos 100 gramosse colocan en una cpsula de porcelana y con una esptula se hace una mezcla pastosa,homognea y de consistencia suave agregndole una pequea cantidad de agua duranteel mezclado.

4. Parte de esta mezcla se coloca con la esptula en la copa de Casagrande formando una

torta alisada de un espesor de un (1) cm., en la parte de mxima profundidad. Una alturamenor aumenta el valor del lmite lquido.

5. El suelo colocado en la Copa de Casagrande se divide en la parte media en dosporciones utilizando para ello un ranurador, de manera que permanezca perpendicular ala superficie inferior a la copa.

Para suelos arcillosos con poco o ningn contenido de arena hgase la ranura con unsolo movimiento suave y contino.

6. Despus de asegurarse de que la copa y la base estn limpias y secas, se da vuelta a la

manija del Aparato de Casagrande, uniformemente a razn de 2 golpes por segundo,contando el nmero de golpes requeridos hasta que se cierre el fondo de la ranura en unadistancia de 1 cm. Si la ranura se cierra antes de los 10 golpes, se saca el material sevuelve a mezclar y se repiten los pasos 4, 5 y 6.



33/75

Antes del Ensayo Despus del Ensayo

7. Despus que el suelo se ha unido en la parte inferior de la ranura, se tomanaproximadamente unos 10 gramos del suelo; se anota su peso hmedo, el No. de golpesobtenidos y se determina el peso seco.

8. Repita los pasos 2, 4, 5, 6 y 7; con el propsito de obtener puntos menores de 25 golpesy mayores de 25 golpes.

9. Determine el porcentaje de humedad correspondiente a cada nmero de golpes y seconstruye la curva de fluidez en papel simi-logartmico.

10. El lmite lquido define cuando el contenido de agua en la curva de fluidez corresponda a25 golpes.

Datos de la determinacin del lmite lquido

Proyecto: Dueo:Sondeo No. Muestra No. Ubicacin:

Ensaye No. 1 2 3 4 5Tara No.No. de GolpesPeso de TaraPeso Muestra Humedad + Tara(grs)Peso Muestra Seca + Tara (grs)Peso de Agua

Peso de Muestra SecaPorcentaje de Humedad

DETERMINACIN DE LIMITE PLASTICO (L.P.)



34/75

El lmite plstico se define como el contenido de humedad, expresado en porciento, cuandocomienza agrietarse un rollo formado con el suelo de 3 mm. de dimetro, al rodarlo con lamano sobre una superficie lisa y absorbente.

EQUIPO.

1. Vidrio esmerilado o papel absorbente.2. Taras3. Balanza con sensibilidad de 0.01 gr.4. Horno con temperatura constante de 100 a 110 C.

PROCEDIMIENTO.

1. Se toma aproximadamente la mitad de la muestra que se us en lmite lquido,procurando que tenga una humedad uniforme cercana a la humedad optima, amselo con

la mano y rudelo sobre una superficie limpia y lisa, como una hoja de papel o un vidriohasta formar un cilindro de 3 mm, de dimetro y de 15 a 20 cm de largo.

2. Se amasa la tira y se vuelve a rodar, repitiendo la operacin tantas veces como senecesite para reducir, gradualmente, la humedad por evaporacin, hasta que el cilindro seempiece a endurecer.

3. El lmite plstico se alcanza cuando el cilindro se agrieta al ser reducido a 3mm dedimetro.

4. Inmediatamente se divide en proporciones y se ponen los pedazos en dos taras.

5. Se pesan en la balanza de 0.01 gr., y se registra su peso.

6. Se introduce la muestra en el horno por un perodo aproximado de 24 horas y sedetermina su peso seco.

7. Con los datos anteriores se calcula el contenido de agua en porcentaje. Si la diferenciade los dos % no es mayor que 2% se promedian y en caso contrario se repite el ensaye.

8. El promedio es el valor en porcentaje del Lmite Plstico.

DETERMINACIN DEL LIMITE DE CONTRACCIN.

El Lmite de Contraccin (L.C.) de un suelo se define como el porciento de humedad conrespecto al peso seco de la muestra, con el cual una reduccin de agua no ocasiona yadisminucin en el volumen del suelo.

EQUIPO.



35/75

1. Cpsula metlica cilndrica para lmites de contraccin2. Cpsula de vidrio de dimensiones conocidas.3. 2 Plaquitas enrrasadoras4. Mercurio (azogue vivo).5. Balanza con sensibilidad de 0.1 gr.

6. Horno con temperatura constante de 100 a 110 C.

PROCEDIMIENTO.

1. Tmese unos 30 grs., del material que pase la malla No. 40 y adasele agua hastaformar una mezcla pastosa cuya consistencia sea aproximadamente la misma que la quetiene el suelo cuando su contenido de humedad es igual al lmite lquido.

2. Se llena la cpsula metlica con la muestra pastosa en tres capas aplicndole 20 golpespor capa.

3. Una vez llena la cpsula metlica se alisa la superficie quitando el material sobrante conayuda de una esptula.

4. Se pesa la cpsula metlica con la masa pastosa y se anota su peso.

5. Deposite la cpsula metlica con la masa pastosa en el horno a una temperatura de 100a 110 C.

6. Squese del horno la cpsula con la muestra seca y estando a temperatura ambiente,psese y regstrese dicho peso (Ws).

7. Determine el volumen de la cpsula metlica, llenndolo de mercurio lquido y nivelandosu superficie con las plaquitas enrazadoras; vace el mercurio contenido en la cpsulametlica en una probeta graduada y anote dicho volumen. (V1).

8. Determine el volumen de la muestra seca (V2), de la manera siguiente:Llnese la cpsula de vidrio con mercurio lquido y enrase con ayuda de las plaquitasenrazadoras.

Introduzca la muestra seca cuidadosamente evitando las burbujas de aire en el vaso llenode mercurio, presionndole con las plaquitas enrazadoras. Al introducirse la muestra

seca, se desalojar una cantidad de mercurio igual al volumen de la muestra (V2).

9. Se calcula el lmite de contraccin por la frmula.



36/75

100Ws

)( 21x

wVVWsWmLc

=

Donde:

Lc = Lmite de ContraccinWm = Peso de la muestra hmeda.Ws = Peso de la muestra seca.V1 = Volumen de la muestra hmedaV2 = Volumen de la muestra secaw = Peso especfico del agua a temperatura de ensaye.

El lmite de contraccin es muy til para evaluar el comportamiento de cortes yterraplenes principalmente en el posible surgimiento de grietas.

Suelos con L.C menor a 5%; suelos buenos.

Suelos con L.C. entre 5% y 10%; suelos regulares.Suelos con L.C. entre 10% y 15%; suelos pobres.Suelos con L.C. mayor 15%; suelos muy pobres.



37/75



38/75




PRACTICA No. 6 ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS

METODO PROCTOR ESTANDAR

ASTM D 698-91 AASHTO T 99-90

GENERALIDADES.

Se denomina compactacin de suelos al proceso mecnico por el cual se busca mejorar lascaractersticas de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformacin de los mismos. Esteproceso implica una reduccin ms o menos rpida de los vacos, como consecuencia de lacual en el suelo ocurren cambios de volmenes de importancia, fundamentalmente ligados aprdida de volumen de aire.

La compactacin est relacionada con la densidad mxima o peso volumtrico seco mximodel suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una humedaddeterminada que se conoce como humedad ptima.

La importancia de la compactacin es obtener un suelo de tal manera estructurado queposea y mantenga un comportamiento mecnico adecuado a travs de toda la vida til de laobra.

Por lo general las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales, tales comocortina de presa de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles,pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en elcaso de cimentaciones sobre arena suelta.

Las ventajas que representa una compactacin adecuada son:

a) El volumen de vaco se habr reducido a un mnimo y consecuentemente, su capacidadde absorber humedad tambin se habr reducido a un mnimo.

b) La reduccin de vacos se debe a que las partculas de menor tamao han sido forzadasa ocupar el vaco formado por las partculas ms grandes. De all que si una masa desuelos est bien graduada, los vacos o poros se reducirn prcticamente a cero y seestablecer un contacto firme y slido entre sus partculas, aumentando la capacidad delsuelo para soportar mayores pesos.



39/75

Los mtodos usados para la compactacin de los suelos dependen del tipo de losmateriales con los que se trabaje en cada caso. Los suelos puramente friccionantescomo la arena se compactan eficientemente por mtodos vibratorios y mtodos estticos;en cambio los suelos plsticos, el procedimiento de carga esttica resulta el msventajoso. Los mtodos usados para determinar la densidad mxima y humedad ptima

en trabajos de mantenimiento y construccin de carreteras son los siguientes:

a) Proctor Standard.b) Proctor Modificadoc) Prueba Esttica

A) ENSAYE PROCTOR ESTANDAR ASTM D 698

El ensaye proctor estndar se refiere a la determinacin del peso por unidad devolumen de un suelo que ha sido compactado por un procedimiento definido para

diferentes contenidos de humedad.

EQUIPO DE COMPACTACIN PROCTOR ESTANDAR



40/75

OBJETIVO.

- Determinar el peso volumtrico seco mximo (d mx) que pueda alcanzar unmaterial, as como la humedad ptima (W pt.) a que deber hacerse lacompactacin.

El ensaye proctor standard est limitado a los suelos que pasen totalmente el tamiz No.4 o que como mximo tenga un retenido del 10% en ese tamiz, pero que pase dichoretenido totalmente por el tamiz de 3/8.

EXISTEN 4 ALTERNATIVAS PARA LA REALIZACIN

Especificaciones para el ensaye Proctor Estndar (basadas en la norma 698-91 de laASTM)

CONCEPTO METODOA B C D

Dimetro del molde (cm) 10.16 15.24 10.16 15.24Volumen del molde (cm) 943.3 2124.0 943.3 2124.0

Peso del martillo o pisn (Kg) 2.5 2.5 2.5 2.5Altura de cada del martillo (cm) 30.48 30.48 30.48 30.48

Numero de golpes del pisn por cada capa 25 56 25 56Numero de capas de compactacin 3 3 3 3

Energa de compactacin (Kg-cm/cm) 6.06 6.03 6.06 6.03

Suelo por usarse Pasa por100% tamiz

No.4100% tamiz

3/8

El 20%retieneNo.4

Pasa 100tamiz

METODOPeso

deMuestra

A 3 Kgs.B 7 Kgs.C 5 Kgs.D 12 Kgs.

EQUIPO.1. Un molde de compactacin. Constituido por un cilindro metlico de 4 de dimetro interior

por 4 de altura y una extensin de 2 de altura y de 4 de dimetro interior.

2. Un pisn metlico (martillo proctor ) de 5.5 lbs. de peso (2.5 Kgs.) de 5 cm (2) de dimetro.

3. Una gua metlica de forma tubular de 35 cm de largo aproximadamente.



41/75

4. Una regla metlica con arista cortante de 25 cm de largo.

5. Una balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad.

6. Una balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad.

7. Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 110 C.

8. Charolas metlicas.

9. Probetas graduadas de 500 cm3.

10.Extractor de muestras.

11.Tara para determinar humedad.

PROCEDIMIENTO.

Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y quesegn el mtodo a usarse puede ser de 3, 7, 5 y 12 kilogramos.

1. De la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal que la humedad resulteun poco menor del 10% y si el material es arenoso es conveniente ponerle unahumedad menor.

2. Se revuelve completamente el material tratando que el agua agregada se distribuyauniformemente.

3. Pese el molde cilndrico y anote su peso.

4. La muestra preparada se coloca en el molde cilndrico en tres (3) capas, llenndoseen cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cada capa de laforma siguiente:

- Se coloca el pistn de compactar con su gua, dentro del molde; se eleva elpistn hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga unacada libre de 30 cms., se cambia de posicin la gua, se levanta y se deja caernuevamente el pistn. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la gua de

manera que con 25 golpes se cubra la superficie. Esta operacin decompactacin se repite en las tres capas del material.

5. Al terminar la compactacin de las tres capas, se quita la extensin y con la reglametlica se enraza la muestra al nivel superior del cilindro.

6. Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada anotandosu peso. (Peso del material + cilindro).



42/75

7. Con ayuda del extractor de muestra se saca el material del molde y de la partecentral del espcimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa en la balanzade 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso hmedo).

8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110 C por un perodode 24 horas, transcurrido este perodo determnese el peso seco del material.

9. El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega agua hasta obtener uncontenido de humedad del 4 al 8% mayor al anterior.

10.Repita los pasos del 2 al 9 hasta obtener un nmero de resultados que permitantrazar una curva cuya cspide corresponder a la mxima densidad para unahumedad ptima.

11.El calculo se realiza de la siguiente manera:

W

hd

Vc

WeWme

Vc

Wmh

+=

==

1

Donde:

h = Peso volumtrico hmedo. d = Peso volumtrico seco.Wm = Peso de la muestra compactada.We = Peso del molde cilndrico

Vc = Volumen del cilindroW = Contenido de humedad al tanto por uno.Wme = Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

Tambin se puede calcular el peso volumtrico de la curva de Saturacin (dz).

1 WSs

Ssdz

+=

Donde:dz = Peso volumtrico del suelo saturado.Ss = Peso especfico de los slidos.

w = Peso especfico del agua.



43/75

TABLA DE DATOS

ENSAYE NO. 1 2 3 4 5Volumen del cilindroPeso del molde cilndricoPeso del material + molde

cilndricoPeso del materialTara No.Peso TaraPeso Seco + TaraPeso Hmedo + Tara% de HumedadPeso Volumtrico Hmedo (h)Peso Volumtrico Seco (d)Peso Volumtrico Saturado (

dz)

Con los datos de pesos volumtricos seco en las ordenadas y contenidos de humedad en lasabcisas, se grfica la curva de compactacin y de ah se obtiene el peso volumtrico mximo(d mx) y la humedad ptima los cuales corresponden al punto ms alto de la curva decompactacin.

Estos valores mximos y ptimos son los que se reproducirn en el campo al compactar unterrapln.



44/75

UNI

LMSLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

E N S A Y O D E C O M P A C T A C I O N

OBRA: ________________________________ PROCEDENCIA_______________________

MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIN _____________________________

FECHA: ___________________________________________________________________

D A T O S P A R A C U R V A D E C O M P A C T A C I O N

Humedad Real de Compactacin(%)

Densidad Seca(Kg/m3)

D A T O S P A R A C U R V A D E C O M P A C T A C I O NHumedad de Saturacin(%)

Relacin de VacosDensidad de Saturacin

(Kg/m3

)GS: __________ WL: __________ WP: __________ IP: __________

CLASIF. :______________



45/75

DENSIDAD MAXIMA SECA ____________ Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________

H U M E D A D ( OO )



46/75




PRACTICA No. 7 ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS

METODO PROCTOR MODIFICADOASTM D 1557-91 AASHTO T180-90

El ensaye de Proctor modificado se crea al crearse tambin equipos compactadoresms pesados que se usan en la pavimentacin de carreteras y aeropuertos.

Especificaciones para el ensaye Proctor Modificado (basadas en la norma 1557-91 dela ASTM)

CONCEPTOMETODO

A B C DDimetro del molde (cm) 10.16 15.24 10.16 15.24Volumen del molde (cm) 943.3 2124.0 943.3 2124.0

Peso del martillo o pisn (Kg) 4.54 4.54 4.54 4.54Altura de cada del martillo (cm) 45.7 45.7 45.7 45.7

Numero de golpes del pisn por cada capa 25 56 25 56Numero de capas de compactacin 5 5 5 5

Energa de compactacin (Kg-cm/cm) 16.49 16.42 16.49 16.42

Suelo por usarse Pasa por 100%tamizNo.4

100%tamiz 3/8

El 20%retieneNo.4

Pasa 100tamiz

EQUIPO.

El equipo para Proctor modificado es igual que el Proctor estndar con la nicadiferencia siguiente:

- Un molde de compactacin. Constituido por un cilindro metlico de 4 de dimetrointerior por 4 de altura y una extensin de 2 de altura y de 4 de dimetrointerior.

- Un pistn o martillo y su gua de 45 cms., de cada y 4.54 kg de peso.

- Una regla metlica con arista cortante de 25 cm de largo.

- Una balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad.



47/75

- Una balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad.

- Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 110 C.

- Charolas metlicas

- Probetas graduadas de 500 cm3.

- Extractor de muestras.

- Tara para determinar humedad.

PROCEDIMIENTO.

Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y quesegn el mtodo a usarse puede ser de 3, 7, 5 y 12 kilogramos.

1. De la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal que la humedad resulteun poco menor del 10% y si el material es arenoso es conveniente ponerle unahumedad menor.

2. Se revuelve completamente el material tratando que el agua agregada se distribuyauniformemente.

3. Pese el molde cilndrico y anote su peso.

4. La muestra preparada se coloca en el molde cilndrico en cinco (5) capas, llenndose

en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cada capa de la formasiguiente:

- Se coloca el pistn de compactar con su gua, dentro del molde; se eleva elpistn hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga unacada libre de 45.7 cms., se cambia de posicin la gua, se levanta y se deja caernuevamente el pistn. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la gua demanera que con 25 o 56 (segn el mtodo) golpes se cubra la superficie. Estaoperacin de compactacin se repite en las cinco capas del material.

5. Al terminar la compactacin de las tres capas, se quita la extensin y con la regla

metlica se enraza la muestra al nivel superior del cilindro.

6. Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada anotando supeso. (Peso del material + cilindro).



48/75

7. Con ayuda del extractor de muestra se saca el material del molde y de la parte centraldel espcimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa en la balanza de 0.1 gr.,se sensibiliza anotando su peso. (Peso hmedo).

8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110 C por un perodo de24 horas, transcurrido este perodo determnese el peso seco del material.

9. El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega agua hasta obtener uncontenido de humedad del 4 al 8% mayor al anterior.

10.Repita los pasos del 2 al 9 hasta obtener un nmero de resultados que permitan trazaruna curva cuya cspide corresponder a la mxima densidad para una humedadptima.

11. El calculo se realiza de la siguiente manera:

W

hd

Vc

WeWme

Vc

Wmh

+=

==

1

Donde:

h = Peso volumtrico hmedo. d = Peso volumtrico seco.

Wm = Peso de la muestra compactada.We = Peso del molde cilndricoVc = Volumen del cilindroW = Contenido de humedad al tanto por uno.Wme = Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

Tambin se puede calcular el peso volumtrico de la curva de Saturacin (dz).

1 WSs

Ssdz

+=

Donde:dz = Peso volumtrico del suelo saturado.Ss = Peso especfico de los slidos.w = Peso especfico del agua.



49/75

TABLA DE DATOS

ENSAYE NO. 1 2 3 4 5Volumen del cilindro

Peso del molde cilndricoPeso del material + moldecilndricoPeso del materialTara No.Peso TaraPeso Seco + TaraPeso Hmedo + Tara% de HumedadPeso Volumtrico Hmedo (h)

Peso Volumtrico Seco (d)Peso Volumtrico Saturado (dz)

Con los datos de pesos volumtricos seco en las ordenadas y contenidos de humedad en lasabcisas, se grfica la curva de compactacin y de ah se obtiene el peso volumtrico mximo(d mx) y la humedad ptima los cuales corresponden al punto ms alto de la curva decompactacin.

Estos valores mximos y ptimos son los que se reproducirn en el campo al compactar unterrapln.



50/75

UNI





FECHA: ___________________________________________________________________






(Kg/m3

)GS: __________ WL: __________ WP: __________ IP: __________

CLASIF. :______________



51/75





52/75




PRACTICA No.8 ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS

ENSAYE DE COMPACTACION ESTATICA

En suelos friccionantes las pruebas dinmicas producen una curva de compactacin deuna forma inadecuada para la determinacin de su peso volumtrico seco mximo y suhumedad ptima.

Es la prueba de compactacin esttica la que nos da una informacin exacta de lospesos volumtricos mximos y ptimos.

EQUIPO.

1. Un molde metlico de 6 de dimetro interior y 8 de altura.2. Una mquina de compresin con capacidad mnima de 30 ton.3. Una varilla punta de bala de 5/8 de dimetro y 30 cms., de longitud.4. Un tamiz de 1.5. Un tamiz No. 4.6. Una balanza con capacidad de 25 kgs., y sensibilidad de 1.0 grs.

7. Una balanza con capacidad de 500 gr., y sensibilidad de 0.01 gr.8. Taras para determinar la humedad.9. Una probeta graduada de 500 cm.

PROCEDIMIENTO

Este ensaye esta limitado a los suelos que pasan totalmente el tamiz de 1, tambindeber efectuarse en los suelos finos como las arenas de ros o de mina producto detrituracin, tezontles arenosos y en general en todos los materiales que carezcan decementacin.

La muestra para efectuar esta prueba deber pesar aproximadamente 16 kgrs.

1. Cribe el material por el tamiz de 1 y obtenga porciones representativas de 4 kgs.,del material que pas el tamiz de 1.

2. Se incorpora cierta cantidad de agua y se revuelve bien el material.



53/75

3. Una vez lograda la distribucin homognea de la humedad, se coloca en tres capasdentro del molde cilndrico y a cada una de las capas se le aplican 25 golpes con lavarilla punta de bala.

4. Una vez aplicados los 25 golpes con la varilla punta de bala a cada capa, secompacta el material aplicando una carga uniforme y lentamente de modo de

alcanzar la presin de 140.6 kg/cm2 en un perodo de 5 minutos, la que debemantenerse en un perodo de 1 minuto, e inmediatamente hacer la descargalentamente en un perodo de 1 minuto. La presin se aplica en una mquinacompresora.

5. Si al llegar a la carga mxima no se humedece la base del molde la humedad delespcimen es inferior a la ptima.

6. Se repiten los pasos del 2 al 4 y si al llegar a la carga mxima se humedece la basedel molde por haberse iniciado la expulsin de agua, el material se encuentra conuna humedad ptima cuando se inicia el humedecimiento de la base del molde.

7. Para fines prcticos es muy conveniente considerar que el espcimen se encuentracon su humedad ptima cuando se inicia el humedecimiento de la base del molde.

8. Se determina la altura del espcimen restando la altura entre la cara superior deeste y el borde del molde de la altura total.

9. Se pesa el material mas el molde y se anota su peso.

10.Determine el contenido de humedad.

11.Calcule el peso volumtrico hmedo y el peso volumtrico seco con las siguientesfrmulas:

w

hd

Vm

WeWme

Vm

Wmh

+

=

==

1

Donde:h = Peso volumtrico hmedo.d = Peso volumtrico seco.

Vm = Volumen del material.Wm = Peso del materialW = Contenido de humedad.Wme = Peso del Material + Peso del Molde.

We = Peso del molde cilndrico.



54/75

UNI





FECHA: ___________________________________________________________________






(Kg/m3

)GS: __________ WL: __________ WP: __________ IP: __________

CLASIF. :______________



55/75





56/75




PRACTICA No. 9 DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN EL CAMPO(CONTROL DE COMPACTACIN DE CAMPO)

METODO DEL CONO DE ARENA

AASHTO T 191-61 ASTM D 1556-90

GENERALIDADES.

Cuando el trabajo de compactacin va progresando en el campo, es conveniente saber si elpeso volumtrico especificado se est logrando o no. Esto se conoce como control decompactacin de campo. Esta verificacin se logra con varios procedimientos estndares,nosotros utilizaremos el mtodo mas comnmente usado, EL METODO DEL CONO DEARENA.



57/75

Bsicamente el mtodo consiste en determinar el peso del suelo hmedo de una pequeaexcavacin de forma irregular (hueco) hecho sobre la superficie del suelo.Se determina el volumen de dicho hueco y la densidad hmeda del suelo en el sitio(densidad in situ) peso volumtrico hmedo del campo. Se calcula simplemente como:

Peso del suelo hmedo hmeda= -------------------------

Volumen del hueco

El mtodo del cono de arena representa una forma indirecta de obtener el volumen delagujero. La arena utilizada (a menudo arena de Otawa) es generalmente material que pasael tamiz No. 20 y esta se encuentra retenida por el tamiz No. 30 . Aunque el material menorque el tamiz No. 30 y mayor que el tamiz No. 40 o el material menor que el tamiz No. 30 ymayor que el tamiz No. 50 puede tambin utilizarse, generalmente es deseable tener unaarena uniforme o de un solo tamao para evitar problemas de segregacin (un volumen dearena fina puede pesar mas que un volumen de arena gruesa, pero un volumen de la mezcla

puede pesar an mas) de forma que en las mismas condiciones de vaciado puedan lograrsela misma estructura del suelo y duplicacin requerida.

OBJETIVO:

Determinar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo compactado pormedios mecnicos.

Determinar la densidad del suelo en el sitio.

Familiarizar al estudiante con el mtodo comnmente utilizado en el campo paradeterminar la densidad del suelo.

Relacionar la densidad seca de campo con la densidad seca mxima obtenida en ellaboratorio, obtenidas de los diferentes mtodos de compactacin de laboratorio.

EQUIPO:

- Densmetro o cono metlico.

- Placa base metlica con un crculo hueco.

- Recipiente de plstico metal de 4000 cm de capacidad aproximadamente.

- Dos bolsas conteniendo arena calibrada (2030) seca, una con peso de 2.00 kg y laotra con peso de 4.00kg.

- Cincel de acero liso de 5/8 de diamtro y una altura de 25 cm de longitudaproximadamente.



58/75

- Cuchara.

- Brocha de 4.

- Mazo de dos libras y media de peso.

- Taras para el contenido de humedad.

- Balanza con presicin de 0.1 gramoy capacidad de 2.0 kg.- Balanza con presicin de 1.0 gramo y capacidad de 25 kg.

- Horno con temperatura constantes de 1105C.

- Pala y barra ( si fuese necesario)

PROCEDIMIENTO:

Preparacin del material.

Trabajo de laboratorio.

1.- Calibrar la arena a utilizar, cribndola por los tamices No. 20 y No. 30 desechando loque retenga el tamiz No. 20 y lo que pase el tamiz No. 30.

2.- Determinarle el peso volumtrico seco suelto de la arena calibrada.

3.- Pesar la arena y obtener dos pesos de arena (para cada ensaye) de 2.0Kg y 4.0kg.Depositar la arena en bolsas e identificar estas.

Trabajo de campo.

4.- Limpiar con la brocha todo el suelo suelto del rea donde se realizar elensaye.

5.- Colocar la placa base. Esta no debe de moverse hasta que se termine elensaye.

Factor de calibracin.

6.- Colocar el cono sobre la placa base (el hueco de la placa base debe decoincidir con el cono). Verificar que la vlvula de pase este cerrada.

7.- Verter sobre el cono superior el contenido de la bolsa con arena (peso 2.0kg).Anotar la identificacin de la bolsa.

8.- Abrir vlvula de pase y dejar caer la arena hacia el cono inferior y el suelo.

Cuando la arena deje de verter, cierre la vlvula.



59/75

9.- La arena que qued (sobrante) en el cono superior depostela en la bolsa quecontena los 2.0 k de arena.

Excavacin.

10.- Retire el densmetro (cono) de la placa base y comience a excavar sobre elsuelo con ayuda del mazo y el cincel hasta una profundidad de 10 a 15 centmetros,como se lo indica el Instructor de la clase.

11.- Deposite el suelo extrado en el recipiente volumtrico, colocndole la tapa paraevitar perder la humedad natural del suelo. Anote la identificacin del recipiente.

12.- Coloque el cono sobre la placa base (como se indic en el paso No. 6).

13.- Vierta el contenido de arena de 4.0 kg de peso sobre la parte superior del cono.

14.- Abra la vlvula de pase y deje que la arena fluya hacia la parte inferior del cono y elhueco (excavacin) hasta llenar estos.

15.- Cuando la arena deje de fluir, cierre la vlvula y la arena sobrante en el parte superiordel cono depostela en la bolsa que contena los cuatro kilogramos de arena.

16.- Retire de la excavacin la arena usada y depostela en un balde, esta arena se lavaray se volver a cribar para usarse en otro ensaye.

Laboratorio.

17.- Determine el peso hmedo del suelo excavado en la balanza de 1.0 de presicin yanote su peso.

18.- Tome una pequea muestra representativa del suelo excavado y determine el pesohmedo (para determinarle su contenido de humedad), depostela en una tara anotesu identificacin.



60/75

19.- Deposite la tara con la muestra hmeda en el horno, djela por veinticuatros horas auna temperatura de 1105 C. hasta obtener peso constante (peso seco).

20.- Pese las arenas sobrantes, en el factor de calibracin y en la excavacin y anotes suspesos.



Proyecto:Ubicacin:LocalizacinEspesor de la capa (cm): Profundidad(m):Ensaye No.: Material:

FACTOR DE CALIBRACION

Bolsa con arena No.:Peso de arena empleada (kg): 2.0Peso de arena sobrante (kg):Peso de arena usada (kg):Peso volumtrico seco suelto de arena calibrada (kg/m)Volumen de calibracin o V1 (m) :

EXCAVACINRecipiente No.Peso del material hmedo (kg):Bolsa de arena No.Peso de arena empleada (kg): 4.0Peso de arena sobrante (kg)Peso de arena usada (kg)Peso volumtrico seco suelto de arena calibrada (kg/m)Volumen total V2 (m):Volumen de excavacin (m):Peso volumtrico hmedo in situ (kg/m):

CONTENIDO DE HUMEDADTara No.:Peso de tara (gramos):Peso de tara + suelo hmedo (gramos):

Peso de tara + suelo seco (gramos):Peso de agua (gramos)Peso de suelo seco (gramos):Porcentaje de Humedad (%):

CONTROL DE COMPACTACIONPeso volumtrico seco in situ (kg/m):Peso volumtrico seco mximo (kg/m):Porcentaje de compactacin (%):



61/75

Clculos:1.- Calcule el volumen de calibracin (V1) en m.

Peso de arena usada en calibracin (kg)V1 = -------------------------------------------------------------------

Peso vol. seco suelto de arena calibrada (kg/m)

2.- Calcule el volumen total (V2) en m.

Peso de arena usada en excavacin (kg)V1 = -------------------------------------------------------------------

Peso vol. seco suelto de arena calibrada (kg/m)

3.- Calcule el volumen de excavacin (Vexc.). en m.

Vexcv. = V2 V1

4.- Calcule el peso volumtrico hmedo del sitio en kg/m.

Peso del suelo hmedo excavado (kg) hmeda in situ = ----------------------------

Volumen de excavacin (m)

5.- Calcule el peso volumtrico seco del sitio en kg/m.

hmeda in situ seca o d in situ = ----------------------

(1 + contenido de humedad)

6.- Calcule el porcentaje de compactacin (% compac.).

d in situ% compac = ---------------------------------------

d mximo



62/75


DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y SUELOS


PRACTICA No. 10 ENSAYE DE VALOR RELATIVO SOPORTE RELACION DESOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.)

AASHTO T 193-63 ASTM D 1883-73



63/75

GENERALIDADES.

El ensaye de valor relativo soporte, se emplea en la caracterizacin de la resistencia del

material de cimiento de una va o de los diferentes materiales que se emplearan en unpavimento, con vista a dimensionar los espesores de los suelos que formarn parte delmismo empleando el mtodo de diseo de pavimentos basado en dicho ensayo.El C.B.R. se determina como la relacin en porcentaje entre la fuerza utilizada para lapenetracin de 0.25 cm (0.1 pulgada) con un vstago de 19.35 cm (3 pulg) de rea conuna velocidad de penetracin de 1.27 mm/minutos (0.05 pulg/min) y la fuerza ejercida en unmaterial patrn (piedra triturada) para esa misma penetracin.

carga unitaria del ensayoC.B.R (%) = --------------------------------------- x 100 (10.1)

carga unitaria patrn

De esta ecuacin se puede ver que el nmero CBR es un porcentaje de la carga unitariapatrn, el smbolo porcentaje se quita y la relacin se presenta simplemente por el nmeroentero. Los valores de la carga unitaria patrn que deben utilizarse en la ecuacin (10.1) sonlos siguientes:

PENETRACION CARGA UNITARIA PATRON

Milmetros(mm)

Centmetros(cm)

Pulgadas(pulg.)

Kilogramos/cm

(Kg/cm)MPa PSI

2.5 0.25 0.10 70.31 6.9 1,0005.0 0.50 0.20 105.46 10.3 1,500

7.5 0.75 0.30 133.58 13.0 1,90010.0 0.10 0.40 161.71 16.0 2,30012.7 1.27 0.50 182.80 18.0 2,600

El CBR se define para la penetracin de 0.25 cm (0.1pulg.) disminuyendo generalmente elvalor de la relacin entre la fuerza ejercida por el vstago y la correspondiente fuerza patrna medida que la penetraciones aumentan, aunque en ocasionalmente la magnitud de dicharelacin es mayor para 0.50 cm. de penetracin, caso en que se adopta el valor de CBRdeterminado para dicha penetracin.

El C.B.R de la carga patrn (piedra triturada) ser de 100%. Un material cualquiera que

tenga un C.B.r. de 50%, tiene la mitad de la capacidad soporte de la roca triturada.Por lo general el C.B.R, se usara para el diseo de pavimentos, que corresponde a unapenetracin de 2.5 milmetros en un material compactado a la humedad ptima y densidadmxima, saturando la muestra durante noventa y seis horas (cuatro das).

OBJETIVO:



64/75

Introducir a los estudiantes a un mtodo para evaluar la calidad relativa del suelo, parasubrazante, subbase y base de pavimento.

Determinar experimentalmente el valor soporte de California `para diferentes muestras desuelos.

EQUIPO:

- Molde metlico cilndrico de compactacin de 15.24 cm de dimetro interior y 17.78 cm dealtura interior. Debe tener un collarn de extensin metlica de 5.08 cm de altura y unaplaca base metlica de 9.5 mm de espesor, con perforaciones de dimetro igual o menora los 1.5 mm.

- Disco espaciador (fondo falso) de 15.1 cm de dimetro y 6.14 cm de altura.

- Martillo de compactacin Proctor Estndar o Modificado.

- Aparatto para medir la expansin con deformimetro de cartula con preciisin de 0.01mm.

- Pesas para sobrecargas, una metlica anular y varia metlicas ranuradas con un peso de2.27 kg cada una y 14.9 cm de dimetro, con una perforacin central de 50.4 cm dedimetro.

- Maquina C.B.R., equipada con pistn de penetracin (dimetro de 4.953 cm, con seccintransversal de 19.4 cm) y capaz de penetrar a una velocidad de 1.27 mm/minutos y conanillo de carga de 50kN y un deformimetro de 0.02mm.

- Papel filtro circular.

- Horno con temperatura constanter de 1105C

- Herramientas y accesorios, recipientes llenos de agua y tamices de y No. 4.



65/75

PROCEDIMIENTO:

Preparacin del material.

1.- Preparar aproximadamente 4.5 Kg. de suelo de grano fino menor que el tamiz N.4 5.5 Kg. de material con partculas menores de 19mm (3/4). Esta muestra debe deestar seca y los terrones se deben de disgregar evitando r

Guia Lab Oratorios Mecanica Suelos

Documents

Transcript of Guia Lab Oratorios Mecanica Suelos