REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR

UNIVERSIDAD JOSE ANTONIO PAEZ

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

CATEDRA: MECANICA DE SUELOS

Mecánic

a de

Suelos

Introducción

El estudio de los suelos radica como de relevada importancia para la

Ingenieria Civil debido a ser el sustento de toda obra de construcción, siendo esta

del tipo vial, de servicios o estructural. Los estudios de suelos son fundamentales

para llevar a cabo cualquier obra, por ello durante el curso se analizaron diferentes

tipos de muestras producto de procesos de formación particulares y se sometieron

a diferentes estudios como por ejemplo granulometría, plasticidad, contenido de

humedad entre otros, con el fin de caracterizarlos por su comportamiento

mecánico y saber a futuro cual puede ser su respuesta a cualquier solicitación o

comportamiento de competencia permeable y de compactación, sabiendo que

esta es necesaria para un suelo de sustento como material de obra.

Los suelos constituyen un inagotable tema de investigación y estudio para

diferentes ramas de la ciencia, como por ejemplo la geología, la agronomía y la

mineralogía. Desde el punto de vista de la ingeniería civil, el suelo se analiza bajo

los siguientes aspectos:

Base de apoyo para todo tipo de edificaciones.

En forma de masa o talud que debe ser contenido.

Cumpliendo la función de material de construcción.

Por regla general, todo lo que se construye resulta soportado de manera

directa o indirecta por el suelo de fundación. Independientemente del tamaño o

función de una edificación, su forma o ubicación geográfica, debe apoyar sobre el

terreno que la sustenta. Este debe resistir las cargas que le trasmiten las

columnas y muros a través de sus bases, tales como las cargas permanentes,

sobrecargas móviles, el peso de los fluidos o materiales granulares almacenados,

cargas de viento, sismo, vibraciones, etc., asegurando la estabilidad del conjunto y

una correcta interacción suelo – fundaciones - superestructuras, así como el buen

funcionamiento de las instalaciones y servicios auxiliares complementarios.

En este sentido, la Mecánica de los Suelos se ha transformado en la herramienta

esencial que permite un correcto diseño de las fundaciones de los edificios,

puentes, caminos, presas, chimeneas, y todo tipo de estructura resistente.

En el presente informe se darán a conocer los resultados obtenidos, en el

laboratorio de la cátedra de mecánica de suelos, de tal manera que una vez

realizados los ensayos pertinentes, se sabrá qué tipo de suelo ha sido estudiada, y

por consiguiente los efectos que este suelo tiene, ante una obra de construcción.

Laboratorio N° 1

Análisis granulométrico

El presente laboratorio se realizó con el objetivo de obtener la distribución

por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo, de tal manera

que se pudiera clasificar fácilmente mediante el método del tamizado y con la

ayuda de sistemas como el ASHTO o SUCS, definiendo así, si estamos en

presencia de suelos gruesos (gravas y arenas) o suelos finos (limos y arcillas), o

bien una combinación de ambos. El análisis granulométrico al cuál se somete un

suelo es de gran ayuda para la construcción de proyectos, ya que con este ensayo

se obtienen los criterios de aceptación de suelos necesarios para ser utilizados en

bases, o sub-bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, entre otras

estructuras, así como también para mezclas de asfalto o concreto, pudiendo

conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo estudiado, según su clasificación.

El análisis granulométrico se realizó mediante tamices, que no son más que

platos de acero inoxidable con una malla metálica adherida en la parte inferior con

aberturas uniformes. Estos tamices se agrupan colocándolos uno encima de los

otros de acuerdo a la enumeración, según la abertura de los cuadros de la maya,

que determinaran el tipo de suelo de la siguiente manera:

Para la realización del ensayo se tomó una muestra de suelo procedente de

Tinaquillo, con un color característico marrón rojizo, de dicha muestra se tomó una

porción la cual se extendió en el mesón, se eliminaron las partículas más grandes,

y se procedió a machacar la muestra con un martillo. Luego con el método del

cuarteo separamos el espécimen en cuatro partes iguales, de donde adquirimos

aproximadamente dos partes, de tal manera que se logró juntar 2850,5 gramos.

Posteriormente se vertió la muestra de 2850,5 gramos en la parte superior del

juego de tamices: 3/8”, ¼” y N° 4, se colocó en el vibrador mecánico, y se

encendió durante 60 segundos aproximadamente, de tal manera que el conjunto

vibrara, y se lograra tamizar la muestra, y en seguida se registraron los resultados.

Del material pasante del tamiz N° 4, se tomaron 200 gramos, y se vertieron en la

parte superior del juego de tamices N° 10, N°40, N°100 y N° 200, y se repitió el

mismo procedimiento que para el juego de tamices anterior.

Una vez registrados los resultados, se continuó con los cálculos que nos

permitieron saber el peso retenido parcial en cada uno de los tamices, el

porcentaje retenido parcial, acumulado y pasante, para así poder construir la curva

granulométrica con los porcentajes pasantes de cada tamiz, y poder calcular los

coeficientes de uniformidad y curvatura, los cuales nos permiten visualizar y

evaluar la uniformidad del tamaño de las partículas del suelo. Un suelo con un

coeficiente de uniformidad menor de 3, se considera muy uniforme, y en el límite,

si un terreno estuviera formado por esferas perfectamente iguales, su coeficiente

de uniformidad sería igual a 1. Lo que realmente nos interesa es que el suelo no

se encuentre muy uniforme, por ejemplo los suelos gruesos con amplia gama de

tamaños, es decir, “bien gradados”, se compactan mejor para una misma energía

de compactación que los suelos muy uniformes, es decir, “mal gradados”. Cuando

se usa un vibrador para la compactación, las partículas más pequeñas pueden

acomodarse en los huecos entre las partículas más grandes, adquiriendo así una

mayor compacidad. La forma de la curva de una idea inmediata de la distribución

granulométrica del suelo; un suelo constituido por partículas de tamaños muy

similares estará representado por una curva menos tendida y con una tendencia a

la verticalidad, puesto que los porcentajes pasantes se establecen en un rango de

tamices, escasos; mientras que una curva muy tendida me dará una gran variedad

de tamaños.

A un lado que debemos de realizar la curva granulométrica y calcular los

coeficientes de uniformidad, también se tuvo que proceder con el método SUCS,

para saber el tipo de suelo en el que estamos en presencia.

Análisis de resultados:

Según los resultados obtenidos, se tiene que el suelo estudiado es un suelo

grueso, ya que el % pasante del tamiz N° 200 es menor al 50 %, específicamente

arena, puesto que analizando el % pasante del tamiz N° 4, se tiene que este es

mayor que el 50%. A un lado a eso, resultó que es una arena mal gradada, porque

al analizar los cálculos de coeficientes de uniformidad y curvatura, este último no

cumple con los criterios para que sea bien gradada. De hecho al observar la curva

granulométrica se logra ver que es una curva poco tendida y con tendencia a la

verticalidad, lo cual indica que existe cierta uniformidad en el suelo, es decir, que

las partículas poseen tamaños muy similares, de tal manera que no son

aceptables según los criterios necesarios, ya que como se dijo en párrafos

anteriores lo que realmente nos interesa es que el suelo no se encuentre muy

uniforme, para un mejor acomodo de las partículas, evitando así una mayor

cantidad de vacíos, y por consiguiente no se tendrá una muy buena compactación

para una misma energía de compactación.

Resultando así que el suelo analizado es una arena mal gradada “SP”, ellas

poseen permeabilidad y según la valoración de suelos SUCS, el valor como

terreno de apoyo se caracteriza como mediano a bueno, además de ello,

medianamente sirve como sub-base, y como base no es muy conveniente. No

presenta casi ninguna compresibilidad y expansión, por lo tanto no posee un grado

de consolidación significativo cuando aumenta la presión que sobre él se ejerce, y

por tanto no existe un hinchamiento ni retracción del mismo cuando aumenta o

disminuye el agua. Sus características de drenaje son excelentes, y ostenta un

peso unitario en seco entre 1,68 y 2,16. Este tipo de suelo lo podemos encontrar

en médanos y playas, como arenas uniformes, y las mezclas de gravas y arenas

finas, son provenientes de estratos diferentes obtenidas durante un proceso de

excavación.

Por último es importante recalcar que para un suelo arenoso mal gradado,

se requiere un equipo de compactación integrado por: tractor tipo oruga y rodillo

de neumáticos. Y que según su uso es apta para diques y terraplenes de suave

talud.

Laboratorio N° 2

Identificación visual de los suelos

El presente laboratorio se realizó con la finalidad de realizar una

caracterización visual de los suelos, orientada a describir de la forma más técnica

posible las principales características de los suelos, de tal manera que los

estudiantes adquiéramos los conocimientos teórico – prácticos, efectuando pasos

sencillos para identificar los suelos visualmente y así desarrollar habilidades para

realizar un reporte, con el análisis e interpretación de los resultados, así como

también sus respectivas conclusiones.

Para este laboratorio fue necesaria la utilización de los siguientes materiales y

equipos:

Pala.

Barra.

Posteadora o Barreno

Palin doble.

Balanza de 0.1 gr. de sensibilidad

Tamices Nº 4, Nº 10, Nº 40.

Tabla de Vidrio

Frasco transparente (vidrio)

Mortero o matraz

Horno

Cucharon

Bandeja

Análisis de resultados:

1. Examen de suelos granulares: este ensayo arrojó que el 40% de la

muestra analizada fue retenida en el tamiz N° 4, y por lo tanto un 60% de la

misma fue pasante de dicho tamiz. Por deducción, se tiene que la mayor

parte de la muestra presenta arena.

2. Ensayo de sacudida y dilatación: durante este estudio, la muestra

presentó una superficie brillante, la cual, al apretar la mano no se endurecía

ni se volvía quebradiza. Como resultado, se observó una muestra

impermeable y con una dilatación muy lenta.

3. Resistencia en estado seco o prueba de rotura: luego de secar

artificialmente la muestra en el horno, se rompió bajo una presión más o

menos considerable, lo que expresa que tiene una resistencia de madia a

alta.

4. Plasticidad o prueba de tenacidad: al amasar sobre la superficie plana la

mezcla de agua y suelo, se realizaron hebras delgadas con un diámetro

aproximado a 3mm, en el momento en el que se logró llevar las hebras a

dicho diámetro, las mismas comenzaron a romperse per al volver a unirlas y

formas una bola de la mezcla, la muestra se quebró, por lo que se concluyó

que el suelo ensayado ostenta una alta a media-alta plasticidad.

5. Color, olor y brillo:

Color: La muestra exterioriza un color marrón rojizo, o bien un color

terracota característico.

Olor: El espécimen no mostró un olor a material orgánico, más sin

embargo, si presenta un olor mineral característico. Por lo cual se

concluye que el suelo no tiene material en descomposición.

Brillo: contiene Brillo debido a la impermeabilidad.

6. Sedimentación: luego de agitar, a los 30 segundos la decantación había

sido lenta, a los 6 minutos había decantado un poco más más sin embargo

se encontraba un poco turbio. Para los 18 minutos ya había decantado

mucho más aunque seguía un poco turbio, a los 42 minutos ya se

encontraba casi completamente decantado y no presentaba turbidez, y

finalmente a los 60 minutos la muestra estaba completamente sedimentada.

Analizando cada uno de los ensayos de forma minuciosa, obtuvimos que el

suelo estudiado tiene, un alto grado de impermeabilidad, ya que por ser un grano

fino, posee poros muy pequeños para permitir el paso del agua a excepción del

paso lento por capilaridad. Además de ello por su olor y color, es un suelo

inorgánico, puesto que los colores claros y brillantes son propios de dichos suelos.

El mismo presenta una plasticidad media y una resistencia al seco media alta,

características de las arcillas, por lo que se concluyó que se tiene que es un suelo

CL, que podría ser, arcillas inorgánicas de baja a media compresibilidad, arcillas

con gravas, arcillas arenosas, o arcillas limosas, para saber exactamente qué tipo

de suelo es, es necesario realizar el ensayo de limite plástico y límite líquido.

Laboratorio N° 3

Gravedad específica de los suelos

La actual práctica se realizó con el objetivo de determinar el peso promedio por

unidad de volumen de partículas sólidas que constituyen un suelo, para así poder

instruirnos y ejercitarnos con el método general de obtención de la gravedad

específica, la cual se define como la relación del peso en el aire, de un volumen

dado de partículas sólidas, al peso en el aire de un volumen igual de agua

destilada a una temperatura de 4 °C, consiguiendo así un valor abstracto que sirve

para fines de clasificación e interviene en la mayor parte de los cálculos de la

mecánica de suelos.

De acuerdo a un rango de valores que se pueden obtener, los suelos se

clasifican de la siguiente manera:

En la práctica se realizaron dos ensayos, para los cuales fue necesaria la

utilización del siguiente equipo, según sea el caso:

Para determinar la densidad de partículas sólidas 5mm. Tamiz Nº 4.

Matraz o picnómetro

Balanza

Reductor de presión o bomba de vacío

Termómetro

Embudo

Horno

Agua destilada

Solución disolvente de grasas

Para determinar la Gravedad de partículas sólidas sobre 5mm. Tamiz Nº 4.

Balanza

Canastillo porta muestra

Recipiente para contener el canastillo

Termómetro

Horno

Análisis de los resultados:

De acuerdo a los resultados obtenidos, de las fórmulas aplicadas con los

datos conseguidos en el laboratorio, se tiene que la gravedad específica de los

sólidos es de 2,2.

Teniendo en cuenta los márgenes de errores que se generan en los

ensayos y los estudios de ensayos anteriores, que el espécimen ensayado

presenta una Gs propio de gravas y arenas.

Laboratorio N° 4

Relaciones Volumétricas del Suelo

El presente laboratorio se realizó con la finalidad de determinar el valor

numérico de las relaciones de volúmenes en base a los datos de las pruebas

obtenidas en los ensayos realizados anteriormente. Se puede determinar

fácilmente el peso de las muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al

horno, y el peso específico de los suelos, a partir de estos datos es posible

conocer la relación de vacíos, la porosidad, densidad aparente y especifica del

suelo entre otras magnitudes que nos dan una relación de las propiedades que

presenta el suelo en estudio, es de vital importancia saber cómo unos gramos de

suelo nos puede dar información a través del estudio de las relaciones

volumétricas del suelo ya que este nos permite predecir como es el

comportamiento del mismo en sus distintas fases. Sabemos que el suelo es un

material constituido por partículas sólidas rodeado por espacios libres (vacíos) ,

en general ocupados por agua y aire .

Fase Sólida: formada por partículas minerales del suelo, incluyendo la

capa sólida adsorbida.

Fase Líquida: generalmente agua (específicamente agua libre),

aunque pueden existir otros líquidos de menor significación.

Fase Gaseosa: comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar

presentes otros gases.

Algunos suelos contienen, además, materia orgánica (residuos vegetales

parcialmente descompuestos) en diversas formas y cantidades. Pese a que la

capa adsorbida y el contenido de materia orgánica son muy importantes desde el

punto de vista de las propiedades mecánicas del suelo, no es preciso

considerarlos en la medición de pesos y volúmenes de las tres fases principales.

Entre estas fases es preciso definir un conjunto de relaciones que se refieren a

sus pesos y volúmenes, las cuales sirven para para contar con conceptos

importantes, a través de cuya variación puedan seguirse los procesos de

ingeniería que afectan a los suelos.

Análisis de resultados:

De acuerdo a los ensayos realizados al suelo, es importante destacar que el

mismo presenta cierta cantidad de escombros, específicamente ramas secas, que

fueron retiradas para poder ejecutar los ensayos, ya que como se mencionó

anteriormente, el contenido de materia orgánica son muy importantes desde el

punto de vista de las propiedades mecánicas del suelo, no es preciso

considerarlos en la medición de pesos y volúmenes de las tres fases principales.

Del laboratorio N° 3 obtuvimos la Gs, así como también el volumen de la

muestra y el peso húmedo de la misma. La muestra húmeda fue secada en el

horno, y de allí se adquirió el peso seco de la muestra. Aplicando una fórmula

donde restamos el peso húmedo de la muestra y el peso seca de ella, obtuvimos

el peso del agua, con lo que se tienen entonces los siguientes datos:

Vm= 83.14 cm3

Gs= 2.2

Ws= 141.7 gr

W (húmedo)= 157.7 gr

Por lo tanto:

Ww= W(húmedo) – Ws= 157.7-141.7= 16 gr

Gs= γsγw

= γs1

Vm= Vv + Vs Vv= Vm – Vs= 83.14 – 64.41= 19.73 cm3

Vv= Vw + Va Va= Vv – Vw= 19.73 – 16= 3.73 cm3

W= Ww/Ws=16/141,7=11,3%

e= Vv/Vs= 19,73/ 64,41= 0,3

n= (Vv/Vm)*100= (19,73/83,14)*100= 23,73%

S= (Vw/Vv)*100= (16/19,73)*100= 81,09%

Wm= 157.7

Ws= 141.7

Ww= 16

Wa= 0

Vs

Vw= 16

Va

Vs

Vv

Vm= 83.14

SOLIDOS

AGUA

AIRE

γs=WsVs→Vs=Ws

γs=141.72.2

=64.41 cm3

Por lo tanto:

Laboratorio N° 5

Plasticidad del Suelo

La plasticidad se define como la propiedad de un material por la que es

capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación

volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.

El proceso en el que el suelo se vuelve plástico ocurre de la siguiente

manera; el agua forma una película alrededor de los granos y su espesor

puede ser determinante del comportamiento diferente del material. Cuando el

contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy

concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua va

aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en el que el

material es fácilmente moldeable; si el secado continúa, el suelo llega a

adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de

compresión y tracción considerables.

El límite líquido es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto

al peso del suelo seco, que delimita la transición entre el estado líquido y

plástico de un suelo. El límite líquido se define como el contenido de agua

necesario para que la ranura de un suelo colocado en el equipo de

Casagrande, se cierre después de haberlo dejado caer 25 veces desde una

altura aproximada de 3 cm.

El límite plástico en cambio, no es más que el contenido de humedad,

expresado en porcentaje, cuando comienza a agrietarse un rollo formado con

el suelo de 3 mm de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa

y absorbente.

La relación existente entre el Límite Líquido y el Índice de Plasticidad ofrece

una valiosa información sobre la composición granulométrica, comportamiento,

naturaleza y calidad de la arcilla. Existe una gran variación entre los límites de

diferentes arcillas e incluso para un mismo mineral arcilloso, esta variación se

debe a la morfología y tamaño del cristal, cuanto más pequeña e imperfecta sea la

estructura, más plástico es el material. Realmente se utiliza el ensayo casa grande

para trazar una curva en papel logarítmico y verificar la variación del índice líquido

y plástico pero en nuestro laboratorio solo se calculó el contenido líquido y el

contenido plástico de los suelos.

Análisis de los resultados:

Determinación del límite líquido:

Este ensayo se repitió unas dos veces, de tal manera que el contenido de agua

en la curva de fluidez correspondiera a 25 golpes, para poder determinar el límite

líquido de la muestra. Una vez logrado este objetivo, se obtuvo el peso de la tara,

peso de la muestra húmeda y muestra seca para poder hallar el porcentaje de

humedad. De tal manera que se adquirieron los siguientes resultados:

Wh= 103,3 gr

Ws= 100,8 gr

Tara= 22,4 gr

Wh= 103,3 – 22,4= 80,9 gr restándole la tara

Ws= 100,8 – 22,4= 78,4 gr restándole la tara

Ww= wh – ws= 80,9 – 78,4= 2,5 gr

WL= 2,578,4

∗100=3,2%

Determinación del límite plástico:

Según los resultados obtenidos de este ensayo, se tuvo como peso húmedo de

la muestra 4,6 gr y como peso seco de la muestra 4 gr. Por lo tanto se tiene que el

contenido de agua de la muestra es de 0,6 gr, y por consiguiente se tiene como

resultado lo siguiente:

Wh= 4,6 gr

Ws= 4 gr

Ww= Wh – Ws= 4,6 – 4 = 0,6 gr

℘=0.64

∗100=15%

Una vez obtenidos el límite plástico y el límite líquido, precedemos con el

cálculo del Índice de plasticidad (Ip), para poder llevar los números adquiridos a la

carta de plasticidad y saber exactamente que suelo se tiene.

IP= WL- WP= 3,2 – 15= -11,8 %

Dado que el cálculo de índice de plasticidad es negativo, el suelo se califica

como no plástico o NP, lo que significa que un pequeño incremento en el

contenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de

líquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad, esto ocurre con

algunos limos y arenas.

LABORATORIO 5

Densidad de Campo

Mediante el uso del método del cono de arena se logra determinar la

densidad o masa unitaria del suelo en el sitio o campo, este método también es

utilizado para hallar el grado de compactación del suelo, el cual se aplica para

establecer un mejoramiento del terreno para la construcción de terraplenes, y

realizar un control de calidad de compactación en obras.

La experiencia en este laboratorio ha sido interesante, ya que nos permitió

aprovechar las áreas de la universidad, en la cual están realizando un edificio,

y nos dirigimos al sitio para ejecutar la prueba de densidad de campo a dicho

suelo. Se tiene una mejor experiencia, cuando el ensayo es realizado en una

obra donde el suelo ya ha sido compactado, ya que se puede obtener una

información mucho más específica de esta prueba, pues de acuerdo a la

cantidad de veces que se aplica este ensayo en el sitio a una distancia entre

cinco y diez metros, entre cada uno de los ensayos, se puede verificar con

mayor exactitud si el suelo está bien o mal compactado según la densidad que

presente en cada uno de los ensayos, puesto que la importancia de la

compactación de suelos radica en el aumento de la resistencia y disminución

en la capacidad de deformación que se obtiene al someter al suelo a técnicas,

que aumenten el peso específico seco, disminuyendo los vacíos.

Análisis de resultados:

Arena de ottawa:

Peso específico: = 1,55 gr/cm3

Peso inicial= 5000 gr

Peso de la arena sobrante= 1140,1 gr

Peso de la arena usada = 3859,9 gr

Arena en campo:

Wm (campo)= 1982,3 gr

V 2=3859,91,55

=2490,25cm3

VM= V2 – V1V2

Vm

V1

Calibración:

Arena de Ottawa:

Wt= 2000 gr

W(sobrante)= 84,1 gr

W(usada)= 1915,9 gr

V 1=1915,91,55

=1236,06cm3

Densidad de campo:

m=WmVm

= WmV 2−V 1

= 1982,32490,25−1236,06

=1,58gr /cm3

Por medio del uso de diversos instrumentos, y la aplicación de fórmulas para

los cálculos, se logró obtener la densidad del suelo, ubicado en la construcción del

nuevo edificio de la Universidad José Antonio Páez, cuyo valor obtenido de

densidad puede ser aplicado en diversos ámbitos, como lo es verificar si se tiene

una buena compactación, puede ser aplicado en relaciones volumétricas, entre

otras cosas.

LABORATORIO 6

Ensayos Proctor

La compactación se define como el proceso mecánico provocado por la

acción de cargas dinámicas que obligan a las partículas del suelo a acoplarse

entre sí. Proceso que se aplica tanto a rellenos artificiales como a terrenos

naturales.

Formas de Compactación:

• Reordenación de las Partículas.

• Fractura de los granos o ligaduras entre ellas seguido por reordenación

de las partículas.

• Flexión o distorsión de las partículas y sus capas absorbidas.

Método de Proctor:

El objetivo principal que se pretende con en este ensayo es el de obtener

diferentes contenidos de humedad y diferentes pesos específicos secos para

generar la curva de compactación y con esta el contenido de humedad optimo

y el peso específico seco máximo. Hay que tomar en cuenta que todos los

ensayos de laboratorio que se le han realizado a las muestras de suelos van a

la par es decir, siempre se deben considerar progresivamente los resultados

para hacer las comparaciones y las especificaciones necesarias y determinar si

un suelo está apto o no, es por ello que es importante recalcar que la prueba

de densidad de campo va enlazada con la prueba del Proctor ya que para

medir el grado de compactación de un suelo o un relleno se debe establecer la

densidad del material. En la obtención de la densidad se debe tener en cuenta

los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también

depende del contenido de humedad durante el mismo.

Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la

energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en

laboratorio.

Se tienes dos tipos de ensayos Proctor:

Estándar: El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en

un cilindro con volumen conocido, con una energía de compactación

específica producida por un pisón de 2,5 kg, el cual se deja caer con

una altura de 30,5 cm, se realiza en tres capas sucesivas dentro del

cilindro, con una fracción de suelo pasante del tamiz de 20 mm.

Modificado: El procedimiento de este ensayo es igual al del proctor

estándar, lo que cambia son las dimensiones del molde cilíndrico, la

fracción de suelo a utilizar debe ser pasante del tamiz de 30 mm, se

realiza en cinco capas sucesivas. En este tipo de ensayo se ejecutan

55 golpes por capa a diferencia del estándar que son 25 capas por

cada golpe, y el pisón que se utiliza para compactar debe ser de 4,5

kg y se debe dejar caer desde una altura de 45,7 cm.

En ambos ensayos se hace variar la humedad para obtener el punto de

compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de

compactación, y para obtener dichos resultados se debe de graficar de la

siguiente manera:

La energía de compactación viene dada por la ecuación:

Donde:

Y - energía a aplicar en la muestra de suelo;

n - número de capas a ser compactadas en el cilindro de moldeado;

N - número de golpes aplicados por capa;

P - peso del pisón;

H - altura de caída del pisón; y

V - volumen del cilindro.

En donde:La rama seca es la que se corresponde al suelo bajo de humedad, donde la fricción y cohesión dificultan su densificación.

 La rama húmeda, es asintótica a la línea de saturación, que se desplaza hacia la derecha de la humedad óptima de compactación, dado que la energía de compactación de un suelo muy húmedo la absorbe el agua y no el esqueleto mineral.

 

El Grado de compactación de un terreno se expresa en porcentaje respecto al

ensayo Proctor; es decir, una compactación del 85% de Proctor Normal quiere

decir que se alcanza el 85% de la máxima densidad posible para ese terreno.

Anexos

Laboratorio N°1

Laboratorio N°2

Laboratorio N°3 y N° 4

Laboratorio N°5

Laboratorio N°6

Conclusión

Se han logrado los objetivos planteados, en los cuales se definía realizar los

diversos experimentos pertinentes para conocer el tipo de suelo ensayado, de tal

manera que adquiriésemos los conocimientos básicos y necesarios en el estudio

de la mecánica de suelos.

Analizando cada uno de los laboratorios, nos podemos dar cuenta que en el

primero de ellos de análisis granulométrico, se consiguió como resultado una

arena mal gradada. Según el segundo laboratorio se obtuvo un suelo CL, que

podría ser, arcillas inorgánicas de baja a media compresibilidad, arcillas con

gravas, arcillas arenosas, o arcillas limosas, pero para para saber exactamente

qué tipo de suelo es, era necesario realizar el ensayo de límite plástico y límite

líquido, para adquirir el índice de plasticidad. En el ensayo de gravedad específica

de los sólidos se obtuvo un valor muy pequeño, más sin embargo, es una

situación normal, puesto que estos ensayos arrojan cierto margen de error, y más

aún cuando se están realizando por primera vez. Por consiguiente, teniendo en

cuenta estos márgenes de errores, el hecho de que se estén realizando por

primera vez, y además teniendo como referencia los ensayos realizados en

laboratorios anteriores, se llegó a la conclusión de que el espécimen ensayado

presenta una Gs propio de gravas y arenas. Nos valimos del laboratorio tres para

poder realizar el de relaciones volumétricas, obteniendo un peso de la muestra

húmeda, el volumen del cilindro, el cual fue llenado con el espécimen, y

posteriormente se dejó secar la ejemplar, y se pesó seco. Una vez que se tuvo el

volumen de la muestra, su gravedad específica, el peso seco de la muestra y el

peso del agua, y por lo tanto el volumen de la misma, se realizaron todos los

cálculos para obtener cada una de dichas relaciones tanto de volumen como por

peso.

Luego se obtuvieron los resultados del laboratorio de plasticidad, en el

cuales los cálculos arrojaron un valor de índice de plasticidad negativo, lo que

califica al suelo como no plástico, siendo esta característica propia de algunas

arenas y limos, lo cual indica, cómo ya se explicó en el análisis de resultados de

dicho laboratorio, que un pequeño incremento en el contenido de humedad del

suelo, lo transforma de semisólido a la condición de líquido, es decir resulta muy

sensible a los cambios de humedad.

Se puede concluir que el suelo estudiado es una arena mal gradada,

además que el porcentaje pasante del tamiz N° 200 es un caso frontera, puesto

que se encuentra comprendido en un porcentaje entre 5% y 12%, por lo tanto se

deben de usar símbolos dobles, según los ensayos, es un suelo inorgánico, tiene

un límite líquido menor al 50%, lo que indica una baja plasticidad. Por consiguiente

se ha llegado a la conclusión, que el suelo ensayado, es una SP-SM, es decir una

arena mal gradada, con limos, y es posible que exista un muy bajo porcentaje de

arcillas, ya que de acuerdo al análisis visual de los suelos, dicha muestra

mostraba cierta plasticidad.

Mediante el método del cono de arena, se adquirió la densidad de un suelo,

en la obra de construcción que se está ejecutando en la Universidad, una vez

realizados los procedimientos del ensayo y obtenido ciertos valores, los cuales

fueron aplicados en fórmulas, para calcular la densidad en el campo, dichos

cálculos arrojaron un valor de 1,58 gr/cm3.