Informe de Suelos II 1ra Unidad
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“Mecánica de Suelos II”
INTRODUCCION
El presente trabajo de investigación se realizara con la finalidad de determinar las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, el cual nos provee información del comportamiento del suelo, que podrán servir como base para el diseño u ejecución de obras civiles.
Para determinar los tipos de suelos se realizó dos calicatas la primera de 1.50 x 2.00 x 3.00 metros de profundidad y la segunda de 1.50 x 2.00 x 3.00 metros de profundidad, donde además se clasificaron los distintos tipos de estratos encontrados, tras la perforación del área de las calicatas.
INTRODUCCION
“Mecánica de Suelos II”
Donde se proyecta construir unas Aulas, es significativo recalcar
que los resultados que se logren son sólo para el área establecida.
Posteriormente se realizó un metrado de cargas de las edificaciones
colindantes, para calcular los esfuerzos que producen en dichas
edificaciones, en la zona establecida para nuestro estudio; debido a que
en toda edificación debe realizarse un estudio de suelos y esfuerzos a los
que son sometidos, para el diseño de las cimentaciones de toda
estructura, debido a que estas soportaran las cargas y esfuerzos
transmitidos por los elementos estructurales.
En la actualidad es de vital importancia realizar una serie de suelos para
determinar el tipo de cimentación a diseñar debido a la variabilidad del
comportamiento de los suelos.
A continuación se realizaron pruebas y estudios correspondientes a cada
uno de los estratos extraídos, los cuales servirían de parámetros para las
recomendaciones técnicas a futuras edificaciones o construcciones en
dicha zona y así también, acrecentaremos nuestros conocimientos acerca
de los criterios de seguridad y responsabilidad necesarios en nuestra
carrera profesional
Por último, el presente de estudio se realizó con la finalidad de determinar
las propiedades, características y diferentes tipos de suelos subyacentes
que se conformen la zona a estudiar, extrayendo muestras y realizando
diversos estudios de laboratorio a los estratos extraídos
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“Mecánica de Suelos II”
MEMORIA DESCRIPTIVA
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“Mecánica de Suelos II”
MEMORIA DESCRIPTIVA
PROYECTO: Estudio de suelos en la I.E. Rosa Virginia – distrito de Alto de la Alianza.
1. INTRODUCCION
La presente Memoria Descriptiva señala el estudio de suelos realizado en el Distrito Alto de la Alianza, Provincia-Tacna, Departamento-Tacna. Donde se realizará la ejecución de dos calicatas, la primera de 2.00 x 1.50m de ancho; con una profundidad de 3.00m, en la segunda 2.00 x 1.50m de ancho; con una profundidad de 3.00, en la I.E. estatal Rosa Virginia Pelletier.
2. UBICACIÓN Y LÍMITES
El distrito Alto de la Alianza se ubica en el extremo sur occidental del país y al norte de la ciudad de Tacna, entre las coordenadas geográficas 17°59'31" de latitud sur y 70°14'44" de longitud oeste, con un nivel altitudinal de 620 msnm; datos referidos a la Plaza Quiñones del Centro Poblado La Esperanza, capital del distrito.
Las calicatas se ejecutarán la I.E. estatal Rosa Virginia Pelletier de la Asociación de Leoncio Prado; que políticamente se ubica en:
UBICACIÓN Y LÍMITES
Distrito : Alto de la Alianza Provincia : TacnaDepartamento : Tacna
El distrito fue creado mediante Ley Nº 23828 del 09 de Mayo de 1984 y redelimitado con Ley Nº 27415 del 02 de febrero del 2001. Cuenta con una extensión actual de 407.56 km2; Limitando de la siguiente forma:
Norte:Distrito de Inclán y Provincia de Tarata.
Sur:Ciudad de Tacna.Este:Distrito de Ciudad Nueva.
Oeste:Ciudad de Tacna.
LINDEROS
Por el norte : Calle Santa Rosa De LimaPor el sur : Av. General VarelaPor el sur oeste : Av. Felipe VelascoPor el sur este : Calle España
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“Mecánica de Suelos II”
SUPERFICIE Área Total : 3490.48 m2 Área construida : 523 m2 Área por construir : 1801.567 m2
PERÍMETRO
El perímetro es de 224ml
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GENERALIDADES
“Mecánica de Suelos II”
1. OBJETIVO GENERAL
Determinar las propiedades físicas del suelo; de la zona específica donde se encuentra ubicada la I.E. Rosa Virginia distrito de Alto de la Alianza.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Obtener la mayor información con respecto a los ensayos realizados, de las
muestras extraídas para el estudio de las propiedades físicas del suelo
GENERALIDADES
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“Mecánica de Suelos II”
Recopilar información correspondiente a la zona a estudiar, así como
los linderos señalados.
Compilar información correspondiente al distrito señalado, geología de la
zona, condiciones climáticas y antecedentes históricos del lugar trabajado.
Determinar si el suelo estudiado es resistente a diferentes fuerzas naturales
y/o externas que les sea aplicado,
3. CONDICIONES CLIMÁTICAS (·)
3.1 Clima
El distrito de Alto de la Alianza por su ubicación tiene un clima húmedo durante el invierno y semicalido el resto del año., con ausencia de lluvias.
3.2 Temperatura
Temperatura máxima promedio : 32 ºC
Temperatura mínima promedio : 8 ºC
Temperatura media promedio : 18.6 ºC
3.3 Precipitación Pluvial
Las precipitaciones pluviales son de pequeña magnitud durante los meses de invierno, junio, julio y agosto principalmente, en este mismo periodo es de esperar la presencia de neblinas.
ES
TA
CIÓ
N
TEMPERATURA (ºC) PRECIPITACIÓN
ABSOLUTA MEDIAMEDIA
ANOMALÍA TOTAL DÍAS ANOMALÍA
MAX MIN MAX MIN MAX MIN (MM) Nº (%)
ALTO DE LA
ALIANZA
28.2 12.0 26.6 14.7 20.6 0.0 -0.5 0.0 0 -100
INFORMACION METEOROLÓGICA, FEBRERO-2008 (-)
INFORMACION METEOROLÓGICA, ABRIL-2008 (-)
ESTACIONES PP (mm/10 años)
TMAX (° C/ 10años) TMIN (° C/10años)
ALTO DE LA ALIANZA
P. lluv Anual JJA Anual JJA
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“Mecánica de Suelos II”
-1. 2(76% sig) 0. 17 0. 24 0. 29 0. 28
INFORMACION METEOROLÓGICA - JULIO 2010
ESTACION
TEMPERATURA (ºC)
DIAS MEDIA
MAX MIN MEDIA
ALTO DE LA ALIANZA
03-jul 18.6 8 13.3
04-jul 19.5 7.8 13.65
05-jul 19.3 7.5 13.4
3.4 Presión atmosférica
La presión atmosférica en el distrito de Alto de la Alianza es de 442
milibares (INEI)
3.5 Altitud
El distrito de Alto de la Alianza se sitúa a 579 m.s.n.m.
3.6 Vientos
Los vientos predominantes son de Sur-Oeste hacia el Nor-Este, con una fuerza máxima registrada durante los últimos años de 10 m/seg. Y teniendo una velocidad promedio del último año de 3,2 m/seg.
3.7 Asolamiento
En verano posee un promedio de 9 a 11 horas de sol diario, y el resto del año de 7 a 8 horas.
3.8 Hidrología
La cuenca del río Caplina y las quebradas que convergen en el valle se inicia desde los 00 a 900 m.s.n.m. en la cuenca baja, con precipitación anual de 10mm aprox. La cuenca intermedia abarca desde los 900 a 2000 m.s.n.m. con precipitación pluvial promedio anual de 10 a 50 mm aprox. Que no llega a recargar el acuífero. Existe alimentación parcial al acuífero por la infiltración del agua del río. La cuenca alta a partir de los 2000 m.s.n.m. a mas denominada también cuenca húmeda presenta
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“Mecánica de Suelos II”
precipitaciones promedio anual de 350 mm aprox. es donde se da la mayor alimentación del acuífero.
4. ANTECEDENTES HISTÓRICOS (1)
Mediante ley Nro 23828, el 09 de Mayo de 1984, se crea en el departamento de Tacna, el Distrito de Alto de la Alianza, cuya capital será el centro poblado la esperanza y redelimitado con Ley Nro 27415 del 02 de febrero del 2001.
La población del distrito tiene sus raíces, en gran parte de la migración del departamento de Puno y de la zona andina de Tacna. El ámbito distrital se encuentra sectorizado por el lugar de origen de la población actual del distrito; por ejemplo, el sector de Eloy G. Ureta y la Esperanza por personas provenientes de departamentos sureños (Moquegua, Arequipa y Cusco) y de distritos como Sama, Ite, Locumba y las provincias de Tarata: San Martín y Alto de la Alianza por Tarateños, Tarucacheños, Candaraveños y de otros distritos del interior del departamento y de los departamentos fronterizos, como puno en su mayor parte; el Cono Norte por habitantes provenientes de la región Puno, el Sector 5 por población llegada de la provincia de Candarave, Tarata y de otros lugares del pías.
La identidad de la población se pone de manifiesto a través de sus diversas costumbres y tradiciones traídas y conservadas de su lugar de origen. En el Distrito estas costumbres se viven con mayor ímpetu en las celebraciones de los carnavales, a partir del año 2003 el Municipio Distrital lo celebra con la Entrada de Carnaval “La Gran Nueva Alianza” de igual forma las festividades del “Nuevo Año Ayamara” (Machak Mara) y “Fiesta de las Cruces” en el mes de Mayo, "Santísima Virgen de Copacabana" (patrona del distrito) en el mes de agosto.
La actividad principal del poblador alto aliancista en los últimos años ha sido brindar servicios del comercio, transporte, restaurantes, hotelería, artesanía y otros servicios de mando medio. Siendo la principal ocupación del trabajador altoaliancista, independiente.
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“Mecánica de Suelos II”
5. ANTECEDENTES DE LA ZONA DE ESTUDIO
El terreno ateriormente se clasifica como un area netamente de cultivo, ya actualmente es una zona urbana y comercial en la que se puede encontrar variedades de estudio.
6. NORMATIVIDAD
E-030 : Diseño Sismorresistente.
E-050 : Suelos y Cimentaciones
7. FISIOGRAFÍA
El distrito de Alto de la Alianza posee características morfológicas de la región Yunga que va desde los 500m. Hasta los 2300 m.s.n.m.
8. TOPOGRAFÍA
La zona es de topografía suave. Se observan cerros que están sobre los 1,500m. de altitud; asimismo, vestigios de meteorización y erosión, generalmente de las rocas de origen debido a la erosion de las mismas rocas en la zona de estudio como lentes de estratos. Que han sido depositadas como material de pie de monte y de terrazas fluviales. En cuanto al terreno de estudio este presenta una pendiente variable ascendente considerable de sur a norte que oscila en 1.3% a 2.2%.
(·) Documento extraído del “SENAMHI”. (-) Documento extraído de “http://www.senamhi.gob.pe/pdf/region/tacna.pdf”(1) Datos brindados por la Municipalidad distrital de Alto de la Alianza
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GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO
“Mecánica de Suelos II”
1. GEOLOGIA GENERAL (*)
Se considera que durante casi todo el Mesozoico la zona habría constituido parte del geosinclinal andino; que por ese entonces era un fondo marino, en el que se acumulaban gruesas capas de sedimentos intercalados con emisiones volcánicas submarinas. El inicio de la orogenia andina, a finales del Cretácico, eleva a posiciones continentales los volúmenes volcánicos sedimentarios mesozoicos.
La cuenca baja de los ríos que cruzan el área, está asentada sobre rocas de origen ígneo y sedimentario, cuyas edades corresponden al Jurásico y Cretáceo Inferior. En este periodo de tiempo ocurrieron intensas actividades volcánicas, con levantamientos y hundimientos sucesivos del nivel del mar, dando lugar a la deposición de cuerpos lávicos con intercalaciones de lutitas
GEOLOGIA Y SISMICIDAD
DEL AREA EN ESTUDIO
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“Mecánica de Suelos II”
y calizas; producto de dicha actividad resultaron las formaciones Moquegua, Huaylillas, entre otros. El Pleistoceno está constituido por 500 m de espesor de cascajos, arenas y arcillas, los cuales a veces se encuentran entre mezclados, los regímenes de sedimentación han sido diversos, alternándose en ellos los del tipo turbulento con el laminar. Pero en el Holoceno impera la sedimentación arcillosa. Las arcillas cubren los cascajos y permiten que prosperen los campos agrícolas. En el cuaternario mas reciente hubo desequilibrios en el litoral es por esto que encontramos depósitos arenosos, limosos hasta aglomerados aluviónicos a cientos de metros sobre el nivel del mar. Todos estos materiales pertenecen a las descargas de los diferentes ríos y quebradas.
En el cuaternario se produjeron ligeros desplomes, hundimientos y levantamientos en el litoral, el acabado del perfil de la costa adquiere una configuración definitiva, concluyendo estos levantamientos con las formaciones de diferentes terrazas costaneras marinas escalonadas, las cuales así quedan constituidas las pampas, tablazos, las playas, los acantilados y la morfología definitiva del litoral. La litología representativa, está conformada por un estrato geológico compuesto por material piroclástico redepositado de Arenas Limosas con finos No plásticos y tobas volcánicas (Ceniza Volcánica) finos no plásticos en estado medianamente compacto hasta la profundidad estudiada (2.50 m.),
En la Zona de estudio encuentran bien expuestos los sedimentos de la formación Huaylillas apreciándose en toda la zona, los depósitos del Qr.-fluvial aluvional, son secuencias producto de la erosión y posterior sedimentación de los restos de la formación Huaylillas los cuales estratigráficamente están compuestos de una secuencia de areniscas arcósicas a tufáceas de color marrón claro a gris los cuales alternan en forma casi irregular con areniscas arcillosas y arcillas grises a rojizas estas areniscas son de grano fino a medio no plásticos, como la que se puede apreciar en el corte de las tres calicatas realizadas.
GEOMORFOLOGIA
En toda la zona de estudio está compuesta de planicies y pequeñas desniveles, donde se han depositado arenas limosas con presencia de material inorgánico. La forma es regular en toda la zona.
2. FORMACIONES GEOLOGICAS.
Se denomina formaciones geológicas a las capas de diverso espesor, extensión y ubicación, que se han constituido por la acumulaci6n de material volcánico, por la deposici6n de sedimentos, por acción de los procesos de erosión, conducidos generalmente hasta los fondos marinos. Estas capas de rocas volcánicas y sedimentarias corresponden a diferentes eras geológicas. En nuestra región la mayoría de las formaciones geológicas sedimentarias corresponde a la Era Mesozoica y fueron parte del Geosinclinal Andino;
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“Mecánica de Suelos II”
mientras que la formación volcánica en la región andina se constituyó desde fines del Mesozoico y durante la Era Cenozoica. Dando lugar al macizo cordillerano. Es importante destacar la presencia de la única formación sedimentaria de carácter continental o Formación Moquegua del Terciario Superior, que es una evidencia de un periodo de intensas lluvias en la zona sur del Perú. Estas capas o formaciones constituyen la columna geol6gica estructural de la corteza terrestre de nuestra región. Han sido plegadas y levantadas. Afloran por acción de los movimientos orogénicos y epirogénicos, procesos endógenos que evidencian la fuerza y actividad interna de la tierra y que han constituido los pliegues, fallas, horst y fosas tectónicas, emplazadas en las diversas formaciones. Muchos de estos hechos geológicos son visibles en las paredes o laderas de las quebradas o en los pisos costeños o interandinos. Mas aun hay otros hechos que han quedado cubiertos por los depósitos aluviales, morrenicos y fluvioglaciares del Cuaternario. AI respecto los estudiosos de la materia destacan las siguientes formaciones:
3. COMPLEJO BASAL DE LA COSTA.
(Era Precámbrica). - Composición: Compuesta de gneis, rocas metamórficas, que son las mas antiguas de la región y se colocan en la base de la columna estratigráfica. EI gneis es un ortogénesis granítico 0 granodiorítico macizo de grano medio a grueso y de un color claro. Las laminaciones tienen un ancho de 1-5 mm. y están compuestos de horblenda con mica, feldespatos y cuarzo. Se encuentra también pequeños diques de pegmatita que varia en su composición entre pegmatita típica compuesta de ortosa muscovita y cuarzo, y una roca que consiste completamente en cristales grandes de anfíbol (esquisto 0 anfibolita). Ubicación y extensión: Se ubica en la provincia de Tarata, y aflora a modo de una faja angosta de 12 Km de largo por 1 de ancho, cerca al Kilometro 60 del antiguo trazo de la carretera Tacna-Tarata, en la quebrada tributaria de la Quebrada de Chero por el lado Este, a la altura de Huacano Grande. Edad y correlación: Este gneis se puede correlacionar con los gneis del Precambriano que se encuentran en la costa entre Atico y Mollendo, llamado también Complejo Basal de la Costa (Bellido y Narvaez 1961). Se puede relacionar también con la Cordillera de la Costa o Arco Insular Precambriano. Medioambiente deposicional: Los gneis del Complejo Basal de Costa, los mas antiguos de la evolución geológica de la región y de la Tierra, pertenecen a la faja angosta que a modo de Arco Insular 0 Cordillera de la costa, se ubicaba a cientos de Km hacia el Oeste, separados por un mar interior, de los Escudos o Cratones Guyano, Brasilero, Patagonico conformantes de la Pangea, en la era Precambrica. FORMACION MACHAN\.
(Triásico Superior). Composición: Unidad estratigráfica de rocas sedimentarias marinas, constituida de areniscas calcareas de color marrón amarillento, de conglomerados finos de color marrón y lutitas negras en capas delgadas. Ubicación y extensión: Los afloramientos están distribuidos a ambos lados de la Quebrada Chero, formando parte del Cerro Machani en donde su afloramiento es mayor, cerros Chinchillan y Huacano, en el área espacial donde también afloran los gneis del Complejo Basal de la Costa. Edad y correlación: La Formación Machani superyace al gneis pre-cambriano y subyace a los
Volcanico Junerata. Aun no hay evidencias sobre la edad de la Formación. Los únicos restos son fragmentos de una Ostrea no diagnostica que indica una edad postpaleozoica y algunos restos de plantas no identificables. Esto hace
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“Mecánica de Suelos II”
que se ubique en el Triásico. Medioambiente deposicional: Las areniscas y conglomerados indican una depQsicion por corrientes moderadas 0 fuertes; la presencia de restos organicos marinos y terrestres, hacen pensar que se trata de un ambiente variable entre continental y neritico.
4. FORMACION JUNERATA.
(Triasico Superior). Composici6n: Secuencia de derrames volcanicos ácidos de color claro en la que se distinguen pequeños cristales de cuarzo dentro de una matriz feldespatica, así como bancos gruesos de andesitas de color gris verdoso y rojizo. Ubicación y extensión: Tiene su mejor afloramiento al Este de Palca, en el Cerro Junerata, con un grosor aproximado de 1500 m. Es una faja larga entre Vilavilani por el extreme Sur y los alrededores de Palquilla por el extreme Norte, de 25 km. aproximadamente. Se presenta como bancos de andesita porfiritica. Edad y correlacion: Superyace a la Formaci6n Machani, y yace’debajo de las calizas de la Formaci6n Pelado. Se supone representan una parte del Hettangiano y posiblemente una parte del Triasico Superior. Medioambiente deposicional: Es posible que la Formaci6n Volcanico Junerata haya sido islas volcanicas dentro del Geosinclinal, puesto que se sabe que la mayor parte de la regi6n andina estuvo sumergida durante el Triasico Superior y el Liasico Inferior.
5. SISMICIDAD (*)
El Perú está ubicado en una de las zonas de las áreas de actividad sísmica más activas del mundo, formando parte del cinturón circumpacífico. El registro de movimientos sísmicos en el Perú es impresionante, tanto por la dimensión de los eventos que han ocurrido como por el período del registro que comprende más de 400 años. La alta actividad sísmica está relacionada a los rasgos tectónicos de la región occidental de Sudamérica, tales como la Cordillera de los Andes y la fosa oceánica Perú– Chile, como consecuencia de la interacción de dos placas convergentes cuyo efecto es el proceso orogénico contemporáneo constituido por los Andes.
Dentro del territorio peruano se ha establecido diversas zonas sísmicas, las cuales presentan diferentes características de acuerdo a la mayor o menor presencia de los sismos. Según el mapa de zonificación sísmica, y de acuerdo a las Normas Sismo - Resistente E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones, a la localidad de Tacna le corresponde una Sismicidad alta de intensidad media mayor de IX en la Escala Mercalli modificado. El terremoto de Arequipa del 23 de Junio del 2001 (Mw=8,4), de origen tectónico, ocurrió a 82 Km. al NWde la localidad de Ocoña en el departamento de Arequipa. La estación MOQ, la más cercana al epicentro del terremoto de Arequipa (329 Km.), registró aceleraciones máximas del orden de 295 cm/seg2 en la componente E-W. Esta
estación MOQ se encuentra ubicada en la ciudad de Moquegua. De acuerdo al estudio de microzonificación sísmica efectuado por convenio CISMID-UNI-CONCYTEC, para la ciudad de Tacna para un periodo exposición sísmica de 50 años se espera una aceleración pico de 0,41 g.
Coeficiente sísmico
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“Mecánica de Suelos II”
De acuerdo al registro de aceleraciones del sismo de Tacna, donde se observó que la aceleración pico fue de 0,41 g. Lo que significa que el coeficiente sísmico varía entre 0,136 g y 0,205 g. De esta manera, el valor adoptado del coeficiente sísmico es de 0,2 g.
Consideraciones sísmicas
De acuerdo a la antecedentes sísmicos estudiados por el Dr. E. Silgado (1973) la zona explorada, la cual evidencia estar ubicada en una zona de alta sismicidad. El suelo donde se desplantará la estructura del proyecto, podría ser considerado dentro del grupo de los suelos flexibles y según el Reglamento Nacional de Construcciones, se clasifican como suelo de perfil tipo S3, con TPI=0,9 y de acuerdo a la distribución espacial de sismicidad se encuentra la ciudad de Tacna se encuentra ubicada en la zona 3, de alta sismicidad.
6. SUELOS
El distrito “Alto de la Alianza” tiene una extensión de 477,46 Hectáreas de territorio, se precia una gran área de tierras eriazas con pendiente pronunciada y que por falta de tratamiento de arborización se convierten en zonas de erosión: Cerro entierro. El distrito presenta un suelo tipo desierto-desecado, perárido, zona geográfica: costa media. Los suelos del área en estudio está constituido por materiales consistentes predominantemente del tipo SM (Arena limosa con finos no plásticos, con un contenido de humedad natural de 0,84% un LL de 32,32%, una cohesión de 0,50kg/cm2, un Angulo de de fricción de 26,8 y una densidad relativa de 36%, identificándose como un suelo muy suelto). Este suelo está constituido por arenas limosas color marrón claro y arenas limosas color blanco (ceniza volcánica) con finos no plásticos Los suelos del área en estudio está constituido por materiales consistentes predominantemente del tipo SM (Arena limosa con finos no plásticos). Este suelo está constituido por arenas limosas color marrón claro y arenas limosas color blanco (ceniza volcánica) con finos no plásticos.
Los suelos analizados se encuentran en un estado semicompacto, a compacto partir de 2,00 m. la litología es uniforme hasta la profundidad estudiada, son suelos de baja resistencia y compresibles.
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“Mecánica de Suelos II”
7. MOVIMIENTOS SISMICOS NOTABLES EN TACNA
Sismo del 24 de noviembre de 1604 con intensidad de VII en Arequipa,
Arica, Tacna y Moquegua
Sismo del 18 de septiembre de 1863 con intensidad de VII en Tacna
Sismo del 13 de agosto de 1868 con intensidad X en Arica y IX en
Arequipa, Tacna, y Moquegua.
Sismo del 4 de mayo de 1906 con intensidad de VII en Tacna y VI en
Arica.
Sismo del 16 de junio de 1908 con intensidad de VII en Tacna y Arica.
Sismo del 4 de diciembre de 1934 con intensidad de VI en Tacna y
Arica.
Sismo del 11 de mayo de 1948 con intensidad VI de Arequipa y Tacna.
Sismo del 3 de octubre de 1951 con intensidad VII en Tacna.
Sismo del 15 de enero 1958 con intensidad de VII en Arequipa.
Sismo del 8 de agosto de 1987 con intensidad VI en Tacna y VII en
Arica.
Sismo del 23 de junio del 2001 con intensidad VI en Tacna, VII en
Moquegua, VI en Arequipa.
Sismo del 13 de julio del 2005 con intensidad IV en Tacna.
Sismo del 17 de Octubre del 2005 con intensidad IV en Tacna.
Sismo de Pisco – Ica del 15 de Agosto del 2007
Sismo centro Sur de Chile del 27 de Febrero del 2010
Sismo del 12 de Julio del 2010 con intensidad II en Ilabaya, Moquegua,
Tacna
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DESCRIPCION PRELIMINAR
“Mecánica de Suelos II”
(*)http://www.igp.gob.pe/sismologia/sismo/IGPSIS/sis_sens.htm
1. PROSPECCIÓN DE CAMPO
Siendo el día jueves 15 de noviembre del presente se comenzó con la preparación del terreno para proceder con la excavación, habiéndose ya
DESCRIPCION PRELIMINAR
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“Mecánica de Suelos II”
coordinado con días de anticipación, con la Directora de la I.E. Rosa Virginia.
2. DESCRIPCIÓN Y CONSIDERACIONES DURANTE LA EXCAVACIÓN
La realización de las calicatas comenzó el día jueves 15 de noviembre del presente año, iniciando su ejecución a horas 8:00 a.m. exactamente.
Se desarrollo dos calicatas: Calicata I de 1.50mx2.00m en ancho y largo con una profundidad de 3.00m; Calicata II de 1.50mx2.00m en ancho y largo y 3.00m de profundidad. Contando cada una de ellas con escalones de 0.50m aproximadamente en contrapasos, y pasos de 0.50m a 0.55m para la seguridad de nosotros mismos, así como para su fácil acceso en la realización de ensayos in situ.
En la calicata I y II se encontró 1 estrato, clasificada a simple criterio gracias a los conocimientos del curso Suelos I, como arena limosa.
Es importante mencionar que para poder realizar un correcto Estudio de Suelos en el Distrito de Alto de la Alianza elaboramos una “Cartilla de Seguridad” y de “Herramientas para la Excavación”; pues de ahí partimos con la responsabilidad y seguridad que todo ingeniero civil debe demostrar en cualquier tipo de trabajo que desarrolle.
3. HERRAMIENTAS Y MATERIALES UTILIZADOS
3 Picos 3 Palas 1 Barreta 1 Rastrillo 2 Sogas de 5m. cada una 2 baldes Alambres Sacos Agua Cada integrante del grupo estuvo correctamente vestido con los
implementos de seguridad necesarios para una excavación. (Cascos, guantes, chalecos, gafas, mascarillas, zapatos.)
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“Mecánica de Suelos II”
4. EXCAVACION DE CALICATAS
1era CALICATA
La 1era calicata tiene como dimensiones de 1.50mx3.0m y 3m de profundidad, empezando a escavar aproximadamente a las 4 am, encontrando en ella dos estratos:
PROF.(m.)
ESQUEMA CARACTERÍSTICAS
1er estrato
-1.0m
El primer estrato contiene tierra de chacra.
Tiene una compacidad medianamente suelta.
Presenta un color café claro.
No tiene presencia de raíces ya que esa zona no se ha cultivado aun.
2doestrato
-3m
Un 60% de arena gruesa, granito.
Cuenta con una compacidad medianamente compacta.
Presenta coloraciones entre plomo claro y beige.
Encontramos un lente de 0.20m de arena.
Se encontró también bolonería en un 10%.
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“Mecánica de Suelos II”
2da CALICATA
La 2da calicata tiene las dimensiones de 1.5x2m y una profundidad de 3m, encontrando 1 solo estrato:
PROF.(m.)
ESQUEMA CARACTERÍSTICAS
1er estrato
-1.1m
El primer estrato contiene tierra de chacra.
Tiene una compacidad medianamente suelta.
Presenta un color café claro. No tiene presencia de raíces
ya que esa zona no se ha cultivado aun.
2doestrato
-3m
Un 60% de arena gruesa, granito.
Cuenta con una compacidad medianamente compacta.
Presenta coloraciones entre plomo claro y beige.
Encontramos un lente de 0.20m de arena.
Se encontró también bolonería en un 10%.
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“Mecánica de Suelos II”
5. CONCLUSIONES
El trabajo realizado en equipo fue necesario para la excavación de las calicatas ya que no de ser así no se hubiera podido culminar con la excavación.
La compacidad del suelo fue aumentando a medida que profundizábamos la excavación de las calicatas, debido a procesos naturales respectivos de la zona en estudio.
Concluimos que es un terreno aluvial, pues la formación de los estratos viene del rió aledaño; que iba arrastrando, tierra, arena y rocas; en épocas anteriores.
En la primera calicata, el primer estrato se debe a que ya desde tiempos anteriores el lugar era zona de cultivo, debido a esto; es que se encuentra limo.
En la primera calicata encontramos un lente de arena de aproximadamente de 0.20m
6. RECOMENDACIONES
Ubicar los lugares específicos de excavación en zonas menos propensas para accidentes y poder realizar un mejor trabajo. Y sobre todo deben de ser de buena calidad.
Por precaución se recomienda que los alumnos encargados del proceso de extracción de material deba tener todos los implementos de seguridad.
Dependiendo del uso al cual se va a destinar el uso del terreno, tratar de abarcar todo este terreno en la distribución de las calicatas, ubicándolas en zonas estratégicas.
También se debe anotar cualquier material que se encontró en el proceso de excavación de la calicata, pues esto nos ayudaría a determinar si el terreno está compuesto por estratos o es relleno, o contiene alguna roca volcánica.
Contar con todo el material para recolectar muestras alteradas e inalteradas.
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DETERMINACION DE LA DENSIDAD IN SITU
“Mecánica de Suelos II”
1. OBJETIVO
Determinar mediante el ensayo de Densidad In situ la densidad húmeda de cada estrato encontrados en las calicatas.
DENSIDAD IN SITU
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“Mecánica de Suelos II”
2. EQUIPO
Cono de Arena
Base porta cono
Arena normalizada
Balanza de masa 15 Kg. como mínimo
Tamices Nro. 10 y 20
Envase (recipiente con tapa)
Accesorios (picota, cincel, combo, brocha, etc.)
Bolsas herméticas
Materiales usados en el Campo:
|
3. PROCEDIMIENTO EN EL CAMPO
Método del Cono de Densidad
a. Se debe pesar el cono con la arena antes de cada ensayo de densidad.
b. Limpiar la superficie de ensayo y colocar la base metálica en una posición horizontal y firme.
c. Excavar dentro de la placa a una profundidad de 10cm a 15cm, cuidando de no perder el material húmedo.
d. Extraer la muestra con cuidado sin perderla y colocarlo en una bolsa para su posterior pesado.
23
“Mecánica de Suelos II”
e. Luego colocar el cono de densidad en la base metálica y abrir la válvula, hasta que la arena deje de caer.
f. Pesar el cono de densidad, y luego hacer los cálculos respectivos.
24
“Mecánica de Suelos II”
1. CALCULOS:
DENSIDAD DE LA MASA
Dm=W m
Vm
Dm : Densidad de la masa
W m : Peso de la masa
Vm : Volumen de la masa
PESO DE LA ARENA EN EL HOYO:
W ah=W (a+f )−W (aqqf )−W ae
W ah : Peso de la arena en el hoyo.
W (a+f ): Peso de la arena + frasco.
W (aqqf ): Peso de la arena que queda en el frasco.
W ae: Peso de la arena en el embudo.
VOLUMEN DEL HOYO:
V h : Volumen del hoyo.
W ah : Peso de la arena en el hoyo.
Da : Densidad de la arena.
25
V h=W ah
Da
“Mecánica de Suelos II”
DENSIDAD HUMEDA:
Dh : Volumen del hoyo.
W mhn: Peso de la muestra húmeda neta.
V h : Densidad de la arena.
26
Dh=Wmhn
V h
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
Densidad In situMUESTRA UND CALICATA 01
Estrato IFecha 15/11/2010
PROFUNDIDAD DEL HOYO cm 11.5
A Peso de arena + Cono de densidad gr 7000
B Peso de la arena remanente + Cono de densidad
gr 1720
C Peso de la arena empleada (A-B) gr 5280
D Peso de la arena en el cono gr 1810
E Peso de la arena en el hoyo (C-D) gr 3574
F Densidad de la arena gr/cc 1.55
G Volumen del hoyo (E/F) cc 2305.81
H Peso de la muestra extraída + bolsa gr 4005
I Peso de la bolsa gr 5.4
J Peso muestra extraída del hoyo (H-I) gr 3999.6
K Densidad Húmeda IN SITU (J/G) gr/cc 1.73
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
27
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
Densidad In situMUESTRA UND CALICATA 02
Estrato IFecha 15/11/2010
PROFUNDIDAD DEL HOYO cm
A Peso de arena + Cono de densidad gr 6995
B Peso de la arena remanente + Cono de densidad
gr 2040
C Peso de la arena empleada (A-B) gr 4955
D Peso de la arena en el cono gr 1810
E Peso de la arena en el hoyo (C-D) gr 3145
F Densidad de la arena gr/cc 1.55
G Volumen del hoyo (E/F) cc 2029.03
H Peso de la muestra extraída + bolsa gr 3235
I Peso de la bolsa gr 5.4
J Peso muestra extraída del hoyo (H-I) gr 3229.6
K Densidad Húmeda IN SITU (J/G) gr/cc 1.59
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA
SUPERVISIÓN
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
28
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
GRAFICA POR EL METODO DEL CONO DE DENSIDAD
DENSIDAD METODO DEL CONO DE DENSIDAD
Calicata I gr/cc 1.73Calicata II gr/cc 1.59
Calicata I
Calicata II
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
1.75
1.73
1.59
Grafica de Densidad In Situ
Dens
idad
In S
itu (g
r/cc
)
29
“Mecánica de Suelos II”
4. CONCLUSIONES
Según los datos obtenidos en campo:
CALICATA I
Estrato 1, La densidad es de 1.73 gr/cc, característica de un suelo limoso, con mediano grado de compacidad.
CALICATA II
Estrato 1, la densidad es de 1.59 gr/cc, menor que la densidad in situ de la calicata 1 debido a que esta poseía diferente contenido de humedad por tanto diferente compacidad.
La densidad de cada estrato varía según su composición, si se tiene grava, arena limo o arcilla.
La densidad encontrada en el estrato 01 de la calicata I, nos demuestra que es una zona de riesgo en caso de ocurrir un sismo por tener presencia de limos que seden fácilmente al terreno.
Entre el primer y el segundo estrato, se encontró una lámina de 20cm aproximadamente que aparecía la cual tiene una densidad de 1.35 gr/cc.
Otra característica que observamos fue la fricción, al hallar gran cantidad de grava y bolonería en el estrato de la 2da calicata.
5. RECOMENDACIONES
Antes de empezar los ensayos de Densidad In situ, se debe normalizar la arena puesto que al trabajar dicho ensayo; podría variar los resultados.
Al verter el cono de densidad, dejar caer la arena por peso propio, puesto que si hay fuerzas externas puede que se reduzca los espacios vacíos en el hoyo, dando como resultado una densidad que no exista.
No mezclar la arena normalizada con el estrato, al momento de sacar la arena en el hoyo.
Para tener mayor facilidad en hacer los ensayos de densidad es recomendable hacer graderías en la calicata por cada estrato.
No olvidarse de cumplir con todos los requisitos presentados en la cartilla de seguridad y las herramientas a usar.
30
DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
“Mecánica de Suelos II”
1. OBJETIVO GENERAL
Determinar el contenido de humedad, obteniendo un porcentaje promedio (%) de las dos muestras trabajadas por cada estrato de las calicatas I y II.
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aprender a calcular el contenido de humedad; mediante la fórmula dada. Deducir la existencia del nivel freático. Evaluar las propiedades del suelo en base al contenido de humedad.
3. MATERIALES Y EQUIPO
HORNO DE SECADO.- Termostáticamente controlado, de preferencia uno del tipo tiro forzado, capaz de contener una temperatura de 110º C.
DETERMINACION DEL CONTENIDO
DE HUMEDAD
31
“Mecánica de Suelos II”
RECIPIENTES (ENUMERADOS).- Fabricados de material resistente a la corrosión y al cambio de peso cuando está sometido a enfriamiento o calentamiento continuo.
BALANZA.- De capacidad conveniente y con las siguientes aproximaciones: 0.01 gr. para muestras más o menos de 200 gr. y 0.1 gr. para muestras de más de 200 gr.
OTROS UTENSILIOS.- Se requiere el uso de guantes, tenazas o un sujetador apropiado para mover y manipular los recipientes calientes después que se haya secado.
4. PROCEDIMIENTO
a. Pesar las taras las cuales se utilizarán en el ensayo; apuntaremos dichos pesos que señalen la balanza.
b. Pesar cada muestra depositada en sus respectivas taras (recipientes) para ello identificaremos los estratos para un mejor control, apuntaremos los pesos brindados por la balanza en el formato de registro.
c. Colocaremos dos muestras con el recipiente por cada estrato, en el horno a una temperatura de 105º a 110º C, por espacio de 24 horas.
d. Pasado el tiempo determinado, procederemos a extraer los recipientes y Pesaremos dichas taras (enfriadas), apuntando los resultados.
5. CÁLCULO
La humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partículas sólidas. El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno.
32
“Mecánica de Suelos II”
33
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAHOJA DE CÁLCULO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Docente: Ing. Carmen Ortiz SalasCurso: Mecánica de Suelos IILugar: CPM Leoncio Prado.
IEI “Rosa Virginia Pelletier”
El procedimiento de cálculo de la humedad es determinado por la siguiente fórmula:
W ( % )=W w
W s
×100
Donde: Ww = Peso del Agua Ws = Peso de la Muestra Seca W(%)= Porcentaje de Humedad
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
CONTENIDO DE HUMEDAD
Calicata - IESTRATO 01 – Arena limosa
ENSAYO 01 UNIDADES RESULTADOS
Peso del recipiente gr. 108.8
Peso de la Muestra Húmeda + Recipiente
gr. 500.1
Peso de la Muestra Seca + Recipiente gr. 476.0
Peso del Agua gr. 24.1
Peso de la Muestra Seca Neta gr. 367.2
Porcentaje de Humedad % 6.56
ENSAYO 02 UNIDADES RESULTADOS
Peso del recipiente gr. 135.4
Peso de la Muestra Húmeda + Recipiente
gr. 550.6
Peso de la Muestra Seca + Recipiente gr. 525.0
Peso del Agua gr. 25.6
Peso de la Muestra Seca Neta gr. 389.6
Porcentaje de Humedad % 6.57
ENSAYO RESULTADOS (%)
PROMEDIO
ENSAYO 01 6.566.565
ENSAYO 02 6.57
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA
SUPERVISIÓN
34
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
CONTENIDO DE HUMEDAD
Calicata - IIESTRATO 01 – Arena limosa
ENSAYO 01 UNIDADES RESULTADOS
Peso del recipiente gr. 86.3
Peso de la Muestra Húmeda + Recipiente
gr. 487
Peso de la Muestra Seca + Recipiente gr. 467.6
Peso del Agua gr. 19.4
Peso de la Muestra Seca Neta gr. 381.3
Porcentaje de Humedad % 5.09
ENSAYO 02 UNIDADES RESULTADOS
Peso del recipiente gr. 140.2
Peso de la Muestra Húmeda + Recipiente
gr. 540.7
Peso de la Muestra Seca + Recipiente gr. 521.8
Peso del Agua gr. 18.9
Peso de la Muestra Seca Neta gr. 381.6
Porcentaje de Humedad % 4.95
RESULTADOS (%)
PROMEDIO
ENSAYO 01 5.095.02
ENSAYO 02 4.95
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA
SUPERVISIÓN
35
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
GRAFICO DE CONTENIDO DE HUMEDADCALICATA - I
Ensayo 015.00
5.20
5.40
5.60
5.80
6.00
6.20
6.40
6.60
6.56
GRAFICO DE CONTENIDO DE HUMEDAD
% H
UMED
AD
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA
SUPERVISIÓN
36
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
GRAFICO DE CONTENIDO DE HUMEDAD
CALICATA II
Ensayo 014.00
4.20
4.40
4.60
4.80
5.00
5.20
5.09
GRAFICO DE CONTENIDO DE HUMEDAD
% H
UMED
AD
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
37
“Mecánica de Suelos II”
6. CONCLUSIONES
La norma aplicable que rige el desarrollo del ensayo de contenido de
humedad, según NORMA TECNICA E -050 (SUELOS Y CIMENTACIONES), es
la NTP339.127 del (ASTMD D2216).
El contenido de agua del suelo debe estar inalterado, y debe de
transportarse al laboratorio en una sellada.
En terrenos que presentan alto contenido de humedad, se puede
presentar el fenómeno de LICUACION. Los resultados obtenidos de
nuestro suelos, nos indica que no es un suelos que presenta este
fenómeno.
Según la norma E-050, nos muestra que a mayor profundidad existe
mayor contenido de agua, es decir contenido de humedad.
En la calicata I se tuvo un promedio de porcentaje de humedad de 6.56%
En la calicata II se tuvo un promedio de porcentaje de humedad de 5.02%
7. RECOMENDACIONES
Las muestras extraídas estarán depositadas y protegidas en bolsas especiales para que no pierdan su humedad.
Evitar el riego de las calicatas ya que afectaría en los resultados del contenido de humedad de los distintos estratos.
Para el desarrollo adecuado del ensayo del contenido de humedad debe presentarse dos procesos para que de este modo el grado de error se vea reducido al mínimo.
El ensayo debe realizarse el mismo día de extracción de las muestras, para no alterar los resultados y tener mayor precisión de estos.
Si el ensayo no se realiza el mismo día de la extracción, las muestras deben de ser protegidas ante cualquier fenómeno físico o químico.
Se debe mantener las muestras de los estratos en el horno a 24 horas para obtener un resultado más exacto de la cantidad de agua que contenga cada muestra.
Las muestras sacadas del horno deberán ser pesadas previo enfriamiento, sin dejar que enfrié a tal punto que empiece a absorber humedad de la atmósfera ya que este ocasionaría la alteración del peso de la muestra seca.
38
“Mecánica de Suelos II”
Las muestras deberán ser descartadas; ya que no se emplearán posteriormente.
39
DETERMINACION DE PROPIEDADES DEL SUELO
“Mecánica de Suelos II”
PESO ESPECÍFICO:
1. OBJETIVOS
Realizar los ensayos tanto con la fiola como el de la probeta; para obtener pesos específicos en promedio para cada estrato por calicata.
Obtener resultados reales conforme al ensayo realizado, para poder calcular la relación de vacíos, porosidad y el grado de saturación.
2.
EQUIPOS
2.1Ensayo para Finos:
El material con el que se trabajo fue el que paso por la malla 4, de las muestras de cada estrato.
Fiola de 500 ml. Balanza Electrónica de precisión de 0.1gr. Cocina Eléctrica Embudo Tamiz Nº 4 Recipientes Pipeta
DETERMINACION DE
PROPIEDADES DEL SUELO
40
“Mecánica de Suelos II”
3. PROCEDIMIENTO:
3.1 Ensayo para Finos:
a. En un recipiente colocamos 300gr a 500gr aproximadamente de la muestra del estrato correspondiente y procedemos a dejar las muestras en el horno.
b. A continuación adherimos el material correspondiente a la fiola con ayuda del embudo y procedemos a pesarla.
c. Después se añade agua hasta que la muestra se sumerja.
d. Luego se calienta la fiola (baño maría) en la cocina eléctrica y cada cierto tiempo retiramos la fiola y la agitamos con una franela para sacar todo el aire existente aún en la muestra y que este pueda ser ocupado por el agua.
e. Una ves realizado este proceso retiramos del todo la fiola y la enfriamos hasta el momento de ser palpable, para que seguidamente le agreguemos agua del mismo recipiente donde fue enfriada hasta la altura del menisco; luego de esto pesamos este nuevo resultado.
f. Posteriormente desechamos la muestra y lavamos la fiola para que finalmente le agreguemos agua nuevamente hasta el menisco y le pesemos de nuevo para así poder trabajar los cálculos por volumen desplazado.
41
“Mecánica de Suelos II”
3. CÁLCULO
42
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
HOJA DE CÁLCULOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA
CIVIL
Docente: Ing. Carmen Ortiz SalasCurso: Mecánica de Suelos IILugar: CPM Leoncio Prado.
IEI “Rosa Virginia Pelletier”
Para el desarrollo de los cálculos de peso específico se debe trabajar en base a la siguiente fórmula
γ s=W s
V sDonde:
Ws = Peso de la muestra secaVs = Volumen de la muestra seca
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO PARA ARENA LIMOSA
CALICATA I ESTRATO 1
MUESTRA 01
DESCRIPCIÓN UNIDADES
RESULTADOS
Peso de la Fiola gr. 163.5
Peso de la Muestra Neta gr. 343.1
Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua
gr. 875.4
Peso de la Fiola + Agua gr. 660.9
Volumen Desplazado cc. 128.6
Peso Específico gr/cc 2.67
MUESTRA 02
DESCRIPCIÓN UNIDADES
RESULTADOS
Peso de la Fiola gr. 159.9
Peso de la Muestra gr. 338.4
Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua
gr. 867.9
Peso de la Fiola + Agua gr. 658.3
Volumen Desplazado gr. 128.8
Peso Específico gr/cc 2.63
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
43
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO PARA FINOS
CALICATA IIESTRATO 1
MUESTRA 01
DESCRIPCIÓN UNIDADES RESULTADOS
Peso de la Fiola gr. 155.0
Peso de la Muestra Neta gr. 400.9
Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua gr. 899
Peso de la Fiola + Agua gr. 653
Volumen Desplazado cc. 154.9
Peso Específico gr/cc 2.59
MUESTRA 02
DESCRIPCIÓN UNIDADES RESULTADOS
Peso de la Fiola gr. 155.1
Peso de la Muestra Neta gr. 396.4
Peso de Fiola + Peso de Muestra + Agua gr. 898.8
Peso de la Fiola + Agua gr. 652.9
Volumen Desplazado cc. 150.5
Peso Específico gr/cc 2.63
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
44
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
RESUMEN DE PESO ESPECÍFICO
CALICATA I
CALICATA I - ARENA LIMOSA
PROMEDIO
Peso Específico gr/cc 2.672.65Peso Específico gr/cc 2.63
CALICATA II
CALICATA II - ARENA
PROMEDIO
Peso Específico gr/cc 2.592.61Peso Específico gr/cc 2.63
.
MECANICA DE SUELOS II
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
45
“Mecánica de Suelos II”
PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO
CALCULOS DE RELACION DE VACIOS, POROSIDAD Y GRADO DE SATURACION
DATOS INICIALESUNIDADE
S
CALICATA Nº 01
CALICATA Nº02
ESTRATO - 1 ESTRATO - 1
Peso de la Muestra gr. 364.4 358.6
Peso de los Sólidos gr. 343.1 338.4
Pesos del Agua gr. 21.3 20.2
Densidad In Situ gr/cc. 1.73 1.59
Peso Especifico de los Sólidos gr/cc. 2.65 2.61
DATOS CALCULADOSUNIDADE
S
CALICATA Nº 01
CALICATA Nº02
ESTRATO - 1 ESTRATO - 1
Volumen de la Muestra cc. 210.64 225.53
Volumen de los Sólidos cc. 129.47 129.65
Volumen de Agua cc. 21.3 20.2
Volumen de Vacio cc. 81.17 95.88
Relación de Vacio - 0.63 0.74
Porosidad % 38.53 42.51
Grado de Saturación % 26.24 21.07
46
“Mecánica de Suelos II”
4. CONCLUSIONES
Se concluye que los ensayos dentro del terreno no son siempre iguales, debido a que cada parte del terreno tiene propiedades distintas y que varia conforme aumenta la distancia entre uno y otro punto localizado para su análisis.
El resultado de peso específico siempre será mayor que el de densidad in situ.
Los resultados que se obtienen nos servirán para definir el cálculo de las dimensiones de las zapatas en una edificación y para saber la capacidad portante del suelo.
Se hallo el peso específico de los sólidos siendo para la primera calicata de 2.65 gr/cc y para la segunda calicata de 2.61 gr/cc respectivamente.
Obtuvimos los siguientes datos de las Propiedades de los Suelos:
DESCRIPCION UNDCALICATA 01
ESTRATO 01Relación de Vacíos (e) -- 0.63
Porosidad (n) -- 38.53%
Grado de Saturación (Gw)
-- 26.24%
DESCRIPCION UNDCALICATA 02
ESTRATO 01Relación de Vacíos (e) -- 0.74
Porosidad (n) -- 42.51%
Grado de Saturación (Gw)
-- 21.07%
47
“Mecánica de Suelos II”
5. RECOMENDACIONES:
Antes de realizar los ensayos de determinación de Peso Especifico se debe identificar cual es el tipo de estrato que está presente, ya que existen diferentes métodos de determinación de dicho ensayo.
Es recomendable que para calcular el peso específico se debe utilizar más de un (01) método para así comprobar la confiabilidad de los resultados obtenidos.
Realizar los cuarteos de una muestra con cuidado, con el fin de que queden distribuidos regularmente las partículas de las muestras a evaluar.
El peso seco de los sólidos finos debe determinarse antes de realizar el ensayo ya que el secado posterior tiende a formar brumos de los que es difícil desalojar el aire atrapado.
Se recomienda que se debe utilizar equipos calibradas para obtener datos confiables en el laboratorio.
Secar la muestra en el horno para mayor precisión en la eliminación del agua presente en los estratos a evaluar.
No someter la fiola a la cocina por de más 10 minutos, por existir peligro de ruptura y por consiguiente desperdicio de muestra. Usar por lo tanto fiolas de PIREX.
48
“Mecánica de Suelos II”
GRANULOMETRIA
49
GRANULOMETRÍA
“Mecánica de Suelos II”
INTRODUCCION
El análisis granulométrico permite conocer la distribución por tamaño de la
fracción de una muestra de suelo menor a 76.2 mm (3”) y en base a ella
se pueden definir a los suelos como bien graduados si contienen una
buena proporción de partículas de todos los tamaños, variando de gruesas
a finas; en este tipo de suelos las partículas finas tienden a encajar entre
las partículas gruesas, con lo que se reduce a un mínimo la cantidad de
huecos. En los suelos uniformes todas las partículas son de
aproximadamente del mismo tamaño.
Los suelos de granulometría discontinua son mezclas de partículas de
tamaño grueso uniforme y partículas finas también de tamaño uniforme,
faltando partículas de tamaño intermedio entre las gruesas y las finas.
Todos los suelos que no están bien graduados, se denominan
genéricamente mal graduados.
El propósito del análisis granulométrico es determinar el tamaño de las
partículas que constituyen un suelo, y fijar.
En porcentaje de su peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños
que el mismo contiene.
El método más usado y más directo para separar un suelo en fracciones
de distinto tamaño consiste en el uso de tamices. Pero como la abertura
de la malla más fina que se fabrica corrientemente es de 0.075 mm
(TAMIZ #200), el análisis granulométrico se restringe a partículas de suelo
mayores de dicho tamaño.
50
“Mecánica de Suelos II”
Para agregados menores a 0.075 mm, puede ser analizada la
distribución por tamaño mediante la sedimentación de dicha fracción en
agua destilada. Este método se conoce como método de Boyoucous o del
HIDRÓMETRO.
Los resultados de este ensayo pueden ser representados gráficamente en
forma de una curva granulométrica semilogarítmica, en la que las abscisas
representan el logaritmo del diámetro de las partículas, y las ordenadas el
porcentaje en peso que pasa por un tamiz determinado, contenido en los
materiales de suelo que se trate.
51
“Mecánica de Suelos II”
ANALISIS GRANULOMETRICO.
Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas
presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su
clasificación.
El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptación
de suelos para ser utilizados en bases o sub - bases de carreteras, presas
de tierra o diques, drenajes, etc. dependen de este análisis.
Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices
normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente.
Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se
utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y
numeración indicado en la siguiente tabla. Para suelos de tamaño inferior,
se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes.
Tamices Aberturas Tamices Aberturas
(4”) 100.0mm (#10) 2.000mm
(2") 50.00mm (#12) 1.680mm
(1,1/2") 38.20mm (#16) 1.190mm
(1") 25.40mm (#20) 0.850mm
(3/4") 19.10mm (#30) 0.590mm
(1/2") 12.70mm (#40) 0.420mm
(3/8") 9.525mm (#50) 0.297mm
(1/4”) 6.300mm (#60) 0.250mm
(#4) 4.760mm (#80) 0.180mm
(#6) 3.360mm (#100) 0.149mm
(#8) 2.380mm (#200) 0.075mm
Tabla de numeración y abertura de tamices.
52
“Mecánica de Suelos II”
METODOS DE ANALISIS GRANULOMETRICO:
Existen diferentes métodos, dependiendo de la mayor proporción de
tamaños que existen en la muestra que se va a analizar.
Para las partículas Gruesas, el procedimiento utilizado es el Método
Mecánico o Granulometría por Tamizado. Pero para las partículas finas, por
dificultarse más el tamizado se utiliza el Método de la Pipeta y el Método
del Hidrómetro, basados en la Ley de Stokes.
GRANULOMETRIA POR TAMIZADO
Es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas de un
suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz
No 200) como limo, Arcilla. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden
decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la
muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos tamaños.
En la siguiente figura se muestran algunas curvas granulométricas.
53
“Mecánica de Suelos II”
A medida simple de la uniformidad de un suelo Allen Hazen propuso
el coeficiente de uniformidad
Cu = D60 / D10
EN DONDE:
D60: Tamaño tal, que el 60 % en peso, del suelo, sea igual o menor.
D10: Llamado por Hazen diámetro efectivo; es el tamaño tal que sea igual o
mayor que el 10 % en peso del suelo.
En realidad la relación es un coeficiente de no uniformidad, pues su valor
numérico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3
se consideran muy uniformes; aun las arenas naturales muy uniformes
rara vez se presentan Cu > 2.
Se define el coeficiente de curvatura del suelo para definir la uniformidad
como:
Como dato complementario, es necesario para definir la uniformidad, se
define el coeficiente de curvatura del suelo con la expresión:
Cc = (D30)2 / D60 * D10
En suelos bien graduados la relación varia de 1 a 3 con amplio margen de
tamaño de partículas y cantidades apreciables de cada tamaño
intermedio.
METODO POR SEDIMENTACION
Se basa en la Ley de Stokes, el cual establece “La velocidad de caída de
una partícula esférica a través de un medio líquido, es función del
diámetro y del peso específico de la partícula”. Desarrollándose así el
Método del Hidrómetro.
METODO DEL HIDROMETRO
Permite determinar el rango de diámetros correspondientes a las partículas
que se sedimentan en un instante dado.
Utiliza la relación entre la velocidad de caída de esferas en un fluido, el
diámetro de la esfera, el peso especifico tanto de la esfera como del fluido y
la viscosidad del fluido .Expresada por Stokes.
54
“Mecánica de Suelos II”
EQUIPOS:
Balanza con sensibilidad de 0.01gr.
Dispersador eléctrico.
Cilindros graduados.
Juego de tamices desde No 10 al No 200.
Vaso Precipitado de 1000ml.
Frasco Lavador de 1000ml.
Disco metálico.
Termómetro.
Agentes dispersante.
PROCEDIMIENTO:
De la muestra a estudiar, se separan 50g. aproximadamente que pasa
malla nº 200, los cuales se ponen en 125 ml. De floculante durante 24
horas. Al final de periodo de suspensión, se dispersa la solución
traspasándola a un recipiente adecuado y llevándola a agitación con ayuda
de una batidora.
Inmediatamente después del proceso de dispersión, transfiera la
suspensión a la jarra sedimentadora y adicione agua hasta completar 1
litro. Paralelamente se debe haber preparado en otra jarra sedimentadora,
un litro de solución con la misma cantidad de floculante (125ml).
Con ayuda de un tapón, se agita la solución por espacio de
aproximadamente 1 minuto, al cabo del cual se descarga la jarra sobre
una superficie adecuada.
Inmediatamente se introduce el hidrómetro dentro de la solución que
contiene la muestra de estudio ,y se empieza a tomar lectura con
intervalos de tiempos definidos: 30”,1,2,4,15,30,60 min. , 2,4,8,16,24
horas . Entre lectura y lectura se saca lentamente el densímetro de la
suspensión, además se verifican permanentemente los valores de
temperatura y corrección de ceros.
METODO GRANULOMETRICO
55
“Mecánica de Suelos II”
EQUIPOS Y MATERIALES:
Los equipos y herramientas a utilizar son los
siguientes:
Tamices ( ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, N° 4, N°8, N°
10, N° 16, N° 20, N° 30, N° 40, N° 50, N°
60, N° 80,N°100, N°200 y fondo )
Balanza electrónica.
Cocina eléctrica.
Brochas de cerda.
Lavatorio
Cubetas
Taras
Espátula
PROCEDIMIENTO REALIZADO EN LABORATORIO:
El procedimiento a seguir para el desarrollo del ensayo de granulometría es
el siguiente:
1. Muestra original de suelo conteniendo partículas de varios tamaños.
Muestra representativa de 900 a 800gr
2. Esta muestra se secó con la cocina y se determina su peso seco de la
muestra seca antes del lavado.
3. Se procede al lavado de la muestra seca para eliminar el material fino
(limo), material pasante de la malla # 200.
4. Secar la muestra lavada, mediante la cocina, esperar que enfrié y
pesarla.
5. Luego Tomar la muestra representativa después del lavado-secado y
proceder al tamizado del suelo pasando el material por las mallas desde
el tamiz de 3” hasta el tamiz N° 200.
6. Después de haber sido tamizada la muestra, obtener los pesos retenidos
en cada uno de los tamices.
CALCULOS:
56
“Mecánica de Suelos II”
De acuerdo a los valores de los pesos retenidos en cada tamiz,
registrados en la hoja de cálculos:
%Ret= WR / Wt* 100 (% )
EN DONDE:
WR = peso retenido en cada tamiz (grs.).
Wt = peso total de la muestra seca (grs.).
% Re = porcentaje retenido en mallas (% RM).
Los porcentajes retenidos acumulados, son la suma acumulativa de
los porcentajes retenidos en las mallas.
El porcentaje que pasa, se obtienen restando a 100 % el porcentaje retenido
acumulado en las mallas.
El porcentaje de pérdida (%P) para cada fracción de material, se obtiene
mediante la siguiente expresión:
%P = (M1 - M2) / M1 * 100 (%)
EN DONDE:
M1 = peso del material (grava o arena) a ensayar (grs.).
M2 = sumatoria de pesos retenidos (grs.).
Al graficar la curva granulométrica, considerar la ordenada de porcentaje
que pasa en peso en cada tamiz en escala natural y la abscisa es el tamaño
(diámetro equivalente) de las partículas en escala logarítmica. De esta
curva se obtiene el porcentaje de gravas, arenas, finos y diámetros mayores
a 3” del suelo.
Calcular el coeficiente de uniformidad (Cu), el cual es una medida de
uniformidad (graduación) del suelo y el coeficiente de curvatura (Cc ), el
cual es un dato complementario para definir la uniformidad de la curva,
mediante las siguientes expresiones:
C u = D6 0 / D1 0
C c = ( D 3 0 )2 / ( D 6 0 * D 1 0 )
57
“Mecánica de Suelos II”
EN DONDE:
D10 = tamaño donde pasa el 10 % del material.
D30 = tamaño donde pasa el 30 % del material.
D60 = tamaño donde pasa el 60 % del materia.
58
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
ENSAYO DE GRANULOMETRIA ARENA LIMOSACALICATA I ESTRATO 012
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
59
TAMICES ABERTURA
PESO %RETENIDO
%RETENIDO
% QUE DESCRIPCION DE LA MUESTRAASTM mm RETENID
OPARCIAL ACUMULAD
OPASA
3" 76.200 0.00 0.00 0.00 100.00 D10: 0.09202 1/2" 63.500 0.00 0.00 0.00 100.00 D30: 0.1710
2" 50.600 0.00 0.00 0.00 100.00 D60: 0.21301 1/2" 38.100 0.00 0.00 0.00 100.00
1" 25.400 0.00 0.00 0.00 100.00 Cu: 2.323/4" 19.050 0.00 0.00 0.00 100.00 Cc: 1.491/2" 12.700 0.00 0.00 0.00 100.003/8" 9.525 0.00 0.00 0.00 100.001/4" 6.350 0.00 0.00 0.00 100.00No4 4.760 0.70 0.28 0.28 99.72
No8 2.380 4.90 1.93 2.21 97.79
No10 2.000 5.70 2.25 4.45 95.55 Peso de la MuestraNo16 1.190 6.10 2.40 6.86 93.14 Peso Antes de lavarNo20 0.840 6.30 2.48 9.34 90.66 700.0grNo30 0.590 7.50 2.96 12.29 87.71 Peso después de lavar:No40 0.420 10.70 4.22 16.51 83.49 257.5gr
No 50 0.300 21.40 8.43 24.94 75.06No60 0.250 12.30 4.85 29.79 70.21 OBSERVACIONES:No80 0.192 41.50 16.35 46.14 53.86 La muestra es arena limosa
No100 0.178 51.30 20.21 66.35 33.65CLASIFICACION S.U.C.S:
SM
No200 0.074 79.70 31.40 97.75 2.25BASE 5.70 2.25 100.00 0.56
% PERDIDA 1.43 0.56 100.00 0.00TOTAL 253.80 100.00
“Mecánica de Suelos II”
CALICATA I ESTRATO 01 - ARENA LIMOSA
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS I
ENSAYO DE GRANULOMETRIA ARENA LIMOSA
CALICATA II ESTRATO 01
TAMICES ABERTURA
PESO %RETENIDO
%RETENIDO
% QUEDESCRIPCION DE LA MUESTRA
ASTM mm RETENIDO
PARCIAL ACUMULADO
PASA
3" 76.200 0.00 0.00 0.00 100.00 D10: 0.09402 1/2" 63.500 0.00 0.00 0.00 100.00 D30: 0.1720
2" 50.600 0.00 0.00 0.00 100.00 D60: 0.22301 1/2" 38.100 0.00 0.00 0.00 100.00
1" 25.400 0.00 0.00 0.00 100.00 Cu: 2.373/4" 19.050 0.00 0.00 0.00 100.00 Cc: 1.411/2" 12.700 0.00 0.00 0.00 100.003/8" 9.525 0.00 0.00 0.00 100.001/4" 6.350 0.00 0.00 0.00 100.00No4 4.760 2.00 0.81 0.81 99.19No8 2.380 4.20 1.70 2.51 97.49
No10 2.000 1.30 0.53 3.04 96.96 Peso de la MuestraNo16 1.190 4.80 1.94 4.98 95.02 Peso Antes de lavarNo20 0.840 4.50 1.82 6.81 93.19 650.0grNo30 0.590 8.70 3.53 10.33 89.67 Peso después de lavar:No40 0.420 11.00 4.46 14.79 85.21 247.0gr
No 50 0.300 24.30 9.85 24.64 75.36No60 0.250 14.10 5.71 30.35 69.65 OBSERVACIONES:No80 0.192 58.20 23.58 53.93 46.07 La muestra es arena limosa
No100 0.178 33.20 13.45 67.38 32.62CLASIFICACION S.U.C.S:
SM
No200 0.074 75.70 30.67 98.06 1.94BASE 4.80 1.94 100.00 0.00
% PERDIDA 0.20 0.00 100.00 0.00TOTAL 246.80 100.00
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
“Mecánica de Suelos II”
CALICATA II ESTRATO 01 – ARENA LIMOSA
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
“Mecánica de Suelos II”
CONCLUSIONES:
Dado que menos del 50 % pasa la malla No 200, entonces se trata de
una arena con mínima cantidad de limo.
El análisis del tamaño de los granos consiste en la separación y
clasificación por tamaños de las partículas que conforman el suelo. La
minuciosidad de este ensayo conlleva a que se realice una buena
clasificación de suelos. Todos los ensayos se realizaron en el
laboratorio de mecánica de suelos de la UPT.
El acopio de las muestras se realiza del material extraído de cada
estrato, esto es para el análisis granulométrico y de contenido de
humedad.
La distribución de las partículas con tamaño superior a 0.075 (#200)
se determina mediante tamizado, con una serie de mallas
normalizadas.
Se puede mencionar que en la calicata 01 del estrato 02 se obtiene
un promedio del coeficiente de uniformidad que alcanza el valor de
22.02 y el Coeficiente de Curvatura es igual a 2.79 estos valores son
el promedio de los dos ensayos realizados de grava.
RECOMENDACIONES:
El lavado de la muestra debe ser realizado cuidadosamente para no
dañar el tamiz #200 o producir pérdidas de suelo al ser lanzado este
fuera del tamiz.
Se recomienda realizar un buen cuarteado correspondiente para
obtener una buena muestra representativa para lograr un resultado
confiable.
Para obtener resultados óptimos se debe tamizar durante 10 minutos
y no perder material.
Se recomienda que la muestra extraída no contenga residuos
inorgánicos como paja, basura e impurezas para que se facilite la
prueba de lavado.
“Mecánica de Suelos II”
Para los tamices más finos Nº40, Nº50, Nº100, Nº200; se debe
agitar en forma manual con movimientos verticales y horizontales.
LIMITES DE ATTERBERG
64
LIMITES DE ATTERBERG
“Mecánica de Suelos II”
INTRODUCCION
Los límites de Atteberg o límites de consistencia se basan en el
concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden
encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua.
Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido,
plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua,
pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al
estado líquido.
El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de
un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente
conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un
comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse
(plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto
límite sin romperse.
El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por
Atteberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los
límites del estado plástico.
Los límites de Atteberg son propiedades índices de los suelos, con que
se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación
de un suelo.
Límite líquido (LL). Humedad de un suelo remoldeado, límite entre
los estados líquido y plástico, expresado en porcentaje.
Límite plástico (LP). Humedad de un suelo remoldeado, límite
entre los estados plástico y semi - sólido, expresado en
porcentaje.
65
“Mecánica de Suelos II”
Límite de contracción (LC). Humedad máxima de un suelo para la
cual una reducción de la humedad no causa una variación del
volumen del suelo, expresado en porcentaje.
Además, se define el índice de plasticidad (IP) como la diferencia entre
el límite líquido y e l límite plástico (IP =LL - LP).
LIMITE LIQUIDO (LL).-
BASE TEORICA:
El límite líquido está definido, como el contenido de humedad con el
cual una masa de suelo colocada en un recipiente en forma de cuchara
(aparato de Casagrande), se separa con una herramienta patrón
(ranurador), se deja caer desde una altura de 1 cm. y sufre el cierre de
esa ranura en 1 cm. después de 25 golpes de la cuchara contra una
base de caucho dura o similar.
Casagrande, determinó que el límite líquido es una medida de
resistencia al corte del suelo a un determinado contenido de humedad
y que cada golpe necesario para cerrar el surco, corresponde a un
esfuerzo cortante cercano a 1 gr/cm2.
La muestra de ensayo debe ser igual o mayor que 100 gr. y pasar
completamente por el tamiz de 0,5 mm. (Malla Nº 40 ASTM).
66
“Mecánica de Suelos II”
MATERIALES Y EQUIPOS:
Aparato de límite líquido (máquina de Casagrande), el que
consiste en una taza (cuchara) de bronce con una masa de 200 ±
20 grs. montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de
caucho, madera o plástico duro.
Acanalador (Casagrande o ASTM), mango de calibre de 1 cm. para
verificar altura de caída de la cuchara.
Plato de evaporación de porcelana de 120 mm. de diámetro.
Espátula hoja flexible de 20 mm. de ancho y 70 mm. de largo.
Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable
capaz de mantenerse en 110 º ± 5 ºC.
Balanza de precisión de 0,01 gr.
Herramientas y accesorios. Placas de vidrio, agua destilada,
recipientes herméticos, malla N º 40 ASTM y probeta de 25 ml de
capacidad.
67
“Mecánica de Suelos II”
68
“Mecánica de Suelos II”
PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO:
Se pone la muestra en el plato de evaporación agregándole
suficiente cantidad de agua destilada, mezclando con la espátula
hasta lograr una pasta homogénea.
Esta muestra debe curarse durante el tiempo que sea necesario
para lograr una adecuada distribución de la humedad.
Se coloca el aparato de límite líquido sobre una base firme
(verificando que esté limpia y seca) y se deposita en la taza unos
50 a 70 gr. del material preparado previamente, para luego alisar
la superficie con la espátula, de modo que la altura obtenida en el
centro sea de 10 mm. Y la masa ocupe un volumen de 16 cm3
aproximadamente.
Una vez enrasado, se pasa el acanalador para dividir la pasta en
dos partes, a través de un surco de 63 mm de longitud.
Si se presentan desprendimientos de la pasta en el fondo de la
taza, se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento.
Cuando se tiene el surco, se gira la manivela del aparato con una
frecuencia de 2 golpes por segundo, contando el número de
golpes necesarios para que la ranura cierre en 10 mm. de
longitud en el fondo de ella.
Finalmente, se toman aproximadamente 10 gr. del material que
se junta en fondo del surco para determinar la humedad.
El material sobrante se traslada al plato de evaporación para
mezclarlo nuevamente con agua destilada y repetir el
procedimiento por lo menos 2 veces más, de modo de obtener
tres puntos que varíen en un rango de 15 a 35 golpes (ideal es
tomar 5 puntos).
Es importante señalar que el ensayo se debe realizar desde la
condición más húmeda a la más seca.
69
“Mecánica de Suelos II”
CALCULOS:
Calcular la humedad de cada prueba de acuerdo al procedimiento
del ensayo de humedad.
Construir un gráfico semi - logarítmico, donde la humedad será la
ordenada (en escala natural) y el número de golpes (N), la
abscisa. En el gráfico, dibujar los puntos correspondientes a cada
una de las tres o más pruebas y construir una recta llamada curva
de flujo, pasando tan aproximadamente como sea posible por
dichos puntos.
Expresar el límite líquido (LL) del suelo, como la humedad
correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la
abscisa en 25 golpes, aproximando al entero más próximo. Este
dato también puede interpolarse matemáticamente con N=25
golpes, obteniendo así el límite líquido.
LIMITE PLASTICO (LP).-
BASE TEORICA:
El Límite plástico se ha definido arbitrariamente como el contenido de
humedad del suelo al cual un cilindro se rompe o resquebraja al
amasado presentando un diámetro de aproximadamente de 3 mm.
Esta prueba es bastante subjetiva, es decir, depende del operador, el
cual debe ayudarse con un alambre y otro material de 3 mm. De
70
“Mecánica de Suelos II”
diámetro para hacer la comparación y establecer el momento
en que el suelo se resquebraja y presenta el diámetro especificado.
La muestra necesaria para realizar este ensayo deberá tener un peso
aproximado de 20 gr. Y pasar completamente por el tamiz 0.5 mm.
(malla Nº 40 ASTM).
MATERIALES Y EQUIPOS:
Plato de evaporación de porcelana de 120 mm. De diámetro.
Espátula hoja flexible 20 mm. de ancho y 70 mm. de largo.
Placa de vidrio esmerilado o mármol como superficie de amasado.
Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable
capaza de mantenerse en 110º ± 5 ºC
Patrón de comparación, puede usarse un alambre o plástico de 3
mm. De diámetro.
Balanza de precisión de 0.01 gr.
Herramientas y accesorios. Malla Nº 40 ASTM, Agua destilada y
recipientes herméticos.
PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO:
La muestra de ensayo se prepara de manera idéntica a la descrita
en el límite líquido, o bien puede usarse la misma muestra que se
uso en ese ensayo, en la etapa en que la pasta de suelo se vuelva
lo suficientemente plástica para moldearla como una esfera.
Se toma una porción de suelo de aproximadamente 1 cm3. se
amasa entre las manos y se hace rodar con la palma de la mano
o la base del pulgar, por sobre la superficie de amasado.
Formando un cilindro. Cuando se alcance un diámetro aproximado
a 3 mm. Se dobla y amasa nuevamente. Para volver a formar el
cilindro. Lo que se repite hasta que el cilindro se disgregue al
71
“Mecánica de Suelos II”
llegar al diámetro de 3 mm. En trozos de tamaño de 0.5 a 1 cm de
largo y no pueda ser re amasado ni reconstituido.
El contenido de humedad que tiene el suelo en ese momento
representa el límite plástico, el cual se determina colocando las
fracciones de suelo en un recipiente, secándolas al horno.
Se deben hacer cinco determinaciones que no difieran entre sí en
más de 2 %, en cado contrario deberá repetirse el ensayo.
CALCULOS:
Calcular el límite plástico (LP) del suelo, como el promedio de las
tres determinaciones realizadas.
Calcular el índice de plasticidad (IP), mediante la siguiente
expresión:
IP = LL-LP
DONDE:
LL = Limite Líquido del suelo (%)
LP = Límite plástico del suelo (%)
Con los datos de LP y la humedad natural (W) del suelo. Calcular
el índice líquido (IL) Y el índice de consistencia (IC) del suelo,
mediante las siguientes expresiones.
IL = (W-LP)/IP
IC = (LL-W)/IP
LIMITE DE CONTRACCION:
BASE TEORICA:
72
“Mecánica de Suelos II”
Se define el Límite de la contracción como la humedad máxima
de un suelo para la cual una reducción de la humedad no produce
disminución de volumen del suelo.
Como se vio en los ensayos anteriores (LL y LP). Con ellos se puede
predecir la presencia potencial de cambios de volumen en el suelo que
podrían provocar problemas posteriores. Sin embargo, para obtener
una indicación cuantitativa de cuanto cambio de humedad puede
presentarse (antes de tener un cambio de volumen significativo y para
obtener una indicación de la cantidad de éste), es necesario hacer el
ensayo del límite de contracción.
El ensayo comienza con un volumen de suelo que presente un estado
de humedad entre la condición de saturación completa (pero no
absolutamente necesario) y la
humedad cercano al límite líquido o superior. El suelo se deja
secar, en cuyo proceso se supone que cualquier pérdida de
humedad está acompañada por una disminución en el volumen global
de la muestra (o relación de vacíos).
A partir de ese valor límite en el contenido de humedad, es posible
producir cambios adicionales en el volumen del suelo debido a la
pérdida pasar completamente de agua de poros.
El tamaño de la muestra de ensayo será de aproximadamente 30 grs. y
deberá pasar completamente por el tamiz de 0.5 mm.
MATERIALES Y EQUIPOS:
Plato de evaporación de porcelana de 140 mm. De Diámetro.
Regla de enrase de acero de 150 mm. De Largo.
Espátula o cuchillo con hoja flexible de 75 mm. De Largo y 20
mm. De ancho.
Molde cilíndrico metálico o de porcelana, con fondo plano de unos
45 mm. De Diámetro y 13 mm. De altura.
Taza de vidrio de 60 mm. De diámetro y 30 mm. De altura, con
borde superior pulido y esencialmente paralelo a la base.
73
“Mecánica de Suelos II”
Placa de vidrio con 3 puntas para sumergir la muestra en
un recipiente con mercurio.
Probeta con una capacidad de 25 ml. y graduada cada 0,1 ml.
Balanza de 0,01gr. de precisión.
Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable
capaz de mantenerse en 110 º ± 5 º C.
Mercurio suficiente para llenar la taza de vidrio y agua destilada.
Mediante el dato de su densidad (γ H G = 1 3 , 5 5 g r / cm3 ). Se
registra dicha capacidad como volumen de la pastilla de suelo
húmedo a ensayar (Vh), aproximando a 0,01 cm3.
EQUIPO PARA DETERMINAR EL LÍMITE DE CONTRACCIÓN.
PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO:
El molde se calibra pesándolo (Mr) y obteniendo su capacidad
volumétrica. Para esto último, se llena con mercurio, se enrasa, se
pesa (Mm) y se determina el volumen de mercurio.
Se toma la muestra de ensayo completamente homogenizada y
se coloca en el plato de evaporación, mezclándola con una
74
“Mecánica de Suelos II”
suficiente cantidad de agua destilada, llenando completamente
los huecos y dejando el suelo lo suficientemente consistente para
colocarlo en el molde sin inclusión de burbujas de aire. La
humedad necesaria ara alcanzarla consistencia requerida es
ligeramente superior a el límite líquido y en suelos plásticos
puede exceder hasta en un 10% dicho valor.
A continuación es necesario curar la muestra al menos 24 horas,
para que se mezclen homogéneamente las partes líquida y
sólida. Este plazo es variable de acuerdo al tipo de suelo.
Se recubre el interior del molde con una capa delgada de
vaselina, con el objeto de evitar la adherencia del suelo al molde.
Se coloca una porción de suelo húmedo de aproximadamente 1/3
de la capacidad del molde en el centro de este y se extiende
hacia los bordes, golpeando el molde contra una superficie firme
recubierta con papel secante.
Se agrega una cantidad de suelo similar a la de la primera
capa y se compacta haciendo que el aire atrapado suba a la
superficie, se agrega más material hasta llenar el molde con
un exceso, para luego en rasarlo con la regla y limpiarlos restos
adheridos al exterior del molde.
Luego se pesa el molde con el suelo húmedo compactado ( M h )
y se deja secar al aire hasta que la pastilla de suelo moldeado se
despegue del molde o cambie de color oscuro a claro, la que se
seca dentro del horno hasta masa constante y se determina el
peso del molde con el suelo seco (Ms). El secado primario (al
aire), se realiza con el fin de reducir la posibilidad de que el suelo
se fracture formándose grietas en él debido al violento cambio de
temperatura en el horno.
Finalmente, se debe obtener el volumen de la pastilla de suelo
seco, para ello debe llenarse la taza con mercurio hasta que
rebalse, se enrasa con la placa de vidrio y se limpian los restos
adheridos al exterior de la taza.
Luego se coloca la taza llena sobre el plato de evaporación (de
peso M1) y se deposita la pastilla de suelo en el mercurio
sumergiéndola con las puntas de la placa de vidrio, hasta que
75
“Mecánica de Suelos II”
esta tope firmemente contra el borde de la taza, tratando de no
dejar aire atrapado bajo el trozo de suelo ni bajo la placa de
vidrio.
Al sumergir la pastilla de suelo, se desplaza un volumen de
mercurio que queda en el plato de evaporación, el que debe
pesarse (M2) ya que con la densidad del mercurio se conocerá el
volumen desplazado, que es igual al volumen de la pastilla de
suelo seco (Vs), aproximando a 0,01cm3.
76
“Mecánica de Suelos II”
CALCULOS:
Calcular la humedad del suelo (w) al momento de moldear, mediante
la siguiente expresión:
w = ( Mh - Ms ) / ( Ms - Mr ) * 1 0 0 ( % )
DONDE:
M h = peso del molde más suelo húmedo (gr)
Ms = peso del molde más suelo seco (gr)
M r = peso del molde (gr)
Calcular el límite de contracción (LC):
L C = w - (V h - V s) / (M s - Mr) * γ w * 100 (%)
DONDE:
V h = volumen de la pastilla de suelo húmedo (cm3)
V s = volumen de la pastilla de suelo seco (cm3)
V w = densidad del agua ( gr / cm3)
Calcular el volumen del suelo húmedo (Vh):
Vh = (Mm - M r ) / γ H G ( cm3 )
DONDE:
Mm = peso del molde lleno de mercurio (gr)
H G = densidad del mercurio ( 1 3 , 5 7 g r s / c c )
Calcular el volumen del suelo seco (Vs):
V s = (M2 - M1 ) / γm ( cm3 )
DONDE:
M1 = peso del plato de porcelana más mercurio desplazado (gr)
M2 = Peso del plato de porcelana (gr)
77
“Mecánica de Suelos II”
Calcular la relación de contracción (R),
como la relación entre un cambio de volumen dado y su
correspondiente cambio en la humedad sobre el límite de contracción
y el cambio volumétrico del suelo (Vc), definido como la disminución
de volumen que presenta la masa de suelo cuando su humedad (w)
disminuye a una semejante al límite de contracción(LC) , mediante las
siguientes expresiones :
R = (Ms - Mr ) / Vs
V c = ( w - LC ) * R ( % )
Calcular la relación de contracción lineal del suelo (LS), definida como
la disminución en una dimensión que presenta una masa de suelo
cuando su humedad (w) disminuye a un porcentaje igual al límite de
contracción (LC), mediante la siguiente expresión:
L S = ( 1 - 3 √ 1 - VC ) * 1 0 0 ( % )
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
78
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
ENSAYO LÍMITE LÍQUIDOCALICATA 1 ESTRATO 1
DESCRIPCION LÍMITE LÍQUIDO
Nº Prueba I II III IV
Nº Tara 1 2 3 4
Nº de golpes 18 23 21 25Peso tara + suelo húmedo (g) 23.14 23.93 22.36 24.44Peso tara + suelo seco (g) 22.19 22.84 21.58 23.24Peso del agua (g) 0.95 1.09 0.78 1.2Peso de la tara (g) 17.11 17.18 17.52 17,10Peso del suelo seco (g) 5.08 5.66 4.06 6.14
Contenido de humedad (%) 18.7 19.26 19.21 19.54
Limite Liquido (%)
LL 19.18%
LP NP
IP NP
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
79
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS II
ENSAYO LÍMITE LÍQUIDOCALITA 2 ESTRATO 1
DESCRIPCION LÍMITE LÍQUIDO
Nº Prueba I II III IV
Nº Tara 1 2 3 4
Nº de golpes 25 30 33 32Peso tara + suelo húmedo (g) 24.20 26.42 23.04 29.85Peso tara + suelo seco (g) 22.43 24.82 22.03 28.72Peso del agua (g) 1.77 1.6 1.01 1.13Peso de la tara (g) 14.41 17.61 17.12 23.44Peso del suelo seco (g) 8.02 7.21 4.91 5.28Contenido de humedad (%) 22.07 22.19 20.57 21.40Limite Liquido (%)
LL 21.56%
LP NP
IP NP
CONCLUSIONES:
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
80
“Mecánica de Suelos II”
De acuerdo con los ensayos realizados en el laboratorio se obtuvo
los siguientes valores como resultado: calicata C-01 Estrato 1
obteniéndose 20, 18, 23 y 21 golpes a determinados porcentajes de
humedad, dándonos como resultado promedio de límite líquido es de
19.18% el límite liquido a los 25 golpes.
De igual forma en la calicata C-02 Estrato 1 podemos observar que en
el ensayo de limite liquido el numero de golpes obtenido es de: 23,
25, 26, 24 golpes con su respectivo contenido de límite líquido es de
21.56% en límite líquido.
En la calicata Nº 01 y en la calicata N° 02 al realizar el ensayo de
plasticidad no se logro llegar a los 3mm por lo que no se pudo
determinar el limite plástico del suelo por ser una arena que no
contiene arcilla aparente. El índice de Plasticidad en ambos estratos
da como resultado un valor nulo, el cual indica que este tipo de
suelo no presenta Índice de Plasticidad (N.P.).
La determinación del límite plástico es subjetiva por la cual el
operador debiera ser el mismo para todas las determinaciones y de
este modo evitar dispersión en los resultados obtenidos. En nuestro
caso no se pudo de desarrollar el ensayo de plasticidad por ser un
suelo arenoso.
El límite de contracción no se pudo determinar por falta de materiales
para el ensayo, así que se determino según su valor teórico el cual
sería igual al volumen de vacios (Vv).
81
“Mecánica de Suelos II”
RECOMENDACIONES:
Para realizar el ensayo del límite líquido no se deberá utilizar una
muestra de suelo mayor a la capacidad de la cuchara de la
Casagrande.
Es recomendable accionar a razón de dos golpes por segundo.
Es necesario utilizar el tipo de herramienta adecuada para hacer la
ranura y la determinación de la humedad.
La altura de la cuchara de casa grande deberá ser verificada antes de
realizar el ensayo, esta deberá ser de 1 cm.
El tiempo de saturación varía según el tipo de suelo. En suelos de alta
plasticidad se requerirá de por lo menos 24 horas, en cambio en
suelos de baja plasticidad, este plazo puede ser mucho menor e
incluso en ciertos casos puede eliminarse.
82
“Mecánica de Suelos II”
CLASIFICACION DE SUELOS
83
CLASIFICIÓN DE SUELOS
“Mecánica de Suelos II”
Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que los
suelos se presentan en la naturaleza, era necesario realizar los
diversos estudios para encontrar un sistema de clasificación de suelos
para que satisfaga los distintos de tipos de clasificación en la
mecánica de suelos, dentro de estos estudios destacan los efectuados
por el doctor Artur Casagrande. Inicialmente se tenía el sistema de
clasificación de aeropuertos llamado así porque estaba orientado para
uso para aquel tipo de obras, este sistema fue ligeramente modificado
para construir el “sistema unificado de clasificación de suelos”, el cual
es usado ampliamente en la actualidad. Esta clasificación está basada
sólo en los límites de Atterberg para la fracción que pasa el tamiz
N°40, y se obtiene a partir de la llamada CARTA DE PLASTICIDAD.
CARTA DE PLASTICIDAD
84
“Mecánica de Suelos II”
85
“Mecánica de Suelos II”
PRINCIPALES SISTEMAS DE CLASIFICACION
SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCS):
Este sistema propuesto por Arturo Casagrande (1942) lo adopta el
cuerpo de Ingenieros de EE.UU. en los aeropuertos y actualmente es
ampliamente utilizado en el mundo. Inicialmente se tienen suelos
granulares o finos, el suelo es fino cuando más del 50% pasa el tamiz
N° 200, si no, es granular.
Los suelos granulares se designan con estos símbolos
Prefijos
G Grava El 50% o más es retenido en el tamiz N°4
S Arena Sí más del 50% pasa el tamiz N°4
Sufijos
W bien gradado P mal gradado Depende del Cu y Cc
M Limoso C Arcilloso Depende de WL y el IP
Si menos del 5% pasa el tamiz N°200, los sufijos son W o P, según los
valores de Cu y Cc. Si más del 12% pasa el tamiz N° 200, los sufijos
son M o C, dependiendo de WL e IP. Si el porcentaje de finos está entre
el 5% y el 12%, se utilizan sufijos dobles (clase intermedia).
Los suelos finos se designan con estos símbolos.
Prefijos Sufijos
M Limo
C Arcilla
O Orgánico
GRUPO NOMBRES TIPICOS DEL MATERIAL
GW Grava bien gradada, mezclas gravosas, poco o ningún fino
GP Grava mal gradada, mezclas grava – arena, poco o ningún fino.
GM Grava limosa, mezclas grava, arena, limo.
L Baja plasticidad (WL <
50%)
En la carta de plasticidad
separados por la línea B.
H Alta plasticidad (WL >
50%)
86
“Mecánica de Suelos II”
GC Grava arcillosa, mezclas gravo – arena arcillosas.
SW Arena bien gradada.
SP Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino
SM Arenas limosas, mezclas arena – limo.
SC Arenas arcillosas, mezclas arena – arcilla.
ML
Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcillosas.
CLArcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras (pulpa)
OL Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad
MHLimos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos (ambiente marino, naturaleza orgánica silíceo), suelos elásticos.
CH Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas.
OH Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos.
Pt Turba (carbón en formación) y otros suelos altamente orgánicos.
CLASIFICACION DE SUELOS SEGÚN EL SUCS:
Este sistema divide a los suelos en dos grandes grupos los cuales se
detallan a continuación:
SUELO DE GRANO GRUESO: Si más de 50% retenido por el tamiz N°
200 se considera un suelos de granos grueso y estos a su vez se
subdividen en dos grupos:
GRAVAS (G).- Si mas del 50% son retenidas por la malla N° 04 son
consideradas como gravas (G),van acompañadas de W (bien
graduada) y P (mal graduada ), de acuerdo con la siguiente
clasificación
- Si menos del 5 % pasa el tamiz N° 200, calcule los dos coeficientes:
Cu y Cc .Si los valores de Cu>4 y CC igual a 1 y 2 se le asigna W (bien
graduado), caso contrario P (Mal graduado)
87
“Mecánica de Suelos II”
- Si pasa por el tamiz N° 200 del 5 al 12% de la muestra, se
utilizan sufijos dobles (clase intermedia).
- Si mas del 12 % pasa la malla N°200, se utilizan los sufijos son M o
C, dependiendo del WL e IP.
ARENAS (S).- Si mas del 50% de la fracción gruesa pasa por la malla
N° 04.Asi mismo estas van acompañadas por una letra de acuerdo
con la siguiente clasificación:
- Si menos del 5 % pasa el tamiz N° 200 calcule los dos coeficientes:
Cu y Cc .si los valores de Cu>4 y CC igual a 1 y 2 se le asigna W (bien
graduado), caso contrario P (Mal graduado).
- Si pasa por el tamiz N° 200 del 5 al 12% de la muestra, se utilizan
sufijos Dobles (clase intermedia).
- Si mas del 12 % pasa la malla N°200, se utilizan los sufijos son M o
C, dependiendo del WL e IP.
En casos dudosos como, la regla favorece a la clasificación de menos
plasticidad.
SUELO DE GRANO FINO.- Si más de 50% pasa el tamiz N° 200, se
considera un suelo de granos finos y estos a su vez se subdividen en
dos grupos.
ARCILLA INORGÁNICA (C).-
Si el IP (índice de plasticidad) es mayor que 7 %.
Si el limite liquido es menor del 50 % va acompañado de la
letra L (baja plasticidad o de baja compresibilidad).
Si el limite liquido es mayor del 50 % va acompañado de la
letra M (Alta plasticidad o de alta compresibilidad).
LIMO INORGANICO (M).-
88
“Mecánica de Suelos II”
Si el IP (índice de plasticidad) es menor de 4 %. -Si el limite
liquido es menor del 50 % va acompañado de la letra L(baja
Plasticidad o baja compresibilidad).
Si el limite liquido es mayor del 50 % va acompañado de la
letra M (Alta plasticidad o alta compresibilidad).
Si el IP (índice de plasticidad) está entre el 4 % y el 7 % el
suelo debe tener clasificación doble tale como CL-ML o CH-OH.
NORMATIVIDAD:
Una vez obtenida la clasificación del suelo de acuerdo con el sistema
Unificado de clasificación de suelos, la representación grafica y
simbólica de los estratos en el perfil estratigráfico deberá de realizarse
de acuerdo con la Norma E.050 del Reglamento Nacional de
Edificaciones, el cual establece los diferentes tipos de suelos.
89
“Mecánica de Suelos II”
Simbología de suelos (referencial)
CALCULOS DE CLASIFICACION DE LOS SUELOS (SUCS)
90
“Mecánica de Suelos II”
CALICATA 1
ESTRATO 1
- 0.00 m. a -1.00 m.
% Retenido malla 200 : 31.40 % Suelo Grueso
% Pasante malla Nº 4 : 99.72 % > 50% ES ARENA
% Pasante malla Nº 200 : 2.26 % < 50% NO SON SUELOS FINOS
Coeficiente de Uniformidad : 2.32
Coeficiente de Curvatura : 1.49
Índice Plástico : No presenta Índice Plástico
Límite líquido : 19.18 %
Clasificación : SM
CALICATA 2
ESTRATO 1
- 0.00 m. a -3.00 m.
% Retenido malla 200 : 30.67 % Suelo Grueso
% Pasante malla Nº 4 : 99.19 %> 50% ES ARENA
% Pasante malla Nº 200 : 1.94 % < 50% NO SON SUELOS FINOS
Coeficiente de Uniformidad : 2.37
Coeficiente de Curvatura : 1.41
Índice Plástico : No presenta Índice Plástico
Límite líquido : 21.56 %
Clasificación : SM
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
91
“Mecánica de Suelos II”
CLASIFICACION DE SUELOS
CALICATA I
Nº
EstratoAltura Esquema Descripción Características
1erArena con poco Contenido de
Limos
SM
2doGrava mal
graduada de 1” a 5”
GP
CLASIFICACION DE SUELOS
CALICATA II
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
92
“Mecánica de Suelos II”
Nº
EstratoAltura Esquema Descripción Características
1erArena con poco Contenido de
Limos
SM
2doGrava mal
graduada de 1” a 5”
GP
CONCLUSIONES:
Se utilizo el SUCS (Sistema Unificado de clasificación de suelos) para
la clasificación del suelo en estudio, ya que mediante este sistema
podemos identificar y agrupar en forma rápida los tipos de suelos.
De acuerdo con los datos obtenidos en laboratorio, correspondientes
a la calicata N°1 estrato 1 encontramos que el 75.24%, es el
porcentaje que pasa la malla N° 200, entonces como más del 50%
93
“Mecánica de Suelos II”
queda retenido en la malla N°200 es un suelos grueso. Además el
97.45%, es el porcentaje que pasa la malla N° 04 por lo tanto se
puede determinar que el tipo de suelo es una arena limosa, ya que
este no presenta índice de plasticidad.
De acuerdo con los datos obtenidos en laboratorio, correspondientes
a la calicata N°2 estrato 1 encontramos que el 93.86%, es el
porcentaje que pasa la malla N° 200, entonces como más del 50%
queda retenido en la malla N°200 es un suelos fino. Además el
61.59%, es el porcentaje que pasa la malla N° 04 por lo tanto se
puede determinar que el tipo de suelo es una arena bien graduada,
ya que este no presenta índice de plasticidad.
Los suelos pueden ser clasificados por un Sistema de Unificado de
clasificación de los suelos (SUCS), ya que nos permite clasificarlos
mediante una determinada simbología, a través de su granulometría
y la plasticidad.
La curva granulométrica y los Límites de Atterberg son de gran
utilidad, ya que los resultados no revelan el comportamiento del suelo
in situ.
La identificación permite conocer las propiedades mecánicas e
hidráulicas del suelo, atribuyéndole una clasificación de acuerdo con
los diversos sistemas de clasificación en el cual puedan situarse
94
“Mecánica de Suelos II”
RECOMENDACIONES:
Para realizar las clasificaciones de los suelos tenemos que tomar en
consideración todas las características que posee los estratos para la
interpretación y clasificar con las tablas del sistema unificado de
clasificación de los suelos el SUCS, la cual nos determinar la
simbología de los diferentes estratos.
Tener en cuenta los valores obtenidos mediante el ensayo de
granulometría como son: porcentaje que pasa la malla N° 200 y
porcentaje que pasa la malla N° 04, ya que con estos valores y la
tabla de Casagrande podemos determinar el tipo de suelos
encontrado.
Así mismo realizar correctamente los ensayos de granulometría y
límites de Atterberg, puesto que estos resultados determinan
fundamentalmente el tipo de suelo y su simbología.
Realizar un correcto análisis granulométrico, debido a que es muy
importante al momento de clasificar los suelos.
Se recomienda realizar todos los ensayos de una forma correcta para
no errar en los resultados para la clasificación del tipo de suelo en
estudio.
95
“Mecánica de Suelos II”
ENSAYO DE CLASIFICACION DEL SUELO
OBJETIVOS
Determinar la densidad máxima y mínima del suelo de cada una de las
calicatas realizadas en el Distrito Alto de la Alianza.
La compactación de los suelos, importantísimo como medio para
aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los mismos,
no fue reconocida ampliamente sino hasta la aparición del rodillo pata
ENSAYO DE COMPACTACION
96
“Mecánica de Suelos II”
de cabra en 1906. Sin embargo, fue hasta 1933, año en el que
R.R. Proctor publicó sus investigaciones sobre este tema, Proctor
encontró que aplicando a un suelo cierta energía para compactarlo, el
peso volumétrico varía con el contenido de humedad según una curva,
en la cual se puede observar la existencia de un grado de humedad
con el cual se obtiene el peso volumétrico máximo para ese suelo y
esa energía de compactación.
Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos
teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación
en terreno. Históricamente, el primer método, respecto a la técnica
que se utiliza actualmente, es el debido R.R. Proctor y que es conocido
como Prueba Proctor estándar. El mas empleado actualmente es el
denominado prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor
energía de compactación que el estándar, siendo el que esta más de
acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras .
Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables
que se especifican a continuación:
ESPECIFICACIONES DE PRUEBAS EN LABORATORIO
Método N°Peso del
pistón (Kg)
Diámetro del
pisón
(cm)
Altura de
caída Libre
(cm)
Diámetro del
molde (cm)
Vólumen del
molde(cm3)N° de Capas
Nº
Golpes por
capa
Estándar 1 2.5 5 30 10 943.33 3 25
Estándar 2 2.5 5 30 15 2123.03 3 56
Modificado 3 4.5 5 46 10 943.33 5 25
Modificado 4 4.5 5 46 15 2123.03 5 56
Los métodos 1 y 3 se emplean con suelos que tienen un alto % de
partículas bajo la malla N° 4, un buen criterio es considerar 80% en
peso como mínimo.
Los métodos 2 y 4 se emplean con suelos que tienen un % importante
de partículas mayores a la malla N°4 y menores que ¾.
EQUIPO
97
“Mecánica de Suelos II”
Molde Proctor Modificado cilíndrico de 4”.
Pisón estándar de 10 lb.
Guía metálica para el pisón.
Regla recta metálica.
Balanza Analítica.
Taras para contenido de humedad.
Horno.
BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN
Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen
debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando
apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores
debidas a que las partículas mismas que soportan mejor.
Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo
sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a
98
“Mecánica de Suelos II”
que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el
hundimiento es más profundo en un lado o en una esquina, por lo que se
producen grietas o un derrumbe total.
Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la
penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.
Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua
puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el
esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del
mismo durante la estación seca.
Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el
volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se
hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La
compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.
PRUEBA DE PROCTOR
Se refiere a la determinación del peso por unidad de volumen de un suelo que
ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos
de humedad. Esta prueba tiene por objeto:
Determinar el peso volumétrico seco máximo γ smáx que puede alcanzar un
material, así como la humedad óptima wo a que deberá hacerse la
compactación.
Determinar el grado de compactación alcanzado por el material durante
puertos y calles, relacionando el peso volumétrico obtenido en el lugar con el
peso volumétrico máximo Proctor.
La prueba de Proctor reproduce en el laboratorio el tipo de compactación
uniforme de la parte inferior hacia la superficie de la capa compactada.
En todos los suelos al incrementarse su humedad se aplica un medio
lubricante entre sus partículas que permite un cierto acomodo a estas cuando
se sujetan a un esfuerzo de
compactación. Si se sigue incrementando la humedad aplicando el mismo
esfuerzo de compactación, se llega a obtener el mejor acomodo de las
partículas del suelo y por consecuencia el mayor peso volumétrico seco, con
cierta humedad llamada humedad óptima.
99
“Mecánica de Suelos II”
La prueba de Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente la
malla Nº 4, que cuanto mucho tenga un retenido de 10% en esta malla, pero
que pase dicho retenido por la malla de 3/8”. Cuando el material tenga
retenido en la malla 3/8” debe determinarse la humedad óptima y el peso
volumétrico seco máximo con la prueba Proctor estándar.
Para efectuar la prueba de Proctor se usa el siguiente equipo:
Un molde de compactación constituido por un cilindro metálico de 4” de
diámetro interior, por 4-1/2” de altura y una extención de 2 y ½” de altura y
del mismo diámetro.
Un pisón metálico de 5.5 lb. De peso con superficie circular de apisonado de
2” de diámetro.
Una guía de lámina de forma tubular de 35 cm. de largo, aproximadamente.
Una regla metálica con arista cortante de 25 cm. de largo.
Una balanza de 20 kg de capacidad y 1 gramo de aproximación.
Una balanza de 200 gr. de capacidad y de 0.01 gr. de sensibilidad para
determinaciones de humedad.
Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 – 110ºC.
Cápsulas para determinación de humedad.
Charolas de lámina.
Una probeta graduada de 500cc.
Para preparar el material para la prueba se obtiene por cuarteos una muestra
de 3 kg. de material previamente secado al sol, se adiciona la cantidad
necesaria de agua para iniciar la prueba. La cantidad de agua que se adiciona
deberá ser la necesaria para que una vez repartida uniformemente presente
el material una consistencia tal que al ser comprimido en la palma de la mano
no deje partículas adheridas a ella ni la humedezca, y que a la vez el material
comprimido pueda tomarse con dos dedos sin que se desmorone.
Se compacta en el molde cilíndrico en tres capas aproximadamente iguales.
Deberán darse 25 golpes repartidos uniformemente para apisonar cada capa.
Una vez apisonada la última capa se remueve la extensión y se elimina el
excedente de material del molde
cilíndrico y se pone a secar una pequeña cantidad del corazón de la muestra
para determinar la humedad.
100
“Mecánica de Suelos II”
Esta serie de determinaciones continúan hasta que la muestra esté
muy húmeda y se presente una disminución apreciable en el peso del suelo
compactado.
En términos generales, al aumentar la energía de compactación para un mism
suelo aumenta su peso volumétrico seco máximo y disminuye su humedad
óptima. Así pues, siempre que se trate de peso volumétrico seco máximo y
humedad óptima, es necesario especificar el estándar de compactación
empleado.
ENSAYO DE COMPACTACION PROTOR MODIFICADO
101
“Mecánica de Suelos II”
102
“Mecánica de Suelos II”
103
“Mecánica de Suelos II”
PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIÓN
Se obtiene una muestra aproximada de 12 Kilogramos por estrato, con
esta muestra podremos realizar cuatro ensayos por estrato.
Secar al aire la muestra de suelo a compactar.
Determinamos y registramos los datos del molde Proctor teniendo
colocada su placa de base.
Añadir agua a la muestra del suelo, para obtener una mezcla
ligeramente húmeda, que aún se desmorone cuando se suelte después
de ser apretada en la mano.
Una vez saturada la muestra en forma homogénea, se procede a
realizar el ensayo de compactación, se coloca 5 capas de muestra,
cada capa debe de ser compactada con el pisón con 25 golpes.
En la última capa para evitar que la muestra se derrame se coloca el
collarín de manera que se pueda realizar el llenado del molde.
Cuidadosamente quitamos la extensión del molde y enrasamos la
parte superior del cilindro con la regla metálica.
Determinamos y registramos el peso del cilindro, con la placa de base
y el suelo compactado.
Retiramos la muestra del suelo del molde y procedemos a hallar su
contenido de humedad.
Repetimos el procedimiento anterior cuatro veces mínimo pero
añadiendo 50 ml de agua en cada ensayo, y posteriormente hallando
su contenido de humedad de las muestras.
Con los datos obtenidos realizamos una gráfica que tenga como
abscisas, los diferentes contenidos de humedad y como ordenadas los
pesos específicos seco y de la masa.
CALCULOS:
104
“Mecánica de Suelos II”
ENERGÍA ESPECÍFICA
La energía específica de compactación se obtiene aplicando la
siguiente fórmula:
Ec=N∗n∗W∗hV
DONDE:
Ec = Energía especifica
N = Número de golpes por capa
n = Número de capas de suelo
W = Peso del pisón
H = Altura de caída libre del pisón
V = Volúmen del suelo compactado.
CURVA DE COMPACTACION
El peso específico húmedo (الt) se obtiene dividiendo el peso del
material húmedo por el volumen interior del molde.
t = Peso del material húmedoال
Volumen del molde
A partir de los datos del contenido de humedad calculados, de
cada muestra compactada de determina el peso específico seco
:d segúnال
W=W w
W s
γ d=γ t
W+1
Donde :
Ww : Peso del agua
Ws : Peso de los sólidos
Con los datos obtenidos de الd y w se construye un grafico similar a la
siguiente figura.
105
“Mecánica de Suelos II”
PROCTOR MODIFICADO
CALICATA I
ESTRATO 1
METODO DE COMPACTACION
VOLUMEN DEL MOLDE (cm3) : 942.47 PESO DEL MOLDE (gr.) :
4109
NUMERO DE ENSAYOS 1 2 3 4PESO SUELO HUMEDO + MOLDE gr. 5858.0 5900.0 5974.0 6058.0PESO SUELO HUMEDO
COMPACTADOgr. 1749 1791 1865 1949
DENSIDAD HUMEDA gr/cc
1.85 1.90 1.98 2.07
N° DE RECIPIENTE N-1 N-2 N-3 N-4PESO SUELO HUMEDO + TARA gr. 533.6 652.0 433.8 555.5PESO SUELOS SECO + TARA gr. 499.5 604.9 386.4 488.6PESO DE LA TARA gr. 109.8 150.4 24.5 111.0PESO DE AGUA gr. 34.1 47.1 47.4 66.9PESO DE SUELO SECO gr. 389.7 454.5 361.9 377.6CONTENIDO DE AGUA % 8.75 10.36 13.09 17.72DENSIDAD SECA gr/cc 1.38 1.72 1.75 1.76
DENSID. MAX. SECA (gr/cc) 2.13 HUMEDAD ÓPTIMA (%) 5.65
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SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
106
“Mecánica de Suelos II”
PROTOR MODIFICADO CALCIATA I
GRAFICO
8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.01.35
1.4
1.45
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
% DE HUMEDAD
DEN
SIDA
D SE
CA (g
r/cc
)
CALICATA I - ESTRATO 1
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
107
“Mecánica de Suelos II”
PROCTOR MODIFICADO
CALICATA II
ESTRATO 1
METODO DE COMPACTACION
VOLUMEN DEL MOLDE (cm3) : 942.47 PESO DEL MOLDE (gr.) :
4109
NUMERO DE ENSAYOS 1 2 3 4PESO SUELO HUMEDO +
MOLDEgr. 5888 5986 6015 6124
PESO SUELO HUMEDO COMPACTADO
gr. 1779 1877 1906 2015
DENSIDAD HUMEDA gr/cc 1.89 1.99 2.02 2.14N° DE RECIPIENTE N-1 N-2 N-3 N-4PESO SUELO HUMEDO +
TARAgr. 487.1 482.5 527.9 565.0
PESO SUELOS SECO + TARA gr. 460.4 449.7 485.6 507.7PESO DE LA TARA gr. 109.8 98.3 110.5 150.3PESO DE AGUA gr. 26.7 32.8 42.3 57.3PESO DE SUELO SECO gr. 350.6 351.4 375.1 357.4CONTENIDO DE AGUA % 7.61 9.33 11.27 16.03DENSIDAD SECA gr/cc 1.75 1.82 1.81 1.84
DENSID. MAX. SECA (gr/cc) 2.30 HUMEDAD ÓPTIMA (%)
5.65
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
108
“Mecánica de Suelos II”
PROCTOR MODIFICADO
GRAFICA
CALICATA II - ESTRATO I
7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.01.74
1.75
1.76
1.77
1.78
1.79
1.80
1.81
1.82
1.83
1.84
1.85
Valores Y
% DE HUMEDAD
DEN
SIDA
D SE
CA (g
r/cc
) UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
109
“Mecánica de Suelos II”
CONCLUSIONES
Se concluye que el porcentaje de humedad optimó obtenido de la curva
del ensayo de proctor modificado nos indica la cantidad de agua que
debemos utilizar para compactar dicho suelo.
Los datos obtenidos de densidad máxima seca y contenido de humedad
optimo que se especifican, son los datos que necesitamos para realizar
una mejor compactación en nuestra área de estudio.
Se concluye que se puede mejorar la densidad del suelo teniendo mucho
cuidado en el incremento de agua del suelo a compactar.
Que los suelos aumentan su resistencia con una cierta cantidad de agua
pasado esto empieza a disminuir su resistencia.
Según la curva de compactación de la calicata I estrato 01 de 0.00 – 1.00
mts. La densidad máxima es de 2.13 gr/cc y su contenido de humedad
optimo es de 5.65%.
Según la curva de compactación de la calicata 2 estrato 01 de 0.00 – 1.10
mts. La densidad máxima es de 2.3 gr/cc y su contenido de humedad
optimo es de 5.65%.
Para una compactación con este tipo de suelo se deberá llegar a la
densidad y contenido de humedad ya indicados antes, para tener un suelo
bien compactado. Y no exceder en el contenido de agua.
El agua es un elemento importante en la compactación porque ayuda a
que se acomoden con mayor facilidad las partículas del suelo.
Los resultados de las pruebas de compactación se grafican en curvas que
relacionan el peso específico seco versus el contenido de agua como en el
grafico mostrado anteriormente.
Con la compactación llegamos a disminuir la relación de vacíos que hay
en nuestra área de estudio.
110
“Mecánica de Suelos II”
RECOMENDACIONES.
Se recomienda tener todas las herramientas necesarias al momento de
realizar los ensayos.
Tamizar la muestra que inicialmente fue compactada.
Parar de realizar el análisis de laboratorio cuando se empiece a notar la
disminución de la densidad de la muestra.
Realizar por lo menos 4 ensayos por cada estrato.
Planificar las labores que se van a realizar en el laboratorio.
Se recomienda para este ensayo iniciar con un suelo relativamente seco,
incorporando agua en distintas porciones del mismo en la proporción
necesaria para alcanzar los contenidos de humedad deseable.
Se recomienda que el ensayo debe realizarse con sumo cuidado,
verificando que los equipos a utilizar estén en buen estado.
Para determinar el contenido de humedad debemos tener sumo cuidado a
la hora de pesar y anotar los pesos de la muestra con la cual trabajamos.
Realizar los cálculos del ensayo de compactación durante la ejecución del
ensayo para evitar errores en el diseño de la curva de densidad seca
versus contenido de humedad.
Se recomienda que la misma persona que comienza un ensayo de
compactación siga hasta que lo termine. para que la energía no varié.
No volver a compactar una muestra ya utilizada.
111
“Mecánica de Suelos II”
DENSIDAD MINIMA
112
“Mecánica de Suelos II”
DETERMINACION DE LAS DENSIDAD MINIMA
INTRODUCCION:
Su finalidad es determinar la densidad seca mínima de suelos no
cohesivos, no cementados, de tamaño máximo nominal hasta 80 mm.,
que contengan hasta un 12% en masa de partículas menores que 0,08
mm. y un IP igual o menor que 5.
El método se aplica ya que en esta clase de suelos, estén secos o
saturados, la compactación por impacto no produce una curva bien
definida de relación humedad-densidad.
Karl Terzaghi expresó el grado de compacidad de estos suelos en
términos de la densidad relativa también denominado índice de
densidad (ID), la cual se encuentra en función de las densidades
máxima y mínima obtenidas en laboratorio.
Tamaño
máximo
Tamaño
mínimo
Aparato de llenado
para determinar
Capacidad del
molde (lts)
80 45 Pala ó poruña 14,240 10 Poruña 2,820 10 Poruña 2,810 10 Embudo de 25 mm. 2,85 10 Embudo de 12,5 mm. 2,8
Figura 1. Tamaño de la muestra, selección del aparato de llenado y
capacidad del molde según el tamaño máximo del suelo.
EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:
Los equipos y herramientas a utilizar son los siguientes:
Molde metálico.
Regla metálica.
Balanza.
Brocha.
Cucharilla.
Recipientes de plástico.
113
“Mecánica de Suelos II”
114
“Mecánica de Suelos II”
PROCEDIMIENTO:
Tomar la muestra en estado natural para realizar el siguiente
procedimiento en laboratorio:
Se selecciona el molde, aparato de llenado y el peso de la muestra,
según el tamaño máximo de partículas del suelo, se pesa el molde a
utilizar (Mm) y se verifica su volumen (Vm).
Se coloca este sobre una superficie firme, plana y horizontal y se
procede a depositar sin altura de caída, la muestra de terreno natural
según el tamaño máximo nominal de partículas, evitando golpear o
vibrar el molde.
Finalmente, se enrasa el material excedente y se pesa el molde más el
suelo que contiene (W 1).
CALCULOS:
Para calcular la densidad mínima del suelo mínima del suelo
utilizaremos las siguientes formulas:
densidad mínima = (W1 - Mm) / Vm (grs/cc)
DONDE:
Mm = Peso del molde (grs.)
W1 = Peso del molde más el suelo (grs.)
Vm = volumen del molde (cc.)
115
“Mecánica de Suelos II”
DENSIDAD MINIMA
CALICATA I
DENOMINACION UND CALICATA-01
NUMERO DE MUESTRAS ESTRATO I
M-1 M-2PESO DEL MOLDE grs 4,296.00 4,296.00PESO DELA MUESTRA +MOLDE grs 6,231.00 6,195.00PESO DE LA MUESTRA grs 1,935.00 1,899.00VOLUMEN DEL MOLDE grs 2,178.93 2,178.93DENCIDAD MINIMA grs 0.89 0.87DENCIDAD MINIMA ASUMIDA grs 0.88
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FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
116
“Mecánica de Suelos II”
DENSIDAD MINIMA
CALICATA I - GRAFICA
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
GRAFICA DE DENSIDAD MINIMA
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPROYECTO
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA
SUPERVISIÓN
117
“Mecánica de Suelos II”
DENSIDAD MINIMA
CALICATA II
DENOMINACION UND CALICATA-01
NUMERO DE MUESTRAS ESTRATO I
M-1 M-2PESO DEL MOLDE grs 4,296.00 4,296.00PESO DELA MUESTRA +MOLDE grs 6,571.00 6,470.00PESO DE LA MUESTRA grs 2,275.00 2,174.00VOLUMEN DEL MOLDE grs 2,178.93 2,178.93DENCIDAD MINIMA grs 1.05 0.99DENCIDAD MINIMA ASUMIDA grs 1.02
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FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
118
“Mecánica de Suelos II”
DENSIDAD MINIMA
CALICATA II – GRAFICA
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.51.24
1.26
1.28
1.30
1.32
1.34
1.36
Series2
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SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
119
“Mecánica de Suelos II”
CONCLUSIONES:
El resultado obtenido después de realizar el ensayo de densidad
mínima será utilizado para determinación de la densidad relativa.
De acuerdo con los datos obtenidos en laboratorio, correspondientes a
la calicata N°1 tomamos valor promedio de los ensayos, dándonos
como resultado una densidad mínima de 0.88 gr/cc por ser una arena
limosa, ya que en comparación con otros suelos este ocupa el mismo
volumen pero con menor peso.
En la calicata N° 2 se obtuvo una densidad mínima de 1.02 gr/cc, al
igual que la calicata 01 se toma el menor valor promedio, la densidad
obtenida corresponde a una arena limosa, puesto que este es un
material esponjoso.
Para la obtención de la densidad mínima tomamos el estrato de mayor
densidad insitu y del ensayo de compactación.
120
“Mecánica de Suelos II”
RECOMENDACIONES:
Verificar que los materiales y equipos a utilizar estén completos y en
buen estado. Además obtener el volumen del molde de medidas
conocidas antes de realizar el ensayo.
Verificar que la muestra de suelo no haya sido alterada de su estado
natural.
Durante la obtención de los datos correspondientes a la muestra del
suelo más molde, este sea lo más verídico posible.
Si el tamaño máximo nominal es menor ó igual a 10mm, se coloca el
material dentro del molde tan suelto como sea posible, vaciándolo a
flujo constante y ajustando la altura de descarga de modo que la caída
libre sea desde una altura de 25mm. Simultáneamente, mover el
embudo en forma de espiral, desde la pared del molde hacia el centro
con el objetivo de ir formando una capa de espesor uniforme.
Se recomienda que para el ensayo de densidad mínima no humedecer
la muestra mantenerlo en su estado natural.
121
“Mecánica de Suelos II”
ENSAYO DE PERMEABILIDAD
122
“Mecánica de Suelos II”
ENSAYO DE PERMEABILIDAD
OBJETIVO
Determinar el coeficiente de permeabilidad del suelo del Centro de
Educativo Guillermo Auza Arce.
MARCO TEORICO
Tenemos como concepto previo que la permeabilidad es la capacidad
de un suelo para conducir agua cuando se encuentra bajo un gradiente
hidráulico. Esta propiedad depende de la densidad del suelo, del grado
de saturación y del tamaño de las partículas. Los suelos de granos
gruesos son altamente permeables y tienen coeficientes altos de
permeabilidad; los suelos de granos finos son un caso contrario.
Existen diferentes tipos de procedimientos para la determinación de la
permeabilidad de los suelos:
Influencia de los suelos en la permeabilidad
Las siguientes características tienen influencia sobre la permeabilidad:
Tamaño de partículas
Relación de vacíos
Grado de saturación
Valores de permeabilidad de varios suelos (k=cm/s)
Grava limpia 10
Arena limpia mezclada con grava 10-1-10-3 muy
permeable
Arena muy fina mezclada con limo 10-3-10-5 poco permeable
Morenas glaciares depósitos de arcillas 10-5-10-7 casi permeables
Arcillas homogéneas 10-7-10-9 Impermeables
123
“Mecánica de Suelos II”
CALCULOS:
La Fórmula para determinar el coeficiente de permeabilidad es la
siguiente:
K= Q5.5 xRxHxT
DONDE:
K = Coeficiente de permeabilidad (cm/seg)
Q = Cantidad de agua puesta en cada intervalo (cm3)
R = Radio interior del tubo (cm)
H = Altura de agua en el tubo (cm) (altura del tubo: 1m)
T = Intervalo de observación en segundos (seg)
Después reemplazar los valores en la siguiente fórmula para
determinar la magnitud de la infiltración:
q=KxIxA
DONDE:
K = Factor de permeabilidad (cm/seg)
Q = Volumen del agua (cm3/seg)
A = Área (cm2)
i = gradiente hidráulico o carga total perdida por unidad de
longitud de flujo. (1)
i=h1−h2
L
METODOS DE CALCULO
Métodos Directos:
Permeámetro de carga constante.
Permeámetro de carga variable.
Prueba directa de los suelos en lugar.
Métodos Indirectos:
124
“Mecánica de Suelos II”
Cálculos a partir de la curva granulométrica.
Cálculos a partir de la prueba de consolidación
Cálculo con la prueba horizontal de capilaridad.
PARA EL ENSAYO CON METODOS INDIRECTOS
A PARTIR DE LA CURVA GRANULOMÉTRICA:
Estas han sido usadas desde hace muchos años y aunque no son muy
exactas sirven para tantear un posible valor de permeabilidad.
La mayoría de ellas se basan en la fórmula establecida por Allen Hazen
en 1892, la cual establece lo siguiente:
K=C∗(D10 )2
DONDE:
D10 = Es el diámetro expresado en centímetro correspondiente
al 10% que pasa (cm)
C = Constante de hacen 100 - 150 (1/cm-s)
CURVA GRANULOMÉTRICA.
Hazen, llamó a este diámetro el “diámetro efectivo”, como ya se ha
mencionado, la temperatura influye en el coeficiente de
permeabilidad, puesto que altera la viscosidad del agua, factor que se
ha de tomar en cuenta cuando se determina el coeficiente de
permeabilidad en el laboratorio o en el campo. Haciendo esta
consideración la fórmula de Hazen se escribirá:
k= 116 (0.7+ 0.03t) d2 10 cm/seg
Siendo “t“, la temperatura en grados centígrados. Esta fórmula sólo
tiene validez para arenas bastante uniformes, cuyo diámetro efectivo
variaba entre 0.1 y 3mm, puesto que Hazen realizó sus experimentos
con ese tipo de arenas. Por otro lado el coeficiente de la fórmula
125
“Mecánica de Suelos II”
es el valor medio entre los hallados por Hazen, los cuales
estaban en el rango de 41 a 146.
Existen otras fórmulas como la de Schlichter, quien además de
considerar la temperatura, considera también la compacidad:
k= 771 (d²10 /c) (0.7+ 0.03t) cm/seg
En la cual d10 también es expresado en centímetros.
Así mismo Terzaghi, dio su fórmula para terrenos arenosos:
k= c1 d²10 (0.7+ 0.03t) cm/seg
Donde c1 es un coeficiente que tiene el siguiente valor:
c1 = c0 (n-0.13/(1-n)1/3)2 7+ 0.03t) cm/seg
Siendo la porosidad y teniendo los siguientes valores de co:
TIPO DE GRANO c0
Arena de granos lisos 800
Arena de granos rugosos y angulosos 460
Arena con limo < 400
PRUEBA DIRECTA DE LOS SUELOS EN EL LUGAR
EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:
Los equipos y herramientas a utilizar son los siguientes:
Lampa o pala
Una picota.
Un cincel.
Un tubo de 2” de diámetro.
Una wincha.
Un balde.
126
“Mecánica de Suelos II”
Un cronometro.
PROCEDIMIENTO:
Excave un hoyo de 1 x 1 x 1 m, para poder operar con comodidad
durante el ensayo.
Posteriormente dentro de dicho hoyo realizar una excavación en el
fondo de la base de dimensiones 0,3 x 0,3 x 0,3 m. retirar el material
removido o suelto de dicho hoyo.
Colocar el tubo (de 2” de diámetro y 1 m de altura) en posición vertical
dentro del hoyo más pequeño, luego proceder a rellenar el hoyo, con el
material retirado, por capas, las cuales deben ser compactadas cuando
las alturas de dichas capas sean de 10 cm.
127
“Mecánica de Suelos II”
Agregar agua por el extremo superior de la tubería, con la
finalidad de saturar el terreno. Para lograr la saturación se debe
agregar agua por la tubería por 7 horas o más dependiendo del tipo de
suelo.
Una vez alcanzada la saturación del suelo, se procede a completar el
nivel del tubo al ras, se espera una hora y se toma como dato el nivel
descendido del agua al interior del tubo.
Al principio el agua se filtrare con bastante rapidez y tendrá que
reponerla a medida que desaparece. La filtración disminuirá cuando los
poros del suelo se saturen de agua. Entonces podrá medir la
permeabilidad del horizonte de suelo en el fondo del hoyo;
Repetir el procedimiento anterior hasta que, para cada intervalo de
una hora sean iguales o tengan el mismo valor de descenso (que sea
constante). Si se diera que hay grandes diferencias en al filtración por
hora, continúe añadiendo agua en el hoyo hasta que la tasa de
filtración se mantenga casi igual.
128
“Mecánica de Suelos II”
MECANICA DE SUELOS I
ENSAYO DE PERMEABILIDAD
Ø Tubo : 5.08 H tubo : 100 Volumen : 2026.83 Area : 10000
Hora
Tiempo Transcurrido
(en segundos)
cm cm3 H-cm
6:30 a.m. 300 10.60 214.84 1006:35 a.m. 300 6.70 135.80 1006:42a.m. 420 7.00 141.88 1006:47 a.m. 300 4.10 83.10 1006:52 a.m. 300 3.60 72.97 1006:57 a.m. 300 3.10 62.83 1007:02 a.m. 300 2.90 58.78 1007:07a.m. 300 2.80 56.75 1007:12a.m. 300 2.80 56.75 1007:17a.m. 300 2.80 56.75 100
0 CALCULO DE COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD
K=0.00013541
2 cm/seg
K= 1.35E-04 cm/seg
#¡DIV/0! CALCULO DE MAGNITUD DE INFILTRACION
q = 1.35
cm/seg
AIkq **s
cm3
THR
Qk
***5.5
scm3
scm3
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FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
129
“Mecánica de Suelos II”
PERMEABILIDAD DEL SUELO: POCO PERMEABLE
130
“Mecánica de Suelos II”
CONCLUSIONES
La magnitud de infiltración mediante formulas del valor del
metido directo es de 1.35 x 10-4 cm/seg. Este resultado nos salió
a una profundidad de 1.30mts donde a esta altura según nuestra
clasificación se encuentra un suelo GW.
El valor hallado de la Magnitud de la Infiltración es de 1.35
cm3/seg lo que indica que por cada segundo el suelo absorbe
1.35 cm3 de agua.
La Permeabilidad se ve afectada por diversos factores como: la
relación de vacios, la temperatura del agua y la estructura del
suelo.
En general la permeabilidad puede variar según se dificulte o no
la velocidad de filtración del agua, pero en términos generales,
siempre son mayores los valores de la permeabilidad en suelos
gruesos que en suelos finos.
131
“Mecánica de Suelos II”
RECOMENDACIONES
Se recomienda tener mucho cuidado con los apuntes ya que
esto determinara el éxito de nuestro ensayo.
Tendrá que mantenerse la temperatura de agua constante ya
que se ha comprobado que al variar las temperaturas puede
existir intercambios en el ensayo.
Se recomienda compactar bien el suelo saturado alrededor del
tubo para evitar filtraciones al echar el agua por el tubo ya que
si no se encuentra debidamente compactado el suelo generaría
un error en el ensayo.
Se recomienda realizar una buena saturación de la muestra en
campo, considerar como mínimo un día, inmediatamente hacer
el ensayo y evitar pérdidas de saturación.
Utilizar el material el mismo suelo excavado como material de
relleno previa colocación de la tubería, durante la ejecución de
la permeabilidad in situ.
Se recomienda el empleo de tuberías de 2 “preferentemente”
translucido en vez de una tubería ordinaria de PVC.
Durante la ejecución del ensayo de permeabilidad In situ,
controlar la filtración en tiempos constantes.
132
“Mecánica de Suelos II”
DETERMINACION DE ESFUERZOS
133
“Mecánica de Suelos II”
DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS
FUNDAMENTO TEORICO
Este capítulo trata acerca del problema de la distribución de los esfuerzos
en la superficie de un suelo a todos los puntos de su masa.
Los cálculos nos proporcionarán el orden de magnitud de los distintos
estratos para obtener sus esfuerzos verticales, efectivos y presión de poros
de cada uno de ellos, e interpretar estos datos de cada uno de los estratos
del suelo en el que estamos trabajando.
OBJETIVO
El principal objetivo es lograr el comportamiento mecánico de los suelos en
cuanto a sus esfuerzos, a sus deformaciones, a su relación (esfuerzo-
deformación) con el propósito que las obras de ingeniería que tiene relación
con los suelos sean de calidad.
CALCULO:
Para obtener los esfuerzos verticales y efectivos como también la presión de
poros de cada estrato, realizamos los cálculos a través de la determinación
de la densidad cada uno de los estratos. Utilizamos las siguientes fórmulas:
Donde:
σ v = esfuerzo vertical
μ = presión de poros
σ e = esfuerzo efectivo
H = altura
γ = densidad
134
μ=γH 2O×hσ e=σ v−μσ v=γ×h
0.0
-1.20
-2.00
Peso
N.F. Presión de poros µ
“Mecánica de Suelos II”
Pero como no tenemos nivel freático por lo tanto la formula se reduce
a :
Fórmulas:
σ=FA
σ=Peso∗hArea∗h
=PesoVolumen
∗h
σ=γ∗h
Esfuerzo Vertical:
σ V=∑ (γ∗h)
Presión de poros:
μ=∑ γ agua∗h
Esfuerzo Efectivo:
σ e=σ V−μ
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
135
“Mecánica de Suelos II”
GRAFICA MECANICA DE SUELOS II
CALICATA I
ESTRATO
PESOESPECIFIC
O(tn/m3)
ALTURA DE
ESTRATO(m.)
ESFUERZO
VERTICAL(tn/m2)
ALTURA DE
CALICATA(m.)
N.S. 0.000 0.000 0.000 0.000I 2.650 -3.000 7.95 -3.000
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
136
“Mecánica de Suelos II”
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.000
0.5
1
1.5
2
2.5
30.00
7.95
ESFUERZO VERTICAL VS ALTURA
ESFUERZO VERTICAL (TN/M3)
ALTU
RA (M
)
MECANICA DE SUELOS II
GRAFICA MECANICA DE SUELOS ICALICATA II
ESTRATO
PESOESPECIFIC
O(tn/m3)
ALTURA DE
ESTRATO(m.)
ESFUERZO
VERTICAL(tn/m2)
ALTURA DE
CALICATA(m.)
N.S. 0.000 0.000 0.000 0.000I 2.61 -3.000 7.83 -3.000
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
PROYECTO : Estudio de suelos en el Centro Educativo Rosa Virginia Petter – Leoncio Prado – Alto de la Alianza.
FECHA : Noviembre del 2010
SUPERVISIÓN : Ing. Carmen Ortiz Salas
137
“Mecánica de Suelos II”
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.000
0.5
1
1.5
2
2.5
30.00
7.83
ESFUERZO VERTICAL VS ALTURA
ESFUERZO CERTICAL (TN/M3)
ALTU
RA (m
)
138
“Mecánica de Suelos II”
CONCLUSIONES
Los resultados son:
CALICATA I :
Estrato 1 : El esfuerzo efectivo es 1.608 tn/m2
Estrato 2: El esfuerzo efectivo es 3.850 tn/m2
CALICATA II:
Estrato 1: El esfuerzo efectivo es 1.608 tn/m2
Se puede concluir que el esfuerzo vertical es la fuerza máxima que
soporta el terreno, en una determinada área.
Ya que no se encontró el Nivel Freático, la presión de poros en
ambas calicatas es 0, por lo tanto el esfuerzo efectivo es igual al
esfuerzo vertical.
El esfuerzo vertical nos ayuda a tener la altura de presión crítica,
esto nos servirá para el diseño de muros de contención o
gravedad.
139
“Mecánica de Suelos II”
RECOMENDACIONES
Para obtener buenos resultados de los esfuerzos de cada estrato
debemos de tener mucho cuidado en la toma de datos de cada
uno, como la densidad y altura.
Es necesario realizar un buen ensayo de densidad insitu ya que el
cálculo de esfuerzos depende mucho de este dato.
Se debe tener en cuenta que el peso específico utilizado debe ser
de la masa.
En el caso de encontrar Nivel Freático en las calicatas se debe
trabajar con las fórmulas de suelos saturados.
En un caso en el cual no se sepa el peso especifico, se podrá
utilizar formulas para poder obtenerlo. Al momento de usar las
formulas debemos de tener mucho cuidado y tener en cuenta si es
un suelo parcialmente saturado o saturado de lo contrario saldría
mal nuestro peso especifico.
140
“Mecánica de Suelos II”
ENSAYO TRIAXIAL
141
“Mecánica de Suelos II”
ENSAYO TRIAXIAL
CONCLUSIONES GENERALES
142
“Mecánica de Suelos II”
En las calicatas excavadas en el terreno de estudio se observa que hasta
la profundidad de 2 m. se encontró en la calicata 1, dos estratos y en la
calicata 2 sólo existe un estrato, de acuerdo a la hipótesis inicial del
estudio.
Según los ensayos realizados la humedad necesaria para la
compactación de los suelos de la zona de estudio sito en cerro blanco
Calana corresponde al 5.65%. en promedio.
De acuerdo a los estándares literarios de clasificación de suelos en los
diversos ensayos realizados se concluye que la clasificación del suelo de
la zona de estudio sito en cerro blanco Calana corresponde a una arena
limosa, grava bien.
Se concluye de acuerdo a los ensayos de permeabilidad realizados en el
lugar de estudio. Los resultados corresponden a un tipo de suelo: arena
limosa, grava bien graduada y arena pobremente graduada. Confirmando
los resultados de los ensayos anteriores.
Se concluye de acuerdo a los ensayos realizados que el esfuerzo
promedio del terreno es de 2.355 tn/m2. Y si se aplicace cualquier carga
superior a esta producirá una deformación del terreno afectando el
elemento sobre esta.
Los estudios realizados en el terreno contribuyen cuantiosamente al
aprendizaje de los diversos ensayos para el estudio de los suelos.
143
“Mecánica de Suelos II”
EQUILIBRIO ELÁSTICO DEL SUELO Y ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS
1. OBJETIVOS:
Determinar el metrado de cargas de las estructuras o edificaciones que se
encuentren adyacentes al terreno estudiado.
Calcular el factor de influencia del área que abarca la edificación
analizada y finalmente obtener el esfuerzo vertical ejercido por las
DETERMINACION DE ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS
144
“Mecánica de Suelos II”
construcciones y de la misma manera y procedimiento, determinar los
esfuerzos del terreno y alguna otra carga que se presente.
2. PROCEDIMIENTO:
Localizar un punto neutro en el cual se vaya a calcular los esfuerzos, para
que seguidamente procedamos a calcular la cantidad de material
empleado en cada elemento de la estructura y poder determinar el
metrado de cargas adecuado y obtener la carga unitaria por metro
cuadrado.
Seguidamente procedemos a calcular la influencia de la estructura, del
terreno y de cualquier otra carga que se encentre en el área de trabajo.
Finalmente deducir en base a estos resultados el esfuerzo total que se
generaría en el terreno en el punto de estudio establecido.
3. ESFUEZOS EN LA MASA DE LOS SUELOS:
Los esfuerzos más importantes que se presentan dentro de la masa de suelo
que tienen importancia en el diseño estructural son:
a) Esfuerzo Cortante Máximo ( τmáx
):
Se presentan en diferentes puntos cercanos a la superficie especialmente en
el borde de la estructura de cimentación su valor es importante en el cálculo
de la estabilidad de los cimientos y la capacidad de la carga de los suelos
(Qc) las fórmulas se basan en la teoría de la elasticidad.
b) Esfuerzos Verticales (τ n
):
El conocimiento de estos esfuerzos es de gran importancia en la teoría de la
consolidación de capas blandas y profundas.
145
“Mecánica de Suelos II”
La causa del cambio de volumen es el comportamiento del suelo bajo
la acción de cargas externas, las que genera esfuerzos. Para determinar los
esfuerzos totales existentes por debajo de la superficie del suelo, y
suponiendo que en la superficie existen cargas (s/c) debido a la construcción
de obras civiles, se utiliza la siguiente expresión:
σ n=σe+∑i
ii
σ zi
Donde:σ n = Esfuerzo vertical total
σ e = Esfuerzos de los Estratos, σ s efectivos
∑i
ii
σ zi= Sumatoria de los esfuerzos debidos a sobrecargas
4. ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS:
Las distribuciones de esfuerzos que producen en una masa de suelo la
aplicación de las cargas resultantes de la construcción de obras de
Ingeniería, dependen del espesor y la uniformidad de la masa del suelo, del
tamaño y la forma del área cargada y de las propiedades de esfuerzo
deformación del suelo.
Ahora el comportamiento esfuerzo deformación de los materiales reales, rara
vez es simple y en el caso de suelos ingenieriles frecuentemente es muy
complejo. Sin embargo dentro del contexto de la búsqueda de los esfuerzos
y deformaciones en una masa de suelo, pueden identificarse dos categorías
de problemas de Ingeniería; los problemas de estabilidad que constituyen
una de las categorías y la 2da. Categoría la constituyen los problemas de
distribución de esfuerzos y deformaciones.
Entre los distintos esfuerzos generados por sobrecargas tenemos los
siguientes:
a) Carga Puntual Vertical
146
“Mecánica de Suelos II”
b) Carga Lineal Vertical de Longitud Infinita
c) Carga Uniformemente distribuida sobre una franja infinita
d) Carga con Distribución Triangular sobre una franja infinita
e) Carga Uniformemente distribuida sobre un área
f) Carga Distribuida sobre un área circular
g) Diagrama de Influencia de Newmark
5. BULBO DE ESFUERZOS:
Las soluciones presentadas en los ítems anteriores pueden utilizarse para
obtener las líneas de igual incremento de esfuerzos en una masa de suelo
producido por una aplicada en su superficie.
Por ejemplo en la figura se muestran las
líneas de igual Incremento del esfuerzo
vertical total expresado como una fracción
de la presión aplicada q en una franja
infinitivamente larga, Las líneas forman lo
que se denomina BULBOS DE ESFUERZOS
DE AREA CARGADA, y da una
representación útil de la manera como el
incremento de esfuerzos tiene lugar
debajo del centro. Por lo tanto las
distribuciones de incremento vertical, por debajo del punto central son de
especial interés y se muestra por separado para una franja y un área
cuadrada. Por debajo del centro de un área rectangular cargada.
6. CÁLCULOS:
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“Mecánica de Suelos II”
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAHOJA DE CÁLCULO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Docente: Ing. Carmen Ortiz SalasCurso: Mecánica de Suelos IILugar: Alto de la Alianza
El procedimiento de cálculo para la determinación de los esfuerzos totales se ve establecido por el uso de la siguiente fórmula:
σ T=σ v+σs/c
σ T=γ∗h
Donde:
σ T= Esfuerzo Total
γ= Peso Específico
h= Altura del Estrato
DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS
148
“Mecánica de Suelos II”
149
“Mecánica de Suelos II”
CALCULO DEL ESFUERZO EFECTIVO μ=0
σ e=σv−μ
σ v=7.83Tn
m2
ESFUERZOS DEL EDIFICIO PROPUESTO “A”
σ B=QB x IQB=(2 ) .(1.5)QB=3Tn/m2
I=IOGDE+ IOGLK+ IOEFH+ IOHJK
I→m=BZn= L
Z
IOGDE→m=3.62.5
n=4.22.5
IOGDE→m=1.4n=1.68IOGDE=0.2166
IOGLK→m= 4.42.5
n=4.22.5
IOGLK→m=1.76n=1.68IOHAE=0.4247
IOEFH→m=3.62.5
n= 4.32.5
IOEFH→m=1.44n=1.72IOEFH=0.8747
IOEFH→m= 4.42.5
n=4.32.5
IOEFH→m=1.76n=1.72IOEFH=0.8747
I=IOGDE+ IOGLK+ IOEFH+ IOHJKI=1.4064
σ B=QB x Iσ B=3 x 1.4064
σ B=4.22Tn /m2
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“Mecánica de Suelos II”
CALCULO DE POSTES:
σ v=3 x (Q ) x (Z )3
2π [ (R2 )+(Z2)]5 /2
σ v=3x (2.5 ) x (2.5)3
2π [ ( 46.642 )+(2.52)]5/2
σ v=8.3906 x 10−8Tn/m2
σ v=3 x (Q ) x (Z )3
2π [ (R2 )+(Z2)]5 /2
σ v=3 x (2.5 ) x (2.5)3
2π [ (51.552 )+(2.52)]5/2
σ v=5.0934 x 10−8Tn/m2
CALCULO DE MURO PERIMETRAL 01
X=18.2mL=25.3m z=2.5mC=2Tn
m= XZ
=18.22.5
=7.40
N=YZ
=25.32.5
=10.12
PO=0.009
σ m=PZx Po
σ m=2
2.5x (0.009)
σ m=0.0072Tn/m2
X=18.20mL=28.3m z=2.5mC=2Tn
m= XZ
=118.202.5
=7.40
N=YZ
=28.32.5
=11.32
PO=0.085
σ m=PZx Po
σ m=2
2.5x (0.0085)
σ m=0.0068Tn/m2
151
“Mecánica de Suelos II”
σ TOTAL=σ A+σ B+σ P1+σ P2+σm1+σm2+σe
σ TOTAL=4.28Tn/m2
CALCULO DE MURO PERIMETRAL 02
X=18.2mL=25.3m z=2.5mC=2Tn
m= XZ
=18.22.5
=7.40
N=YZ
=25.32.5
=10.12
PO=0.009
σ m=PZx Po
σ m=2
2.5x (0.009)
σ m=0.0072Tn/m2
X=18.20mL=28.3m z=2.5mC=2Tn
m= XZ
=118.202.5
=7.40
N=YZ
=28.32.5
=11.32
PO=0.085
σ m=PZx Po
σ m=2
2.5x (0.0085)
σ m=0.0068Tn/m2
σ TOTAL=σ A+σ B+σ P1+σ P2+σm1+σm2+σe
σ TOTAL=4.28Tn/m2
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“Mecánica de Suelos II”
CALCULO DE MURO PERIMETRAL 03
X=18.2mL=25.3m z=2.5mC=2Tn
m= XZ
=18.22.5
=7.40
N=YZ
=25.32.5
=10.12
PO=0.009
σ m=PZx Po
σ m=2
2.5x (0.009)
σ m=0.0072Tn/m2
X=18.20mL=28.3m z=2.5mC=2Tn
m= XZ
=118.202.5
=7.40
N=YZ
=28.32.5
=11.32
PO=0.085
σ m=PZx Po
σ m=2
2.5x (0.0085)
σ m=0.0068Tn/m2
σ TOTAL=σ A+σ B+σ P1+σ P2+σm1+σm2+σe
σ TOTAL=4.28Tn/m2
153
“Mecánica de Suelos II”
7. CONCLUSIONES:
El factor de influencia para el edificio A es de 0.048 Tn/m2
El factor de influencia para el edificio B es de 4.22 Tn/m2, lo cual demuestra
que debido a la distancia de las edificaciones no afecta a la zona de estudio.
Debido a que no hay gran influencia por parte de las edificaciones, se podrá
construir cualquier estructura sin preocuparnos por los esfuerzos ajenos a la
misma.
El punto elegido se encontraba en un lugar descampado por lo que lo único
que ejercía algún esfuerzo, podía ser las edificaciones.
El punto en el terreno con el que se trabajó a sido situado basándonos en la
ubicación de la estructura, de modo que los cálculos sean más fáciles de
realizar.
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“Mecánica de Suelos II”
8. RECOMENDACIONES:
Se debe tener a la mano una tabla de equivalencias de los distintos
materiales a considerar en el metrado de cargas.
Se recomienda realizar los metrados de la manera más ordenada y precisa
posible, para obtener los resultados más confiables. Se debe tener un
conocimiento amplio en lo que respecta a lectura de planos de
cimentaciones, elevaciones y demás, para que el metrado sea minucioso.
Se debe tener mucho cuidado en los cálculos de gabinete puesto que las
respuestas pueden variar considerablemente.
Reconocer las cargas que se van a tomar en cuenta, según la distancia en la
que se encuentran a partir del punto.
Se debe tomar en cuenta el estrato que tenga la mayor resistencia a las
cargas.
Se recomienda usar áreas conocidas a manera de simplificar los cálculos.
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