Informe Final de Mecanica de Suelos i

MECANICA DE SUELOS I

INFORME DE ESTUDIO DE SUELOS

PAP INGENIERIA CIVIL

2012VICTOR JOAQUIN MAMANI HERBOZO

INDICE

I.INTRODUCCION.

II.OBJETIVOS.

III.MARCO TEÓRICO

IV.DATOS GENERALES DEL ESTUDIO.

V.ENSAYOS.

4.1. EXPLORACION Y PERFIL ESTRATIGRAFICO.

4.2 DETERMINACION DE LOS LIMITES DE ATTERBERG.

4.3 GRANULOMETRIA DEL SUELO.

VI.PLANO.

I.INTRODUCCIÓN

El presente estudio de mecánica de suelos fue realizado usando

métodos empíricos y mediante estudios de laboratorio, con el propósito

de poder saber con precisión las propiedades mecánicas y físicas del

suelo.

Los ensayos de mecánica de suelos tienen como propósito identificar (o

clasificar) el material, determinándole ciertas propiedades físicas y

estableciendo criterios de control sobre el material.

Como es imposible ensayar la masa de suelos completa y como el suelo

es un material variable, es necesario hacer varios ensayos sobre

cantidades pequeñas de suelo que permitan extrapolar los resultados a

la masa completa.

Para que los ensayos sean válidos para la masa de suelos, deben ser

2012MECANICA DE SUELOS I

Página 1VICTOR JOAQUIN MAMANI HERBOZO

ejecutados sobre muestras que se consideran representativas de la

misma y que cumplen las normas de muestreo establecidas.

II.OBJETIVOS.

Familiarizar al estudiante con el estudio del suelo donde se pretende cimentar la obra, para lo cual se realiza trabajos de exploración in situ, analizando las muestras de suelos, obteniendo resultados y conclusiones de los ensayos de campo y laboratorio; con el fin de establecer un mejor criterio del comportamiento mecánico del suelo.

Brindar una fuente de información referencial de las características físicas del suelo como terreno, para la posterior construcción.

III.MARCO TEÓRICO.

CALICATAS

Las calicatas o catas son una de las técnicas de prospección empleadas para facilitar el reconocimiento geotécnico, estudios edafológicos o pedológicos de un terreno. Son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora.

Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo.

Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es preferible mantener el número del pozo en el registro como "no realizado" en vez de volver a usar el número en otro lugar, para eliminar



confusiones. La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático.

La sección mínima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o escalones de 0,30 a 0,40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.

Las calicatas permiten:

Una inspección visual del terreno "in situ". Toma de muestras. Realización de algún ensayo de campo.

La profundidad de este tipo de reconocimiento no suele pasar de los 5 metros, aunque en casos extremos puede alcanzar los 10 metros de profundidad. La dimensión mínima en planta, indicada por la norma N.T.E., es de 75 milímetros.

En determinados tipos de terreno, cuando haya personal en su interior realizando la maniobra de toma de muestras, la calicata deberá ser entibada.

¿Para qué se hace una calicata?

Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo.

Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es preferible mantener el número del pozo en el registro como "no realizado" en vez de volver a usar el número en otro lugar, para eliminar confusiones.

La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático.



La sección mínima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o escalones de 0,30 a 0,40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.A cada calicata se le deberá realizar un registro adecuado que pasará a formar parte del informe respectivo. La descripción visual de los diferentes estratos se presentará en el formato de la figura 5.1 y deberá contener, como mínimo, toda la información que allí se solicita.

IV.DATOS GENERALES DEL ESTUDIO.

3.1. UBICACIÓN

Región : San Jerónimo

Provincia : Cusco

Ciudad : Cusco

Urbanización : Larapa grande

Referencia : Altura del paradero final de “Rápidos”



IV.ENSAYOS.

4.1. EXPLORACION Y PERFIL ESTRATIGRAFICO.4.1.1. Objetivos

Obtener un perfil estratigráfico indicando la profundidad y las características del suelo por estratos, usando una inspección organoléptica del terreno de fundación.

Obtener muestras de suelo a diferentes profundidades para ensayos de humedad.

4.1.2. Normas aplicables

Perfil Estratigráfico : ASTM D 2488 (NTP 339.150)

Muestreo : ASTM D 4220 (NTP 339.151)

4.1.3. Materiales

Wincha

Pico

Pala

Bolsas plásticas

4.1.2. Procedimiento

a) Previamente seleccionado el lugar de exploración (también se puede determinar la cantidad de calicatas a excavar según la norma E050 del RNE). Con el uso de una wincha se midió y con una pala y pico se procedió a la



excavación de una calicata de 1.5m de largo x 1.2m de ancho x 1.6 m de profundidad.

Se optó por el método de exploración de pozo a cielo abierto (calicata), ya que es un método sencillo que no requiere de equipo especial de exploración y que además brinda un amplio y representativo perfil del suelo. Para el estudio se cavó una sola calicata, debido a que el estudio es demostrativo para los ensayos del curso de mecánica de suelos I.

b) Luego de excavada la calicata se procedió a hacer el registro de excavación, indicando las características resueltas por inspección organoléptica del suelo encontrado. Se producían cambios visuales en el estrato del suelo (se considera estrato a partir de 50cm)

c) Se utilizó una herramienta para escarbar y poder conseguir la muestra de suelo en un área más profunda, para lo cual se introdujo alrededor de 1.80m, a esa profundidad se sacó la muestra para el estudio.



Estudio de calicata 1 –Mecánica de Suelos IProyecto: ………………………………………………………………Sector/Tramo: ………………………………………………………………………………………..

Pozo N°: ………………………………………Ubicación(km) ………………………………………………………………m. A la izq. Del EjeCota boca : ……………………………………………………m. Fecha de inspección ………………………………………….Inspector………………………..

Prof

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Perfi

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ción

SU

CS.

Estim

ada

DESCRIPCÓN DEL SUELO

0.80------

Carpeta vegetal.

1.65 Limo arenoso

Limo arenoso con gravas aisladas, color pardo,graduación media, plasticidad baja a nula, humedadmedia, consistencia firme, estructura homogénea,

tamaño máximo 2”.

2.30 Grava arenosa

Grava arenosa, color marrón oscuro , graduación gruesa,plasticidad regular, humedad media, compacidad muyalta, estructura estratificada, origen fluvial, materiaorgánica nada, partículas de grava de cantos subredondeados y arenas de cantos angulares. Se observan bolones y bloques de tamaño máximo 30”.

d). Se utilizo otra herramienta calibrada y estandarizada para poder determinar la

Nota: no se observó nivel freático ni napas colgadas de agua al momento de laexploración (15-12-2012)



REGISTRO DE EXCAVACION

4.1.4. Conclusiones.

El perfil estratigráfico muestra un estrato desde 0 a 0.50m de materia orgánica no apta para la construcción.

A la profundidad excavada, el suelo no presenta Capa freática. Entre 0.5 y 1.00 m presenta un suelo presuntamente compuesto por

arena arcillosa y limo de color característico marrón claro a mostaza. Entre1.00 a los 3.40m aprox. El suelo es uniforme no presenta alguna

variación ni presencia de agua, compuesto esencialmente de arcilla y limo, con un color de marrón mas oscuro.

4.1.4. Recomendaciones.

Para el reconocimiento estratigráfico del suelo se recomienda que antes de realizarlo se debe contar con toda la información necesaria de las características de los suelos.

Para la cimentación se recomienda no hacerla sobre la materia orgánica debido a su baja calidad como suelo de fundación.

4.2. DETERMINACION DE LOS LIMITES DE ATTERBERG.

4.4.1. Objetivos

o Determinar el limite liquido del sueloo Determinar el limite plástico del sueloo Determinar el índice plástico del suelo


ASTM D 4318 (NTP 339.129)

4.4.3. Materiales

Aparato de límite líquido (copa Casagrande). Acanalador (Casagrande). Plato evaporador de porcelana. Placa de vidrio para hacer el ensayo de límite plástico Varilla de soldadura de 3 mm. Para visualizar por comparación el

diámetro del cilindro para límite plástico. Balanza de sensibilidad de 0.01g.



Estufa (100+-5°C), con circulación de aire. Accesorios (espátula, gotero, franela, envases)

4.4.4. Procedimiento.

a) Límite liquido.-

a.1. Se tamizo 5000 gr de suelo (seco al aire), por la malla N°40 al cual se le realizo el cuarteo para tomar una muestra representativa de 500 gr. Luego se dejo saturar durante 24 horas con la finalidad de que el agua ocupe todos los espacios vacios del suelo. Una vez saturado el suelo se procede con el siguiente paso.

a.2. Se calibro la copa de Casagrande verificando que la altura de la máquina del límite líquido sea exactamente de 1 cm. Para esta operación se utilizó la cabeza del acanalador del ranurador patrón en forma de lámina de 1 cm de altura.

a.3. Se colocó 250 gr. de suelo saturado en el recipiente de porcelana, añadimos una pequeña cantidad de agua, y mezclamos cuidadosamente el suelo hasta obtener una muestra pastosa y de color uniforme puesto que estas características son indicadores de que la muestra está en un estado adecuado para el ensayo.

a.4. Colocar con la espátula una muestra de la pasta en la copa Casagrande de manera que tengamos una superficie de 10mm de espesor.

a.5. Después se realizo la ranura y se giro la manivela registrando el número de golpes necesarios para cerrar el canal en una longitud aproximada de 10mm.

a.6.Se tomo una muestra para medir el contenido de humedad del suelo colapsado en la ranura asegurándose que corresponda a la zona donde se cerró la ranura y la pasta restante se regreso al plato de evaporación para la siguiente repetición.

a.7.Se repitió la secuencia para tres pruebas adicionales con número de golpes comprendido entre 25 y 30, entre 20 y 25 y entre 15 y 20 respectivamente.

b) Límite Plástico

b.1.De la pasta preparada para el ensayo anterior se tomo porciones pequeñas formando esferas (aprox. 6) que se colocaron sobre la placa de vidrio para iniciar la prueba del límite plástico una vez concluido el ensayo del límite líquido.

b.2. Se tomaron dos esferas y se rolaron sobre la placa de vidrio aplicándole presión suficiente para moldearlo en forma de una varilla cilíndrica, cuando el



diámetro del cilindro de suelo llego a 3 mm y aun no se produjo rotura en pequeños pedazos se moldea nuevamente de la misma manera hasta que se produzca la rotura. Si el cilindro se desmorona a un diámetro superior a 3 mm., esta condición es satisfactoria para definir el límite plástico.

b.3.A la muestra que ha sufrido rotura se le determina el contenido de humedad (según ASTM D 2216-71). El valor obtenido se promediara con el obtenido en otras repeticiones.

4.4.6. Conclusiones De los resultados se puede concluir que el suelo estudiado presenta

arcilla de baja plasticidad.

4.4.7. Recomendaciones Se recomienda que ambos ensayos sean ejecutados por la misma

persona entrenada ya que gran parte da la verificación y observación en el procedimiento es subjetivo.

Tener cuidado con las variables que pueden afectar el resultado de la prueba del límite líquido, como pueden ser: utilizar una porción mayor de suelo a ensayar, no cumplir con la frecuencia de golpes especificada (2 golpes por segundo), el tiempo en realizar la prueba y la humedad del laboratorio.

4.5. GRANULOMETRIA DEL SUELO.

4.5.1. Objetivos

Determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo Trazar la curva granulométrica Clasificar el suelo por el método SUCS y AASHTO


ASTM D 422 (NTP 339.128)

4.5.3. Materiales

Un juego de tamices normalizados. Dos balanzas: con capacidades superiores a 20 kg. y 2000 gr. Y

precisiones de 1gr. y 0,1gr. Respectivamente. Estufa de secado con circulación de aire (temperatura 110 º ± 5 º C.) Un vibrador mecánico. Herramientas y accesorios (Bandeja metálica, recipientes y escobilla).



4.5.4. Procedimiento.-

a) Se tomo una muestra representativa de 500 gr (peso antes de lavado) obtenida del cuarteo realizado previamente, el cual fue sometido a un remojo durante 24 horas para que las partículas finas se suelten.

b) Luego se dispuso a lavar la muestra usando como filtro en el tamiz N°200 para eliminar las partículas de suelos finos que contiene la muestra, hasta que el agua salga limpia.



SI STEMA UNI FI CADO DE CLASI FI CACI ÓN DE SUELOS (S.U.C.S.)

ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO MTC E - 107 - 99

PROYECTO: FECHA: Diciembre del 2012 UBICACIÓN: Urb. Larapa - San Jeronimo PROFUNDIDAD: 2.00m. Calicata 01 SOLICITA: ESTRATO: Segundo Estrato

Tamiz Pasa Pasante Retenido Retenido NORMAS REFERENCIALES

(mm) (%) (%) Acumulado (%) Parcial (%) Standart Test Method for Classification of Soils

100 100.00 100.00 0.00 0.00 for Engineering Purposes ASTM D - 2487 - 00

80 100.00 100.00 0.00 0.00 Análisis Granulométrico de Suelos por Tamizado

63 100.00 100.00 0.00 0.00 UNE : 103 101 : 1995

50 94.72 94.72 5.28 5.2840 86.25 86.25 13.75 8.4725 74.22 74.22 25.78 12.03 SUELOS

20 65.02 65.02 34.98 9.20 GRANULARES

12.5 53.02 53.02 46.98 12.0010 50.93 50.93 49.07 2.096.3 48.72 48.72 51.28 2.215 44.62 44.62 55.38 4.102 34.61 34.61 65.39 10.01 SUELOS

1.25 29.74 29.74 70.26 4.87 COHESIVOS

0.4 22.64 22.64 77.36 7.100.160 17.42 17.42 82.58 5.220.080 13.58 13.58 86.42 3.84

Límite Líquido 20.58Límite Plastico 13.16

Índice Plasticidad 7.42

Pasa tamiz Nº 4 (5mm): 44.62 %Pasa tamiz Nº 200 (0,080 mm): 13.58 %D60: 16.86 mmD30: 1.29 mmD10 (diámetro efectivo): mmCoeficiente de Uniformidad (Cu):Grado de Curvatura (Cc):

GRANULOMETRIA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.0010.010.1110100

TAMIZ (mm)

PA

SA

(%

)

Ábaco de Casagrande

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Límite líquido

Índ

ice

pla

sti

cid

ad

OH ó MH

CH

CL

ML ú OLCL - MLML

Línea A

Línea B

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOSGWGPGMGCSW

SPSMSCMLCLOLMHCHOHPt

SU

EL

O D

E G

RA

NO

GR

UE

SO

, M

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50

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N°

4

Gravas bien graduadas Gravas mal graduadasGravas LimosasGravas Arcillosas

Arcillas Inorgánicas de alta plasticidadArcillas Orgánicas de media a alta plasticidad

Arenas bien graduadas

Arenas mal graduadasArenas LimosasArenas Arcillosas

Altamente Orgánico Turba y otros suelos altamente orgánicos

SU

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CIL

L

AS

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0)

Limo InorgánicosArcillas Inorgánicas de baja plasticidadLimos Orgánicos y Arcillas Limosas Orgánicas

LIM

OS

Y

AR

CIL

L

AS

(LL

>5

0)

Limos Inorgánicos



c) El material retenido se deposita en un recipiente y se seca en la estufa durante 24 horas. Una vez seca la muestra se deja enfriar y se pesa (peso después de lavado).

d) Luego se deposita el material en un juego de tamices y se hace vibrar el conjunto durante 5 a 10 minutos, tiempo después del cual se retira del vibrador y se registra el peso del material retenido en cada tamiz. Se sumaron estos pesos (peso final después del ensayo) y se comparo con el peso inicial, calculando el porcentaje de error que fue muy inferior al máximo admisible.

e) Se realizaron los cálculos respectivos.

PROYECTO :Urb. Larapa Calicata 01

UBICACIÓN : San Jeronimo - Cusco Prof. Muestra: 2.00m.SOLICITADO: MUESTRA : AlteradaFECHA : Cusco Diciembre del 2012

Segundo Estrato

LIMITE LIQUIDO OBSERVACIONES:Muestra N° 1 2 3 4Peso de la capsula 13.25 10.25 12.35 10.25Peso capsula. + suelo humedo 91.14 93.18 93.58 95.68Peso capsula + suelo seco 78.84 79.56 79.64 80.38Numero de golpes 32 28 24 21Peso suelo seco 65.59 69.31 67.29 70.13Peso agua 12.3 13.62 13.94 15.3% humedad 18.75% 19.65% 20.72% 21.82%

LIMITE PLASTICO RESULTADOSMuestra 1 2 3Peso de la capsula 5.23 5.64 6.22Peso capsula. + suelo humedo 9.44 9.31 9.98 LIMITE LIQUIDO 20.58%Peso capsula + suelo seco 8.96 8.88 9.54Peso suelo seco 3.73 3.24 3.32 LIMITE PLASTICO 13.16%Peso agua 0.48 0.43 0.44% humedad 12.95% 13.27% 13.25% INDICE PLASTICO 7.42%

ENSAYO DE LIMITES DE CONSISTENCIA

LIMITE LIQUIDO

18.0%

18.5%

19.0%

19.5%

20.0%

20.5%

21.0%

21.5%

22.0%

22.5%

10 100

No DE GOLPES

% D

E H

UM

ED

AD



4.4.6. Conclusiones

Con el análisis granulométrico y los límites de Atterberg obtenidos en el ensayo anterior, se pudo determinar que el suelo del terreno es un suelo de grano fino compuesto por arcilla inorgánica de baja plasticidad con poca presencia de arena , lo cual nos indica que es un suelo con baja capacidad para soportar deformaciones rápidas sin rebote elástico.

4.4.7. Recomendaciones

Se recomienda evitar el uso de tamices que se encuentran en mal estado para disminuir los errores por defecto o exceso de material ensayado.



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