Guia Suelo I

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA

LABORATORIO DE INGENIERIA CIVIL

GUIA DE LABORATORIO

“MECANICA DE SUELOS I”

Santa cruz – Bolivia

2010

1LABORATORIO DE INGENIERIA CIVIL


INTRODUCCION

En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias

naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la

corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzaghi, a partir de 1925.

Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de

ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y

rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y

estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento

situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del

suelo utilizado para conformar los rellenos.

Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las

deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros

estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de

deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en

casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.

En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y

las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la supraestructura, han de ser

siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos

normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a

gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación

de mecánica de suelos.


http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Dique

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_civil

http://es.wikipedia.org/wiki/1925

http://es.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghi

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencias_naturales

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencias_naturales

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica


INDICE

Ensayos pag.

1. Obtención y descripción de muestra 42. Extracción de muestra alteradas e inalteradas 133. Porcentaje de humedad 324. Límites de atterberg 345. Análisis granulométrico 416. Relaciones volumétricas y gravimétricas 507. Compactación proctor 538. Equivalente de arena 609. SPT (stándard penetration test) 6110.Cono de arena 65



1. Obtención y descripción de muestras

El comportamiento y las propiedades ingenieriles del suelo están gobernados por sus propiedades físicas, debido a la gran variedad de estas características es que se tiene una gran variedad de tipos de suelos que exhiben propiedades físicas diferentes. Por lo tanto, es importante describir e identificar el suelo en términos convenientes que definan con claridad y exactitud sus características.

En el capítulo anterior se había descrito diversos sistemas de clasificación en base a ensayos realizados en laboratorio para identificar un tipo de suelo. Sin embargo, también es posible realizar una buena aproximación del tipo de suelo sin necesidad de recurrir a ensayos de laboratorio, mediante un procedimiento de descripción e identificación visual-manual del suelo.

La identificación de un suelo consiste en reconocer el tipo de suelo en un sistema de clasificación conocido, en este caso mediante una inspección visual, táctil y olfativa, acompañado de algunos ensayos manuales evaluados en forma cualitativa. Mientras que la descripción consiste en aportar información adicional de algunas características notorias del suelo como ser: el color, olor, forma de las partículas del suelo y otras características. Inclusive esta información descriptiva debe usarse para complementar la clasificación de un suelo mediante los ensayos convencionales de laboratorio.

Para clasificar el suelo sin equipo de laboratorio, el sistema de clasificación unificado dispone de un sistema de clasificación normalizado en base a métodos visuales y manuales denominado: Procedimiento Visual y Manual ASTM D-2488, donde el suelo es descrito con claridad empleando la terminología apropiada. La información obtenida por este procedimiento proporciona una apreciación inicial acerca de algunas características del suelo, que puede ser útil como información preliminar y como parámetro de comparación entre resultados obtenidos en campo y en laboratorio. Cuando se requiera una clasificación precisa del suelo para propósitos ingenieriles, deberá utilizarse la clasificación estándar de suelos por el sistema unificado (ASTM, Designación D 2487-93), que incluye ensayos de laboratorio).

La habilidad y experiencia del operador juegan un papel muy importante para realizar una correcta identificación de los suelos. Esta habilidad se adquiere fácilmente, realizando los ensayos de campo bajo la dirección de personal experimentado, o comparando los resultados numéricos de ensayos de laboratorio en suelos típicos, con los realizados en campo a partir de características visuales y manuales.

Cuando se describen e identifican muestras de suelo de una perforación o grupo de perforaciones, no es necesario realizar todos los ensayos visuales y manuales para todas las muestras. Para facilitar esta tarea se debe agrupar a los suelos con características aparentemente similares y así realizar una descripción e identificación



completa solo para cada grupo de muestras, en caso de que en algunas muestras de algún grupo se necesite, entonces se puede recurrir a unos pocos ensayos y procedimientos para su identificación.

Antes de empezar a describir los procedimientos para la identificación de suelos es necesario, aclarar ciertas características y criterios en los que se basa este sistema de clasificación Unificado, mediante procedimientos visuales y manuales ASTM D-2488.

1. Características del sistema de clasificación Unificado (ASTM D-2488).

1.1. Considera suelo a la fracción que tenga diámetro de partículas menor a 75 mm. Las partículas con mayor tamaño de diámetro deberán ser excluidas de la muestra a ensayar.

1.2. Considera la misma distribución de tamaño de partículas que el sistema de clasificación Unificado ASTM D-2487. (Capitulo dos, sección 1.1.2)

1.3. Considera como suelos granulares a aquellos suelos que no poseen ninguna cohesión y sus propiedades son más bien de fricción. A este tipo de suelos pertenecen las gravas, arenas y limos combinados o aislados.

1.4. Considera como suelos de grano fino a aquellos suelos que poseen características de cohesión y plasticidad. Dichos suelos pueden ser granulares con parte de arcilla o limo orgánico, que les imparten cohesión y plasticidad, o pueden ser arcillas o limos orgánicos sin componentes granulares.

1.5. En la descripción de un suelo granular, se deberán anotar las siguientes características:

Color Componentes minerales, como el cuarzo, pizarra, mica, granito,

etc. Materia orgánica como raíces, pedazos de madera, fango, etc. Forma de los granos cuando estos sean visibles. Tamaño máximo de las partículas en el caso de tratarse de

gravas o rocas.

1.6. En la descripción de un suelo de grano fino se deberán anotar las siguientes características:

Color. Porcentaje de material granular. Componentes orgánicos. Dilatancía.



Muestreo o preparación de las muestras a ensayar.

La muestra deberá considerarse como representativa del estrato del que fue obtenido, mediante un procedimiento apropiado aceptado y normalizado.

Las muestras deben identificarse cuidadosamente según su origen y ubicación. Las anotaciones concernientes al origen y ubicación deberán incluir un número para la perforación así como un número para la obra, además deberá contener una descripción del lugar y se relacionara su localización con respecto a una referencia permanente o a un sistema de alcantarillado, etc. Deberá asignársele, además un número de estación con respecto a un eje, así como la profundidad y cota de la cual se obtuvo.

Para su descripción e identificación exacta, la cantidad mínima de la muestra de suelo que debe examinarse, debe estar de acuerdo con la Tabla 3.1:

Tabla 3.1. Cantidad mínima de muestra que se debe examinar.

Tamaño máximo

de las partículas

Tamiz Cantidad mínima

de la muestra seca

4.75 mm

9.5 mm

19.0 mm

37.5 mm

75.0 mm

Nº 4

3/8”

¾”

1 ½”

3”

100 g.

200 g.

1000 g.

8000 g.

60000 g.

Sí la cantidad de la muestra de suelo que está siendo examinada es menor que la mínima recomendada, deberá incluirse este detalle como una observación en el informe.

Procedimiento para la descripción de los suelos.

Todo ingeniero debe desarrollar el hábito de expresar su opinión sobre la plasticidad y la granulometría de los suelos que examina, por medio de valores numéricos, o más bien por medio de adjetivos. Claro que la interpretación numérica es mucho más precisa que el de describir por medio de adjetivos. Pero para una descripción en campo se hace muy difícil poder describir numéricamente por lo que se debe describir minuciosamente con adjetivos



Olor.

Describe el olor si es orgánico o inusual. Suelos que contienen una cantidad significativa de material orgánico generalmente tienen un olor característico a materia vegetal en putrefacción o descomposición, el cual se hace más evidente en las muestras frescas. Cuando las muestras están secas, a menudo puede revivirse el olor calentando una muestra previamente humedecida. Sí el olor es inusual (i.e. productos de petróleo, químicos y similares), estos deben ser descritos.

Angularidad.

Describe la angularidad de las arenas (únicamente partículas gruesas), gravas, guijarros, y cantos rodados, como angular, subangular, subredondeadas, o redondeadas de acuerdo con el criterio de la Tabla 3.2. Puede establecerse un rango de angularidad, tal como: de subredondeado a redondeado.

Tabla 3.2. Criterio para describir la angularidad de las partículas granulares.

Descripción Criterio

Angular Partículas con bordes afilados o agudos y caras relativamente planas con superficies no pulidas (Figura 3.1).

Subangular Partículas similares a las angulares pero con bordes algo redondeados (Figura 3.2).

Subredondeada Partículas con casi todas las caras planas pero con esquinas y bordes redondeados (Figura 3.3).

Redondeada Partículas con lados suavemente redondeados y sin bordes (Figura 3.4).

Forma.

Describe la forma de las gravas, guijarros y cantos rodados como planas, alargadas, o como planas y alargadas de acuerdo con los criterios de la Tabla 3.3 (Figura 3.5). Si no es posible diferenciar la forma según esta tabla, entonces ésta no debe ser mencionada. Se deberá indicar la fracción de las partículas que tienen una determinada forma, por ejemplo una tercera parte de las partículas de grava son planas.



Tabla 3.3. Criterio para describir la forma de las partículas granulares.


Planas Partículas con una relación ancho/espesor >3.

Alargadas Partículas con una relación longitud/ancho >3.

Planas y alargadas

Partículas que cumplen ambas condiciones..

Nota. La longitud es la dimensión mayor; ancho es la dimensión intermedia y espesor es la dimensión menor.

Color.

Describe el color. El color es una propiedad importante para la identificación de los suelos orgánicos, y dentro de ciertas localidades puede ser también útil para identificar materiales de origen geológico similar. Si la muestra contiene estratos o manchas de colores diferentes, debe ser convenientemente anotado, acompañado de una descripción de los colores más representativos. El color debe ser descrito en muestras húmedas. Cuando el color es el de una muestra seca, deberá anotarse esto en el informe.

En exploraciones de campo cuando se posee experiencia el color del suelo suele ser un dato útil para diferenciar los diferentes estratos y para identificar los tipos de suelo. En general, existen también algunos criterios relativos al color; por ejemplo, el color negro y otros de tonos oscuros suelen ser indicativos de la presencia de materia orgánica coloidal. Los colores claros y brillantes son más bien propios de suelos inorgánicos (Figura 3.6)

Reacción con HCl.

Describe la reacción de la muestra con el acido clorhídrico (HCl) como nula, débil o fuerte, de acuerdo con los criterios de la Tabla 3.4. Debido a que el carbonato de calcio es un agente cementante común, debe informarse de su presencia si la reacción con acido clorhídrico diluido fuere importante.

Tabla 3.4. Criterio para describir la reacción del HCl.


Ninguna Ninguna reacción visible.

Débil Ligera reacción, se forman burbujas lentamente.



Fuerte Reacción violenta, se forman burbujas de inmediato.

Humedad.

Describe el estado de humedad como seca, húmeda o saturada, de acuerdo con los criterios de la Tabla 3.5 (Figura 3.10).

Tabla 3.5 Criterio para describir la condición de humedad .


Seca Ausencia de humedad, polvorosa (deja marcas de suciedad), seca al tacto.

Húmeda Humedad evidente, pero sin presencia visible de agua.

Mojada Agua libre visible, generalmente cuando el suelo está por debajo del nivel freático.

Consistencia.

Describe la consistencia para suelos de grano fino (limos y arcillas) como muy blanda, blanda, firme, dura, o muy dura, de acuerdo con los criterios de la Tabla 3.6 (Figura 3.7). Esta observación no es apropiada para suelos con cantidades significativas de grava.

Tabla 3.6. Criterio para describir la consistencia .


Muy blanda El dedo pulgar penetra en el suelo más de 25 mm. (1”).

Blanda El dedo pulgar penetra en el suelo aproximadamente 25 mm.

Firme El dedo pulgar hace mella de 6 mm. (1/4”).

Dura El dedo pulgar no hace mella en el suelo; pero es fácilmente mellado con la uña del pulgar.

Muy dura La uña del pulgar no hace mella en el suelo.



Cementación.

Describe el grado de cementación de los suelos intactos de grano grueso (i.e. arenas y gravas) como débil, moderada o fuerte, de acuerdo con los criterios de la Tabla 3.7 (Figura 3.8).

Tabla 3.7. Criterio para describir el grado de cementación.


Débil Desmoronamiento o desmenuzamiento la manejar la muestra, o bajo una ligera presión de los dedos.

Moderado Desmoronamiento o desmenuzamiento bajo una considerable presión de los dedos.

Fuerte No existe desmoronamiento ni desmenuzamiento bajo la presión de los dedos.

Estructura.

Describe la estructura de los suelos intactos de acuerdo con los criterios de la Tabla 3.8 (Figura 3.10)

Tabla 3.8. Criterio para describir la estructura .


Estratificada Capas alternadas de material o color diferente, con espesor de por lo menos 6 mm. Los espesores de las capas deben ser anotados.

Laminada Capas alternadas de material o color diferente, con espesores menores de 6 mm. Los espesores de las capas deben anotarse.

Fisurada Rompimiento o fisuras a lo largo de planos definidos de fractura con poca resistencia a ésta.

Fracturada o lisa Planos de fractura lisos o lustrosos; algunas veces estriados



Estructura en bloques.

Suelos cohesivos que pueden romperse o ser disgregados en pequeños terrones angulosos, los cuales a su vez ya no pueden ser disgregados nuevamente.

Estructura con presencia de lentes

Inclusión de pequeñas bolsas de diferentes suelos; tales como pequeños cristales o lentes de arena esparcidos en una masa de arcilla. Se debe tomar nota del espesor de los lentes.

Homogénea Apariencia y color uniforme, es decir mismo color y textura.

Rango de tamaño de partículas.

Para componentes de gravas y arenas, describir el rango de tamaño de las partículas dentro de cada componente de acuerdo con el punto 1.2. Por ejemplo, alrededor de 20 % de grava fina a gruesa, alrededor del 40 % de arena de fina a gruesa.

Tamaño máximo de las partículas.

Describe el tamaño máximo de las partículas halladas en la muestra de acuerdo con la siguiente información:

Tamaño de arena. Si el tamaño máximo de la partícula es del tamaño de arena, describir ésta como fina, mediana, o gruesa, e.g. el tamaño máximo de la partícula es el de arena mediana.

Tamaño de grava. Si el tamaño máximo de la partícula es de la grava, describir el tamaño máximo como el del tamiz más pequeño que pasará la partícula, e.g. tamaño máximo de la partícula, 1½" (37.5 mm), (pasa el tamiz de 1½" (37.5 mm) y queda retenida en el tamiz de 3/4" (19.0 mm)),(Figura 3.11)

Tamaño de guijarros o cantos rodados. Si el tamaño máximo de la partícula es el tamaño de los cantos rodados o guijarros, describir la longitud máxima de la partícula más grande, e.g. dimensión máxima 18" (450 mm), (Figura 3.12).

Dureza.

Describe la dureza del suelo, a partir de las arenas gruesas a tamaños de partículas más grandes como duras, o el estado en el que quedan después de ser golpeadas por un martillo, e.g. las partículas de grava se fracturan con considerable número de golpes del martillo, algunas partículas se desmoronan con un golpe de martillo. “Duras” quiere decir partículas que no se agrietan, disgregan, fracturan ni desmoronan bajo el golpe de un martillo.



Figura 3.1. Partículas angulares. Figura 3.2. Partículas subangulares.

Figura 3.3. Partículas subredondeadas. Figura 3.4. Partículas redondeadas.

Figura 3.5. Forma de las partículas. Figura 3.6. Color.



Figura 3.7. Consistencia. Figura 3.8. Cementación

2. Extracción de muestra alteradas e inalteradas

Generalidades.-

La persona encargada de la exploración decidirá los tipos de suelos de los que han de

tomarse las muestras, su número cómo y cuando han de ser tomadas.

Tipos de Muestras.-

Las muestras en bolsas se toman con pala, barrena o cualquier otra herramienta de

mano conveniente y se colocan en bolsas sin tratar de mantener el suelo en condición

inalterada. Estas muestras se usan para:

Análisis granulométricos

Ensayos de plasticidad

Ensayos de humedad óptima

Ensayo de compactación CBR en laboratorio

Etc.

Muestras para contenido de Humedad.-

Se utilizan para determinar la humedad natural del suelo. Las muestras se toman en el

campo y se colocan en un recipiente, que se sella para evitar pérdidas por

evaporación.

Muestras Inalteradas.-



Una muestra inalterada es suelo que se corta, se separa y se empaqueta con la menor

alteración posible. Estas muestras se usan:

1. Para determinar la densidad (peso unitario ) en laboratorio

2. Para investigar en laboratorio la resistencia de suelos inalterados, por medio

del ensayo CBR, o por el ensayo de compresión no confinada.

3. Para enviar a otros laboratorios para su especial examen o ensayo

4. Otros.

Localización, Registro y numeración de las muestras.-

Es responsabilidad de la persona encargada de la exploración del suelo ver:

1. Si cada calicata, perforación u otra excavación exploratoria está

adecuadamente examinada, numerada y registrada.

2. Si se lleva un registro de cada hoyo o calicata.

3. Si cada muestra está numerada adecuadamente, rotulada y preparada para su

envío.

Reconocimiento.-

Cada calicata, perforación u otra exploratoria se localiza midiendo o contando por

pasos la distancia en ángulo recto desde el eje de la carretera o pista de aterrizaje. Su

localización, tipo e identificación se marcan en un libro de notas en forma de mapa o

esquema.

Un sistema uniforme de símbolos debería usarse para situar en el dibujo las

excavaciones exploratorias. Los símbolos dibujados abajo son los corrientes

TIPO ABREVIATURA SIMBOLO

CALICATA C

PERFORACION P



ZANJA Z

Registro.-

Se reserva una hoja de registro en el libro de notas para cada excavación exploratoria.

Los registros deben ser completos y contener toda la información que pudiera ser

valiosa en la interpretación de los resultados del ensayo y en el dibujo de los perfiles

del suelo.

Ejemplo de Hoja de registro.-

Numeración de las muestras.-

Cada muestra se identifica facilitando la siguiente información:

Un número de proyecto.- que puede ser un número, una abreviatura o un símbolo.

Por ejemplo, C.V. podrá usarse como Camino de Villanueva.

Un número de excavación.- que corresponde al número de la excavación

exploratoria. Por ejemplo P-3 significaría que la muestra fue obtenida de la perforación

nº 3.

Ejemplo de Hoja de numeración.

El número de la muestra.- que es un número según el orden que fue obtenida en

cada localización. Si ocupa más de una bolsa, el número de bolsas que la contiene

debe ser también registrado.

Un ejemplo de número de designación es:



Esta designación significa que la muestra se tomó en el proyecto C.V. perforación Nº

3, que es la 2da. muestra y que la bolsa es la número 1 de un total de 2.

El número se pinta con lápiz indeleble en una etiqueta que se ata después en la parte

externa de la bolsa. Un duplicado de la etiqueta se coloca dentro del saco.

Procedimientos de Toma de Muestras.-

Muestras en Bolsas.-

Tamaño.-

Dos bolsas pequeñas o la mitad de una grande proveen material suficiente.

Cuando se requieren todos los ensayos de rutina.

Muestras Individuales.-

Cuando se investiga las condiciones de cimentación, hay que tomar muestras en bolsa

de cada tipo diferente que se encuentre.

Para tomar muestras individuales de un hoyo, zanja o superficie descubierta:

Se rebaja la parte de suelo suelta y seca con el fin de obtener una superficie

fresca y para cualquier variación en el suelo se manifieste claramente.



Se toma una muestra típica de cada suelo, o de aquellos tipos que requieran

una más amplia investigación.

Cuando se toman muestras mediante perforaciones con barreno.-

1. Se coloca el suelo excavado en hilera, en orden correcto.

2. se toma una porción típica de cada clase de suelo.

Muestras compuestas.-

El propósito de una muestra compuesta es obtener, para ser investigada, una

representación de todo el suelo de un perfil o del material contenido en una pila de

acopio o camellón. Las muestras para ensayo se obtienen por cuarteo de muestras

compuestas. Para tomar muestras compuestas de calicatas, zanjas o cortes de

excavadoras:

1. Se quita cualquier sobrecapa o suelo de superficie que haya de ser desechado



2. Se rebaja el suelo suelto y seco para obtener una superficie fresca de donde

tomar la muestra

3. Se extiende una lona de cuarteo o lienzo impermeable en el pié del talud.

4. Se excava un canal de sección uniforme desde la parte superior hasta el fondo.

Deposítese el material en la lona.

5. Se recoge y ensaca todo el material separado para estar seguro que la

muestra contiene las proporciones correctas.

Para muestras compuestas procedentes de perforaciones con barrena, se recoge

todo el material excavado en el hoyo después de quitar 1ero. lasobrecapa

En las muestras compuestas procedentes de pilas de acopio o grandes camellones, se

debe tener particular cuidado al obtener una muestra representativa. Al descargar el

material en grandes pilas, las partículas gruesas tienden a rodar a la parte baja,

dejando el material más fino en la parte más alta.

Para tomar muestras de un pequeño camellón, se excava y ensaca el material de una

pequeña sección.



Muestras para el contenido de Humedad.-

Tamaño.-

Diez (10) gramos de suelo son suficiente para determinar el contenido de humedad

natural de un suelo de grano fino. Muchas mayores muestras deben tomarse de los

suelos gravosos.

Para un ensayo confiable la mínima cantidad de material representativa necesaria se

indica en la siguiente tabla:

TAMAÑO MAXIMO DE LAS

PARTICULAS DE MUESTRA

PESO MINIMO RECOMENDADO DE LA

MUESTRA (Gramos)

Nº 40 (0,420 mm.) 10 a 50

Nº 40 (4,75 mm.) 100

12,5 mm. 300

50,0 mm. 1000

Recipientes.-

Las cajitas metálicas del equipo deben tener tapas herméticas, y no necesitan sellado

si el ensayo se hace antes de que pase un día desde que la muestra fue tomada. Se

sugieren 3 tipos de sellado que se pueden ver en la figura:

1. Envolver con cinta aislante

2. bañar o pintar con parafina

3. Envolver con tela o papel confinado



Cualquier otro envase limpio, que tenga tapa que se pueda sellar con cinta aislante o

parafina, se puede usar para muestras de contenido de humedad.

Muestras Inalteradas.-

La longitud debe ser alrededor de unos 18 centímetros.

Tamaño forma y marcado de muestras inalteradas.-

Para ensayos CBR con muestra inalterada, un trozo de suelo con dimensión mínima

de 7 pulgadas (18 centímetros) es suficiente. En otros ensayos se pueden usar

muestras menores. Las superficies superior e inferior deben ser marcadas claramente

con las letras S e I.

Herramientas y materiales para sacar muestras inalteradas.-

Se deben elegir las herramientas cortantes más adecuadas para cada tipo de suelo.

Las siguientes herramientas y materiales ayudarán en la obtención de muestras

inalteradas.

Equipo Equipo suplementario Equipo improvisado



Cuchara Herramientas de excavar Sierra de alambre

Cuerda

Brocha Cuchillo de bolsillo Discos de madera

Hornilla

Parafina Pala o azada Barra de carga

Destornillador Cinta aislante

Lampa, pala punta Recipientes convenientes

Cuchillo

Molde C.B.R. de

compactación

Regla metálica

Hoja sierra

Trozo Muestra inalterada.-

El tipo más sencillo de muestra inalterada se obtiene cortando un trozo de suelo de

tamaño deseado, y cubriéndolo para evitar pérdidas de agua de humedad y roturas.

Este método se puede usar únicamente en suelos que no se deformen, rompan o

desmoronen cuando se cortan.

Procedimiento para obtener trozo muestra

Para obtener un trozo-muestra de una explanación u otra superficie nivelada, tal como

el fondo de una calicata.

1. Se alisa la superficie del terreno y se marca el contorno del trozo



2. Se excava una zanja alrededor de este.

3. Se ahonda la excavación y se cortan los lados del trozo con el cuchillo de

carnicero.

4. Se le separa cortando con el cuchillo, paleta u hoja de sierra y se retira del

hoyo cuidadosamente.

26.9.8.2.- Para obtener una muestra de trozo-muestra de la cara vertical de una

calicata o corte de una excavadora.-

1. Se alisa la superficie del terreno y se marca el contorno del

trozo



2. Se excava alrededor y por detrás, dando forma al trozo groseramente

con el cuchillo de carnicero.

3. Se corta el trozo y se retira del hoyo cuidadosamente.



Para impermeabilizar el trozo de la muestra inalterada después de retirarla del

hoyo.-

1. Se cortan y se forman toscos bordes con el cuchillo de carnicero.

2. Se aplican 3 capas de parafina con una brocha. Se debe dejar enfriar y

endurecer cada capa antes de aplicar la siguiente.

NOTA: Esto de una protección adecuada para muestras con cierta resistencia y

que hayan de ser usadas dentro de pocos días. Las muestras que son débiles

o no vayan a usarse pronto, requieren protección adicional.

3. Se envuelve con estopilla de algodón u otra tela blanda. Si no se tiene la tela

se refuerza con varias vueltas de cinta aislante o cuerda.



4. Se aplican 3 capas más de parafina.

NOTA: Un método mejor es sumergir la muestra entera dentro de la parafina fundida

después de aplicar la 1era. Capa con brocha. Esto requiere un gran recipiente y más

cantidad de parafina, pero da un revestimiento más uniforme. Sumergiendo la muestra

repetidas veces, la parafina puede alcanzar un espesor mínimo de 1/8 de pulgada ( 3

milímetros (mm.)). Las muestras que han de ser expedidas necesitan protección

adicional.

Se coloca el trozo en una pequeña caja y se empaqueta como se indica, o se aplican

más capas de tela o parafina.

Muestras Cilíndricas.-

En suelos blandos de grano fino, se pueden tomar directamente muestras cilíndricas,

para el CBR con muestra inalterada o para la determinación de la densidad, usando el

anillo toma muestras. Las muestras cilíndricas se pueden obtener también con un bote

de hojalata corriente, con un pequeño trozo de tubo, o con cualquier otro recipiente



metálico. Para otros suelos es mejor usar un molde que se divida en sentido

longitudinal, como se describe en la página.

Modo de obtener una muestra inalterada cilíndrica usando el molde de compactar y el

anillo toma muestras:

1. Se alisa la superficie del terreno y se aprieta el molde con el anillo toma

muestras contra el suelo, haciendo una presión moderada.

2. Se excava una zanja alrededor del cilindro



3. Se aprieta el molde contra el suelo, hacia abajo firmemente, usando la barra

de carga si fuera necesario. Se recorta el suelo junto al anillo con el cuchillo,

con gran cuidado. Córtese hacia abajo y hacia fuera para evitar hacerlo dentro

de la muestra. El verdadero tamaño de esta lo corta el anillo.

4. Se excava la zanja más profunda y se repite el proceso hasta que el suelo

penetre bien, dentro del anillo de extensión.

NOTA: Si hay piedras que estorban, se sacan con cuidado y se rellena con suelo.

Apuntar este hecho en la hoja de registro siempre que se realice



5. Se corta la muestra inalterada por la parte baja del molde con una pala, cuchillo

de carnicero o sierra de alambre y se retira del hoyo.

6. Se quita el anillo superior y se recorta la superficie de arriba: luego, girando el

molde para poner la parte baja arriba, se quita el anillo toma muestras y se

recorta esta parte.

Tanto la superficie de arriba como la de abajo deben recortarse al ras con los

extremos del molde. Se protegen los extremos, con discos de madera y se ata con

cintas alrededor de los bordes.

Cualquier lata de fruta cilíndrica, de tamaño grande, quitándole la tapa, se puede usar

para obtener muestras cilíndricas.



1. Se taladran agujeros en el fondo de la lata.

2. Se excava alrededor de la lata del mismo modo que con el molde de

compactar y se aprieta hacia abajo hasta que el suelo llegue al fondo de

ella.

3. Se vierte parafina en los agujeros, sellándose el fondo de la lata. Se

separa la muestra con el cuchillo de carnicero y se retira del hoyo.



4. Se corta la superficie aproximadamente ½ pulgada (1.24 centímetros)

bajo la parte alta de la lata y se llena con parafina.

Muestras en caja.-

Se usan a veces cuando se requiere amplia investigación sobre grandes muestras

inalteradas. Pueden empaquetarse firmemente para su expedición o almacenaje, pero

requieren considerable cantidad de parafina.

Para obtener una muestra inalterada en cajas.-

1- Se excava como para una trozo-muestra, luego se recorta la pieza a un

tamaño ligeramente menor que la caja.



2- Se quitan la tapa y el fondo de la caja y se coloca esta alrededor de la

muestra.

3- Se rellenan los lados con parafina, luego se vierte más sobre la parte

alta de la muestra y se vuelve a colocar el fondo de la caja.

4- Se corta la muestra y se retira del hoyo la caja que la contiene,

dándosele la vuelta hacia arriba.



5- Se recorta la superficie de la muestra y se la sella con parafina fundida,

luego se vuelve a colocar la tapa de la caja

Sondeo con Pala Vizcacha.-

Equipo a utilizar:

1. Pala vizcacha

2. Barras de extensión y toma fuerza

3. Llave Stilson

4. Flexómetro

5. recipientes para la toma de muestras

Procedimiento del ensayo:

1. Limpiar el área del terreno antes de realizar el ensayo

2. Utilizando la pala vizcacha realizar el sondeo de uno o varios puntos.

3. Obtener muestras de cada estrato anotando su profundidad, evitando

en lo posible la pérdida de humedad.

4. Registrar el espesor del estrato

5. La muestra obtenida llega al laboratorio para su respectivo estudio.

3. Porcentaje de humedad

1. DESIGNACIÓN - NORMAS INTERNACIONALES

AASHTO: Ensayo T 265ASTM: Ensayo D2216

2. OBJETIVO

El contenido de humedad o más propiamente la humedad de la muestra de un suelo es la relación entre el peso de agua contenido en la muestra y el peso de la muestra después de ser secada en el horno. Este es sin duda el ensayo que se efectúa más a menudo en los laboratorios de suelos.

3. EQUIPO



1. Espátula2. Recipientes o cápsulas resistentes a la corrosión para llevar la muestra al horno3. Horno de temperatura constante (110 ± 5°C)4. Balanza con aproximación de 0,01 gr.5. Cuchara

4. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Seleccionar una cantidad de muestra representativa de acuerdo al ensayo. Si esta cantidad de muestra no es indicada, el peso mínimo de la muestra será:

5. PROCEDIMIENTO

1. Se pesa la muestra y el recipiente con la aproximación de 0,01 gr.2. Se coloca el recipiente con la muestra en el horno a una temperatura constante de 110 ± 5º C, con el fin de que esta se seque. El recipiente deberá ser destapado con el fin de favorecer la evaporación.3. Se saca la muestra del horno y se deja enfriar en un cuarto fresco hasta que baje a la temperatura ambiente. Se debe evitar que la muestra absorba humedad. Se puede hacer el uso opcional del desecador, dejándolo ahí hasta que enfríe la muestra.4. Se pesa el recipiente con la muestra seca con una aproximación de 0,01 gr.5. Si el peso del recipiente no ha sido obtenido anteriormente, se debe limpiar este y obtener su peso con una aproximación de 0,01 gr. es recomendable obtener su peso con anterioridad al ensayo para evitar posibles errores.

6. CÁLCULO

Se calcula el contenido de la humedad de la muestra usando la siguiente ecuación:



4.Límites de atterberg

LIMITES DE ATTERBERG (MECANICA DE SUELOS).-

DETERMINACION DE LIMITES DE CONSISTENCIA

Norma.-

Ensayo estándar para la determinación del límite líquido, límite plástico e índice plástico de

suelos, según la interpretación de la norma ASTM D4318 -98.

Objetivo.-

En el presente informe se describe el procedimiento para la determinación de los límites de

consistencia de una muestra de suelo por medio de una serie de mediciones y procedimientos

normalizados.

El Límite líquido.-

Es el contenido de agua de un suelo definido arbitrariamente como la frontera entre los

estados semilíquido y plástico, el límite plástico es el contenido de agua de un suelo ubicado

en la frontera entre los estados plásticos y semisólido.

Materiales y Equipos.-

Aparato de limite Casagrande con su ranudador ASTM

Tamíz Nº 40.

Placa de vidrio, barrita cilíndrica de 3milímetro (mm.) de diámetro.

Horno de secado, controlado por termostato, capaz de mantener una temperatura

uniforme de 110ºC -+ 5ºC.

Balanza de 0,01 gramos de precisión.

Equipo de manipuleo: guantes de asbesto, espátulas y cucharas.



Recipientes para humedad.

Crisol de porcelana con mano de mortero engomado o tacú.

Procedimiento del Ensayo.-

1. Se obtiene una muestra representativa de suelo fino y se lo seca aproximadamente

150 a200 gramos.

2. Se desmenuza en el mortero con cuidado tratando de no alterar su composición

granulométrica.

3. Se cierne la muestra pulverizada a través del tamiz Nº 40 y se descarta el material

retenido en él.

4. Se prepara una pasta con apariencia cremosa para el 1er. ensayo.

5. Colocar una porción de la muestra preparada en la copa del aparato hasta una

profundidad de aproximadamente10 milímetros en su parte más profunda,

disminuyendo gradualmente esta profundidad para formar una superficie horizontal.

Se debe tener cuidado en eliminar las burbujas de aire presentes en la muestra, a la

vez se debe cuidar el resto de la muestra de posibles cambios de humedad, por

ejemplo cubriéndola con una toalla húmeda.

6. Con el ranudador, formar una ranura en la muestra dentro del aparato de casagrande.

Al utilizar la herramienta ranudadora se debe tener cuidado en que esta permanezca

perpendicular a la superficie de la copa en el momento del corte.

7. Levantar y dejar caer la copa girando la manivela del aparato a una velocidad de 2

caídas por segundo, hasta que las 2 mitades de la muestra entren en contacto en una

distancia de 12,7 milímetros (mm.).

8. Verificar que la ranura no sea cerrada por la presencia de burbujas de aire, esto

observando que ambas mitades de la muestra hayan fluido con aproximadamente la

misma forma. Si una burbuja de aire causara el contacto de ambas mitades, se deberá

retirar la muestra de la copa, agregar una pequeña cantidad de agua para reemplazar

la perdida durante la anterior operación y repetir todo el proceso. Si la muestra de

suelo resbala sobre la superficie de la copa se deberán repetir los pasos anteriores con

una mayor cantidad de agua. Si después de varios intentos la muestra sigue

deslizándose ó si el número de golpes para cerrar la ranura es siempre menor a 25,



registrar que el límite líquido no puede ser determinado, y reportar el suelo como no

plástico.

9. Registrar el número de golpes N requerido para cerrar la ranura, remover una porción

de la muestra de la copa con ayuda de una espátula. Esta operación debe realizarse

manteniendo la espátula perpendicular a la superficie de la copa y a la ranura.

10. Se toman aproximadamente 10 gramos de material de la parte cerrada del surco. Se

coloca el material en una cajita metálica y se tapa herméticamente.

11. Hacer variar el contenido de agua de la muestra y determinar otros puntos. Se debe

obtener números de golpes antes y después de 25 golpes, y sus respectivos contenidos

de humedad, para tener una recta que nos permita interpolar el contenido de

humedad correspondiente a los 25 golpes, el cual será el límite líquido.

12. Si acaso el talud cierra 12,7 milímetros (mm.), a los 25 golpes, la humedad del suelo en

ese instante será el Límite Líquido.

NOTA: Si la acanaladura no se cierra media pulgada (1/2”) entre los 25 y 35 golpes se añade

agua y se vuelve a mezclar, o se seca la muestra hasta que alcance una consistencia dentro de

este intervalo.

Límite Plástico.-

Procedimiento del ensayo de Límite Plástico.-

1. Seleccionar 20 gramos de la muestra preparada para el límite líquido. Reducir el

contenido de humedad hasta una consistencia en la cual esta pueda ser enrollada sin

adherirse a la mano. Para ello se puede mezclar y esparcir la muestra sobre la placa de

vidrio continuamente, ó se puede emplear una superficie de periódico.

2. De la porción de 20 gramos, seleccionar aproximadamente 1,5 a2,0 gramos y formar

con esta una masa elipsoidal.

3. Enrollar la masa de suelo entre la palma de la mano o los dedos y la placa de vidrio,

con la presión suficiente para llevar al hilo de muestra a un diámetro uniforme a través

de toda su longitud. El hilo de muestra deberá alcanzar un diámetro aproximado de 3

milímetros.

4. Cuando el hilo de muestra alcanza aproximadamente 3 milímetros romper el hilo en

varias partes. Apretar las partes juntas, amasar entre el pulgar y el primer dedo de

cada mano, volver a formar la masa elipsoidal y volver a enrollar. Continuar hasta

alcanzar un diámetro de 3 milímetros, y que los hilos se desmenucen bajo la presión



requerida para enrollarlos y la muestra no pueda ser enrollada a diámetros menores

de 3 milímetros.

5. Juntar las partes desmenuzadas y colocarlas en un recipiente previamente pesado.

Tapar inmediatamente el recipiente.

Muestra en el contenedor

6. Seleccionar otra muestra de 1,5 gramos a 2,0 gramos y repetir los pasos anteriores

hasta que el contenedor tenga aproximadamente 6 gramos de suelo.

7. Repetir los pasos anteriores para obtener otro contenedor con al menos 6 gramos de

muestra.

8. Determinar el contenido de humedad de cada una de las muestras.

Cálculos de limite Líquido y Límite plástico.-



Graficar la relación entre el contenido de humedad, W y el correspondiente número de golpes,

N, en un gráfico de escala semilogarítmica, con el contenido de humedad como ordenada en la

escala aritmética. Dibujar una línea recta que pase a través de los puntos obtenidos. Elegir el

contenido de humedad correspondiente a la intersección de la línea recta dibujada con la

abscisa de 25 golpes como el límite líquido del suelo, tal como se muestra en el ejemplo de la

figura.

a) Límite líquido LL (mediante fórmula)

.b) Límite plástico, LP.-

El límite plástico es el promedio de los contenidos de humedad obtenidos de cada muestra.

29.5.c) Indice Plástico, IP.-

El índice plástico es la diferencia entre los límites líquidos y plástico.



IP = LL – LP



5.Análisis granulométrico de suelo

Norma.-

Método para análisis de tamaño de partículas de suelo, ASTM D422.

Objetivo.-

Este ensayo abarca la determinación de la distribución del tamaño de partículas mayores a

0,075 mm.por medio de un proceso de tamizado y el cálculo de los coeficientes de

uniformidad, Cu, y curvatura, Cc, siempre y cuando sean aplicables.

Materiales

Para granulometría Suelos Finos.-

Para el ensayo se toma una muestra representativa en cantidad aproximada

Para granulometría Suelos Grueso.-

Seleccionar una cantidad de muestras representativas según la tabla 27.1.-, ya sea por cuarteo

o por una selección aleatoria del suelo, mezclando regularmente el material antes de obtener

la muestra requerida.

Tabla 27.1.- Masa de muestra requerida según el tamaño máximo de partículas.-

Tamaño máximo de partículas en

milímetros (mm.)

Tamiz en pulgadas (“) Masa de muestra mínima en

Gramos (gr.)

9,5 o menos 3/8” 500

19 ¾” 1000

25 1” 2000

38 1 ½” 3000

50 2” 4000

75 3” 5000

Resumen.-



TIPO DE SUELO CANTIDAD DE MUESTRA A ENSAYA EN gramos

(gr.)

Suelo de grano Fino 100 - 200

Suelo Arenoso 200 – 500

Suelo Gravoso 1000 – 3000

Equipo.-

Horno de secado, controlado por termostato, capaz de mantener una temperatura

uniforme de 110 ºC - + 5ºC

Balanza de 0,01 gramos de precisión para muestras de hasta 200 gramos de masa y

de0,1 gramos de precisión para muestras de mas de 200 gramos de masa.

Juego de tamices (3”, 2”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, Nº 4, Nº 10, Nº 30, Nº 50, Nº 100, Nº 200

y bandeja).

Tamizador automático (Opcional)

Juego de taras y recipientes.

Cuarteadores

Mortero y pisón de mortero o bien un pulverizador mecánico de suelo.

Brocha para limpiar tamices

Equipo de manipuleo: Guantes de asbesto, cucharas y cepillos.

Método a utilizar.-

Tomamos una porción de muestra representativa. La cantidad de muestra depende del tipo de

material, tal como se indica en los cuadros anteriores. Secamos esta muestra en el horno por

espacio de 24 horas, trituramos la muestra con la ayuda de un mortero y pisón. Hacer pasar la

muestra seca por la malla nº 10, para determinar el método a utilizar. Si menos del 10% del

material pasa por el tamiz Nº 10 utilizar el método por vía seca. Sometiendo el total de la

muestra a vibración eléctrica durante 15 minutos. O vibración manual durante 20 minutos.

Sobre el juego de tamices, obteniendo los diferentes % de material retenido en cada tamiz,

graficando su correspondiente curva granulométrica y encontrando su respectivo Cc. y Cu.

Si más del 10% pasa la malla Nº 10 utilizamos el método por vía húmeda.

Procedimiento de Ensayo por vía Húmeda.-



1. Una vez seca la muestra en horno durante 24 horas, o en estufa hasta peso

constante.

2. Se pesa la muestra después de enfriada y se registra el peso con aproximación

de gramos. (Obtenemos Peso muestra original).

3. Se machacan los terrones del material con el rodillo, haciéndole rodar sobre una

superficie limpia y llana. Se pulveriza el material con una mano de mortero

recubierta con goma, hasta que lo esté completamente.

4. Se pone la muestra en el recipiente, y se llena con agua suficiente para cubrir el

material. Se deja empapar hasta que todo el material quede disgregado. Esto

puede requerir de 2 a 12 horas.

5. Se revuelve la muestra concienzudamente con los dedos, luego, se vierte el agua

sucia con cuidado. No arrastrar ninguna de las partículas visibles del fondo del

recipiente.

6. Añadir agua limpia y repetir el proceso de lavado hasta que el agua de lavar

permanezca limpia. Las piedras más grandes de la muestra se lavan una a una y se

ponen al lado en una bandeja o recipiente separado.

7. Secar en estufa o al horno la muestra y volver a pesar (obtenemos peso después

del lavado.

8. Colocar el suelo restante en la máquina de tamizado, verificando que los

tamices Nº 4, Nº 10, Nº 30, Nº 50, Nº 100, Nº 200 y la bandeja estén apilados en

ese orden en el tamizador automático, y tamizar durante 15 minutos y si es

manual 20 minutos.

9. Verter el material retenido en cada tamiz, empezando por el tamiz de mayor

abertura, en un recipiente y determinar el peso de suelo retenido en cada uno de

los tamices. Es importante no perder ninguna partícula de suelo. Es común que

aparezcan partículas retenidas en la malla del tamiz, cuando esto sucede, se debe

limpiar con el cepillo por la parte inferior de la malla, cuidando que las partículas

caigan dentro del recipiente



10.- Registrar en la planilla de análisis granulométrico todos los datos obtenidos y

proceder a calcular los porcentajes (%).

11. Graficar la curva semilogarítmica del tamaño de las partículas contra el

porcentaje (%) que pasa

12. Si menos del 12 % del material pasa la malla Nº 200 calcular su respectivo Cc. y

Cu.

Cálculos.-

% retenido = (Peso Retenido / Peso muestra Original)*100 = (Wret. / Ws) *100

% que pasa =100% - %retenido

Validez del ensayo.-

Los valores obtenidos en Laboratorio son válidos siempre y cuando la sumatoria de todos los

pesos retenidos registrados en la planilla de laboratorio y con el peso seco del material grueso,

registrado previo al tamizado no difiera en más del 2%.

Presentación de resultados.-

Los resultados del ensayo son presentados en una planilla de laboratorio que contiene,

además de los datos de la muestra (identificación, tipo, procedencia, profundidad de

excavación, etc.), los pesos retenidos determinados en laboratorio (%reten.) los porcentajes de

materia fino calculados en gabinete (5pasa) la gráfica semilogarítmica entre el porcentaje que

pasan y el tamaño de partículas y los coeficientes Cu y Cc, siempre y cuando sean aplicables. La

planilla correspondiente al ensayo de granulometría se encuentra en el anexo de este

documento

Cu = D60 / D10

Cc = ((D30)^2) / (D10 * D60)

Donde: D10, D30,D60 tamaño o diámetro aparente, de partículas menores al 10%, 30% y 60%

del suelo respectivamente.

Esquemas tipo 1.-



Pesado

Lavado

Después de Lavado

Horno de Secado

Tamizador Mecánico

Pesado del material retenido

Esquemas tipo 2.-



HOJA DE DISEÑO DE ENSAYO DE GRANULOMETRIA Y CURVA DE GRANULOMETRIA

TABLA DE ENSAYO DE GRANULOMETRIA



Obra:______________________________________

Proyecto:_______________________________

Progresiva:_________________________________

Ubicación:______________________________

Muestra Nº:_________________________________ Peso muestra

Original:_____________________

Yacimiento:_________________________________ Peso después del

lavado:___________________

Profundidad:________________________________ Pérdidas por

lavado:_______________________

Tamiz Peso Retenido % Retenido %Retenido Acumulado % que pasa Especific. Humedad

Cápsula Nº

Peso de la cápsula

Peso Hum. + cápsula

Peso Seco + cápsula

Peso del agua

Peso Seco

% Humedad

Humedad media %

CURVA DE GRANULOMETRIA



Clasificación de suelos y mezclas de suelo agregado

Clasificación de Suelo método AASHTO

Clasificación General Materiales granulares (35% o menos, pasa el tamiz Nº 200) Materiales limo-arcillosos (más

del 35% pasa el tamiz Nº 200)

Grupos A-1

A-3

A2

A-4 A-5 A-6

A-7

Subgrupos A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5

% que pasa el tamiz:

Nº 10 (2,00 mm.) 50 máx

Nº 40 (0,425 mm.) 50 max 51 min

Nº 200 (0,075 mm.) 25 max 10 max 35 max 35 max 35 max 35 max 36 min 36 min 36 min

Características del

material que pasa el

tamiz



Nº 40 (0,425 mm.)

Límite Líquido 40 máx. 41 min. 40 máx 41 min 40 máx. 41 min. 40 máx. 41 min.

Indice de Plasticidad 6 máx. N.P.

Indice de grupo 0 0 0 0 0 4 máx. 4 máx. 8 máx. 12 máx. 16 máx. 20 máx.

Material

Fragmentos de

piedra, grava y

arena

Arena

Fina

Gravas y arenas limosas y arcillosas Suelos limosos Suelos arcillosos

Terreno de Fundación Excelente a

bueno

Excele

nte a

bueno

Excelente a bueno Regular a malo

* El índice de plasticidad del subgrupo A-7-5, es igual, o menor, a LI-30

El índice de plasticidad del subgrupo A-7-6, es mayor que LI-30



6.Relaciones volumétricas y gravimétricas

La fig. 1.4 es un diagrama de una muestra de suelo en un recipiente sellado, con el

aspecto que presentaría si fuera posible separa las fases sólida, líquida y gaseosa. El

volumen de sólidos se designa por el símbolo Vs, el volumen de agua por Vw, y el volumen

de gas por Vg. Como la relación entre Vg yVw cambia usualmente con las condiciones del

agua en el subsuelo, así como bajo el efecto de las cargas aplicadas, es conveniente

designar todo el volumen que no está ocupado por material sólido como volumen de

vacíos, Vv . Si se designa el volumen total de la muestra por V, entonces la porosidad se

define con la ecuación:

Porosidad, n = Vv / V 1.1

Figura 1.4. Diagrama de una muestra de suelo que ilustra el significado de los símbolos

usados en las relaciones gravimétricas y volumétricas.



Usualmente, este valor se expresa como porcentaje. Cuando un suelo se comprime,

cambian los valores de la ecuación anterior tanto del numerador como del denominador,

por lo que es conveniente en muchos de los cálculos que es necesario efectuar para

determinar los asentamientos, referir el espacio vacío a un denominador invariable. Por

esta razón se usa la cantidad conocida como relación de vacíos uoquedad. Se define

como:

Relación de vacíos, e = Vv / Vs 1.2

Una de las propiedades índice más importantes de los suelos finos es el contenido de

agua o humedad, w. Se define como:

Humedad, w (%) = 100 Ww / Ws 1.3

En esta ecuación, Ww es el peso del agua y Ws es el peso de la material sólida secada en

el horno. El peso del agua se refiere a la cantidad invariable Ws en vez de al peso total de

la muestra. Al aumentar la temperatura de una mezcla de suelo y agua que se está

secando, la mezcla continua perdiendo humedad, hasta que a una temperatura

relativamente elevada, los minerales que constituyen el suelo se descomponen y pierden

el agua de constitución. Por esta razón, las comparaciones de humedades no tienen

significado, a menos que la temperatura a la que se seca el suelo se estandarice. La

temperatura estándar del horno es de 105° a 115°C.

Muchos suelos que se encuentran abajo del nivel del agua freática y algunos suelos finos

que están arriba del mismo, se encuentran saturados. Sin embargo, los vacíos de la mayor

parte de los suelos que están arriba del nivel del agua freática están llenos en parte de

agua y en parte de aire. Incluso algunos suelos sumergidos tienen una proporción

importante de aire o de gas. El grado de saturación se define como:

Grado se saturación, Sg (%) = 100Vw / Vv

1.4

Por lo tanto, cuando el grado de saturación es de 100 por ciento todo el espacio vacío está

lleno de agua.

El peso por unidad de volumen o peso volumétrico g es una de las propiedades físicas

más importantes de un suelo. Por ejemplo, deberá conocerse para poder calcular la

presión de tierra o la producida por sobrecargas.

Por definición:

Peso volumétrico,

g=W/V 1.5


http://www.rentauningeniero.com/wp-content/uploads/2009/02/figura-14.jpg


En la que W es el peso total del suelo incluyendo el agua y V es el volumen total. Es

conveniente indicar los valores especiales del peso volumétrico por medio de subíndices.

Si el suelo está completamente saturado, es decir, si Vg = 0, su peso volumétrico se

designa por gsat . Si el suelo está secado en el horno, su peso se indica con

gd llamándose peso volumétrico seco, y se define.

Peso volumétrico seco, gd = Ws / V 1.6

Si se conoce la humedad, puede calcularse el peso volumétrico seco de la siguiente

manera:

1.6 a

En estudios de compactación de suelos en ocasiones es útil calcular el peso volumétrico

seco que se hubiera obtenido, si se hubiera disminuido el volumen de una muestra

húmeda, expulsando el aire hasta que el grado de saturación de la muestra llegara al 100

por ciento. A este estado se le designa exento de huecos con aire. Este peso volumétrico

puede calcularse con la expresión. El peso volumétrico del suelo seco exento de huecos

con aire.

1.7

En la práctica, con frecuencia es inconveniente determinar directamente el valor de g,

midiendo el peso total y el volumen total. Es más común determinarlo indirectamente

basándose en el conocimiento del peso volumétrico de los componentes sólidos gs . Esta

cantidad se define como:

Peso unitario de los componentes sólidos.

gs = w´S / vS 1.8

Frecuentemente, es preferible utilizar el peso específico relativo de los sólidos G, definido

como:

G = gs / gw 1.9

Donde gw es el peso volumétrico del agua, tomado como 1 g/cm³. El valor de ys o G puede

determinarse por pruebas en el laboratorio, pero puede estimarse usualmente con

suficiente precisión. Para los cálculos de rutina, puede tomarse como 2.65 el valor de G

para las arenas. Las pruebas efectuadas en gran número de suelos de arcilla han indicado

que el valor de G usualmente está comprendido en el intervalo de 2.5 a 2.9 con un valor

promedio de aproximadamente 2.7.


http://www.rentauningeniero.com/wp-content/uploads/2009/02/16a.jpg

http://www.rentauningeniero.com/wp-content/uploads/2009/02/17.jpg


La tabla 1.3 proporciona el peso específico relativo de los sólidos de los componentes de

los suelos más importantes. Puede ayudar a estimar el valor de G para un suelo de

composición mineralógica conocida.

En la tabla 1.4 se da una lista de los valores típicos de la porosidad, relación de vacíos, y

de pesos volumétricos de varios suelos.

7.Compactación (Proctor)

Norma.-

ASTM D1556-00, basada en el método de ensayos estándar para características de suelo

utilizando energía modificada.

30.2.- Descripción general.-

La compactación es uno de los capítulos más importantes de la mecánica de suelos, ya que la

compactación es un factor preponderante en la construcción de : Pavimentos de carreteras,

aéreas urbanas y pistas de aterrizaje, etc. La falta adecuada de compactación es causa de

muchas fallas en obras de pavimentación.

Para que un material al compactarse alcance la mayor densidad posible en el terreno, deberá

tener una humedad adecuada en el momento de la compactación.

Esta humedad previamente determinada en el laboratorio de suelos, se la conoce con el

nombre de “Humedad Optima” y la densidad obtenida se llama “Densidad Máxima”.

Para la determinación de la densidad máxima, y la humedad óptima, en la actualidad, se

conocen varios métodos, la mayoría de estos métodos son “Dinámicos” y algunos “Estáticos”.

Objetivo.-

El ensayo de compactación Proctor modificado (ASTM DI 557-00) es utilizado para la

determinación de la relación que existe entre el contenido de humedad y el peso unitario seco

de un suelo. Además, mediante la anterior relación se determina el peso unitario seco máximo

para un valor óptimo del contenido de humedad.

Es un dato muy importante el grado de compactación de un suelo, se compara la densidad del

campo y la densidad del laboratorio.



Energía de compactación.-

Ec = (N*n*W*h) / V

Donde:

Ec = Energía Específica Nominal de Compactación ((libra*pie)/(pie^3))

N= Nº de golpes

n= Nº de capas

W= peso del martillo (libra)

h=Altura de caída libre (pie)

V= Volumen del cilindro (pie^3)

Materiales y Equipos.-

1. un molde cilíndrico de metal con dimensiones normadas y diámetro referencial de 4”.

2. un molde cilíndrico de metal con dimensiones normadas y diámetro referencial de 6”.

3. Apisonador. Martillo Operador a mano, las dimensiones y el peso varían de acuerdo al

método que se ha de utilizar, las características del apisonador son:

Para T 99-70 (Estándar) superficie lisa circular de 2,000 -+0,005 pulgada de diámetro y

un peso de 5,50 -+ 0,0216 libras la altura de caída controlada es de 12 -+ 0,06

pulgadas.

4. Balanza. Una balanza con capacidad mínima de 25 libras y con una sensibilidad de 0,1

gramos.

5. Horno. Un horno para el secado de muestras, con termostato de control, con

capacidad de mantener una temperatura de 110 -+ 5ºC.

6. Regla. Una regla metálica, de no menos de 10 pulgadas (25,4 centímetros) de largo,

con borde biselado longitudinalmente, usado para enrasar la muestra, esta regla debe

ser plana con tolerancia de 0,01 pulgada por 10 pulgadas de longitud.

7. Tamices. Tamiz Nº 4 y tamiz de ¾” de pulgada

8. Equipo para mezcla. Un recipiente o una plancha, cuchara, barilejo, espátula.

9. Recipiente para la determinación de la humedad, puede ser de latón o crisoles, con sus

respectivas tapas para evitar pérdidas de humedad durante la pesada de la muestra.



Métodos.-

AASHTO T-99 (Estándar)

Peso del martillo 5,5 libras , altura de caída 12 pulgadas

Método A Método B Método C Método D

MATERIAL Pasa tamiz Nº 4 Pasa tamiz Nº 4 Pasa tamiz Nº 4 Pasa tamiz Nº 4

Diámetro molde usado 4” 6” 4” 6”

Nº de capas 3 3 3 3

Nº de golpes por capa 25 56 25 56

Volumen molde sin collar 1/30 pie^3 1/13,33 pie^3 1/30 pie^3 1/13,33 pie^3

Energía de compactación en

libras-pie por cada pie^3

12,375 12,317 12,375 12,317

AASHTO T-180(Modificado)

Peso del martillo 10 libras, altura de caída 18 pulgadas.

Método A Método B Método C Método D

MATERIAL Pasa tamiz Nº 4 Pasa tamiz Nº 4 Pasa tamiz Nº 4 Pasa tamiz Nº 4

Diámetro molde usado 4” 6” 4” 6”

Nº de capas 5 5 5 5

Nº de golpes por capa 25 56 25 56

Volumen del molde sin collar 1/30 pie^3 1/13,33 pie^3 1/30 pie^3 1/13,33 pie^3

Energía de compactación en libras-

pie por cada pie^3

56,250 55,986 56,250 55,986



Procedimiento.-

1. Si la muestra de suelo está húmeda cuando se la recibe del campo deberá secarse,

hasta que pueda desmenuzarse fácilmente por medio de un badilejo.

2. El secado se puede realizar al aire o mediante un aparato secador, pero cuidando que

no sobrepase una temperatura de 60º C.

3. Se toma 3 kilogramos de muestra de suelo secado al aire o mediante un aparato

secador, pulverizarlo suficientemente para que pase el tamiz Nº 4 o ¾” de pulgada.

4. A continuación se mezcla con la cantidad de agua necesaria para hacer el incremento

del contenido de humedad.

5. El porcentaje de incremento inicial de humedad debe estar entre 1 a 2%. Pesar el

molde de compactación sin incluir el collar sin la base.

6. medir el molde de compactación para determinar volumen (si es que no se conoce el

volumen).

7. usar bien el molde padrón de compactación, usar el martillo correspondiente, el

número de golpes adecuados para el método que se elija. Se debe colocar el anillo de

extensión para que el enrasamiento en la parte superior sea uniforme.

8. enrasar cuidadosamente la base y la parte superior del cilindro con el suelo

compactado, llenar cuidadosamente con suelo o gravas pequeñas, cualquier agujero

que pudiera haber quedado en la superficie.

9. si el molde no se llena por encima de la junta del collar durante la compactación de la

última capa, no añadir suelo para suplir la deficiencia. La muestra en la última capa

debe sobrar, cuando se saque el collar aproximadamente 6 a10 milímetros.

10. pesar el molde lleno de suelo húmedo para obtener peso suelo compactado más peso

del molde.

11. Extraer el cilindro del suelo del molde, y tomar muestras para el contenido de

humedad. Tomar una muestra de la parte superior y otra de la parte inferior alrededor

de 100 gramos y se promedia la humedad o bien una muestra de la parte central.

12. Desmenuzar la muestra para volver a utilizar y añadir 2% de agua.

13. Mezclar nuevamente con cuidado y repetir los pasos del 5 al 9 hasta que, sobre la base

del peso húmedo, se obtengan 2 ó 3 valores de peso de material compactado

ligeramente menores que un determinado valor más alto.



14. Secadas las muestras se calculan las humedades correspondientes de cada ensayo.

15. calcular el peso unitario seco y hacer la gráfica de gd-(seco) contra contenido de

humedad.

Fórmula de Cálculo.-

gh = Wm/Vm gd= gm/(1+(%w/100))

Esquemas de Ensayo.-



Hoja de cálculo de PROCTOR



8.Equivalente de arena

1 . O B J E T I V O D E L E N S A Y O

Este ensayo muestra un método para determinar el equivalente de arena de la fracción granulométrica 0/2mm de los áridos finos y de la mezcla total de los áridos.

Se fundamenta en liberar de la muestra de ensayo los posibles recubrimientos de arcilla adheridos a las partículas de arena mediante la adición de una solución coagulante que favorece la suspensión de las partículas finas sobre la arena, determinando su contenido respecto de las partículas de mayor tamaño.

NOTA: Se permite la determinación del equivalente de arena sobre la fracción 0/4 mm, pero limitando la humedad máxima portante del árido al 8 %.

2 . I N S T R U M E N T A L Y E Q U I P O S

Para la realización de este ensayo es necesaria la utilización de los siguientes instrumentos y equipos:

· Dos probetas cilíndricas graduadas

· Pistón tarado

· Regla graduada de 500 mm

· Tamiz de 2 mm (o 4 mm)

· Dos cronómetros

· Balanza de 0,1 g de precisión (mínimo)

· Reactivos

· Tuvo lavador y embudo

· Maquina de agitación

· Bandejas, cepillos, tapones de caucho

3 . C A R A C T E R Í S T I C A S D E L A M U E S T R A



Este ensayo se aplica sobre la fracción 0/2 mm de los áridos naturales. Asimismo, se permite su aplicación sobre la fracción 0/4, pero limitando la humedad máxima portante del árido al 8 %.

PROCEDIMIENTO OPERATORIO

1. Llenar la probeta con disolución de trabajo hasta 10 cm de altura2. Verter 85 ml de la muestra de suelo3. Eliminar burbujas4. Dejar reposar 10 minutos5. Tapar la probeta6. Agitar (90 ciclos/ 30 s; recorrido 20 cm)7. Quitar el tapón8. Lavar las paredes del tubo con la disolución de trabajo9. Introducir el tubo irrigador hasta el fondo de la probeta10.“Lavar” el material arcilloso11.Dejar reposar 20 minutos12.Anotar la altura del floculado arcilloso h113.“Apisonar” la arena con la varilla lastrada14.Anotar la altura del sedimento arenoso h2

9.Ensayo spt (standard penetration test)

Referencias o Norma.-

AASHTO T86-70

ASTM D420-69

Objetivo.-

El objetivo del ensayo es determinar la tensión de rotura del terreno, muestras alteradas

representativas, con una cuchara estándar normalizada de Terzaghi, en forma mecánica.



Este resultado en combinación del tipo de suelo, clasificación y límites de consistencia se

utilizan para determinar la tensión admisible del terreno, que es un dato importante en el

dimensionamiento de estructuras de fundación.

FUNDAMENTOS TEORICOS.-

CONSISTENCIA Nº GOLPES RESISTENCIA A COMPRESION

SIMPLE (Kg./cm2)

Muy blanda <2 <0,25

Blanda 2 - 4 0,25 – 0,50

Media 4 - 8 0,5 – 1,0

Firme 8-15 1,0 – 2,0

Muy firme >30 2,0 – 4,0

Dura >4,0

Equipos a utilizar.-

Tripode de barras metálicas con rondana.

Martinete de acero de 65 kilogramos.

Tubo guía con cabezal provisto de acople.

Tubos de extensión de 2” de diámetro con acoples de 1, 2, 3 metros.

Penetrómetro estándar o cuchara normalizada de Terzaghi

Equipo de sondeo o pala vizcacha

Equipo opcional “Motor Rotatorio”

Flexómetro

Material.-

Muestras alteradas obtenidas con el Penetrómetro Estándar.



Procedimiento de ensayo.-

1. Determinar el lugar o punto de ensayo y profundidad de perforación.

2. Armar el trípode en un plano horizontal antes de elevar la estructura.

3. Levantar y centrar la estructura en función del eje del pozo.

4. Enroscar penetrómetro al extremo de la tubería de perforación.

5. Enganchar el martinete a la cuerda que a su vez está conectada a la polea colocada

en la parte superior del trípode y levantar.

6. Colocar el martinete en la tubería de perforación y asegurar la trayectoria de la

tapa rosca de seguridad.

7. Verificar la profundidad de la prueba.

8. Limpiar el pozo con el barreno.

9. una vez limpio el pozo, proceder a descender la cuchara hasta el fondo.

10. Dejar caer el martinete desde una altura de 76 centímetros.

11. contar el número de golpes necesarios para una penetración de 60 centímetros,

registrando cada 15 centímetros de penetración.

12. No tomar en cuenta los 1eros. 15 centímetros.

13. Realizar la prueba hasta llegar a los 60 centímetros, luego retirar la cuchara y

limpiar el pozo con el barreno.

14. Tomar registros de las muestras obtenidas en el interior de la cuchara partida para

su posterior estudio en laboratorio.

15. Limpio el pozo, el muestreador se hace descender hasta tocar el fondo.

16. Realizar de nuevo la prueba repitiendo los pasos 11, 12 y 13.

17. Obtener todas las muestras necesarias para realizar el perfil geotécnico.

18. Confeccionar el perfil geotécnico incluyendo los datos de penetración.

19. Con el número de golpes obtenido por cada 30 centímetros de penetración

referirse a las tablas y gráficas. Para obtener el objetivo buscado.



ENSAYO DE PENETRACIO ESTANDAR (S.P.T.)

EN CAMPO

Profundidad

(m)

Nº de

golpes

Descripción

del material

Nº de

muestras

Obtención de Muestras

Viscacha Terzaghi



10. Cono de arena

REFERENCIAS O NORMAS:

AASHTO T181-62 (Método para agregados gruesos de gran tamaño)

T191-61 (Método del cono de arena)

T205-64 (Método del volumenómetro)

ASTM D1556-64 (Método del cono de arena)

ASTM D2167-66 (Método del balón de caucho)

OBJETIVO.-

El objetivo del ensayo de densidad in situ, es el de determinar la densidad del suelo en el

terreno o en obra, este dato se compara con la densidad máxima obtenida en el ensayo

PROCTOR en laboratorio, para expresar el % de compactación.

Para obtener la densidad in situ existen varios métodos. Los cuales son: Método del

volumenómetro, método del cono de arena, método del cono de arena, método del cono

viselado, el densímetro nuclear, etc.

METODO DEL VOLUMENOMETRO.-

Equipos a usar:

Volumenómetro

Cuchara y cincel (herramientas para excavar)

Brocha

Horno de secado o cocinilla

Recipientes de cierre hermético para recolectar muestra o bolsas plásticas.

Balanza sensible 0,1 gramos.

Procedimiento:

1. Llenar el volumenómetro con agua

2. Enrasar el terreno y colocar la base.



3. Colocar el volumenómetro, soltar la llave de agua y con la perilla presionar

todo.

4. Hacer la lectura inicial en mililitros (ml.) (L1)

5. recuperar el agua con la perilla volcada y retirar el volumenómetro

6. Luego excavar un hoyo en el suelo entre 14 y 20 centímetros de profundidad

guardando la muestra para que no pierda humedad y obtener peso muestra

húmeda del suelo.

7. colocar nuevamente el volumenómetro sobre el hoyo y soltar la llave de agua

y presionar con la perilla.

8. hacer la lectura final (L2).

9. Determinar el volumen del hoyo por diferencia de lecturas.

10. determinar el % de humedad de la muestra

11. Utilizando fórmulas determinar la densidad seca

NOTA.- Como una guía, la ASTM sugiere los siguientes criterios para seleccionar volumen de

hoyos y tamaño de la muestra para contenido de humedad con el fin de obtener resultados

razonables en el ensayo.

Tamaño máximo en el suelo

según tamiz

Volumen del hoyo para el

ensayo en (cm3)

Cantidad de la muestra para

contenido de humedad (g)

Nº 4 (4,75 mm.) 700 100

1/3” (12,5 mm.) 1400 250

1” (25 mm.) 2100 500

22 (50 mm.) 2800 1000

Fórmulas Básicas,

Volumen del Hoyo=L2 – L1

ghúmeda = (Peso del suelo húmedo) / (Volumen del hueco)

gseca = ghúmeda / (1+(%w/100))



5compactación= (Densidad seca campo/Densidad máxima laboratorio)*100

METODO DEL CONO DE ARENA.-

Equipos a utilizar:

Aparato cono de arena con su respectiva placa.

Cuchara y cincel (herramientas para excavar)

Horno de secado o cocinilla

Recipientes de cierre hermético para recolectar muestras o bolsas plásticas.

Balanza sensible 0,1 gramo

Arena calibrada (OTTAWA)

Procedimiento.-

a) calibración del equipo

Calibrar la arena de OTTAWA (pasa el tamiz nº 16 y retiene el Nº 30).

Determinar el peso unitario de la arena

Determinar el peso de la arena en el embudo y en el espacio existente en la placa

base.

Obtener el peso original de la arena

b) Trabajo de campo

Enrasar el terreno y colocar la base

Excavar un hoyo en el suelo entre 14 y 20 centímetros de profundidad, guardando

la muestra extraída en bolsas para que no pierda humedad, y obtener peso

muestra húmeda del suelo.

A continuación con la válvula cerrada, voltear boca abajo l aparato de cono de

arena sobre la placa y abrir la válvula. Cuando la arena deje de caer en el hoyo es

necesario cerrar la válvula y levantar el conjunto.

.c) trabajo de laboratorio

1. Se debe registrar el peso de suelo húmedo extraído del hoyo y determinar

su contenido de humedad

2. Pesar la arena sobrante en el frasco

3. determinar el peso de arena en el hoyo por diferencia de pesos,

considerando la arena en el embudo y la placa base.



4. Determinar el volumen del hoyo por la relación del peso de arena en el

hoyo sobre el peso unitario de la arena calibrada

5. utilizando fórmulas determinar la densidad seca.

d) Fórmulas básicas

Peso arena Hoyo= P1-P2-Peso arena cono

Húmedo=peso del suelo húmedo / Volumen del hoyo

Volumen hoyo = Peso arena Hoyo / peso unitario arena

gseca = ghúmeda/(1+(%w/100))

DENSIDAD DEL TERRENO CONO DE ARENA.-

PROYECTO___________________________________ FECHA:________________________

LOCALIZACION:_______________________________ ESTRUCTURA:__________________

Calle

Pozo Nº

Tipo de suelo



Progresiva

Posición

Profundidad

MATERIAL DEL HOYO

Peso suelo húmedo original (gramos)

Peso material retenido ¾” (gramos)

Peso específico grava (gr/cc)

Volumen material retenido ¾” (cc)

Peso suelo húmedo real (gramos)

Cápsula Nº

Peso de la cápsula (gramos)

Peso suelo húmedo +cápsula (gramos)

Peso suelo seco + cápsula (gramos)

Peso del agua (gramos)

Peso suelo seco (gramos)

% de humedad (%)

Peso suelo seco real

VOLUMEN DEL HOYO

Peso original de la arena (gramos)

Peso de la arena sobrante (gramos)

Peso de la arena en el embudo (gramos)

Peso de la arena en el hoyo (gramos)

Peso unitario de la arena (gramos/c)

Volumen del hoyo original (cc)



Volumen del Hoyo real (cc)

CONTROL DE COMPACTACION

Densidad de campo (gramos/cc)

Densidad de laboratorio (gramos/cc)

% Humedad óptima de laboratorio (%)

% Compactación (%)

% Mínimo de compactación (%)


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