LABORATORIO Nº1_MECANICA DE SUELOS I.pdf

7/24/2019 LABORATORIO N1_MECANICA DE SUELOS I.pdf

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Facultad de IngenieraEscuela Profesional de Ingeniera Civil

2 15CONTENIDO DE HUMEDAD

MECANICA DESUELOS I


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FACULTAD DE INGENIERAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

CURSOMECANICA DE SUELOS I

TEMACONTENIDO DE HUMEDAD, PESO UNITARIO Y GRAVEDAD ESPECIFICA DE

LOS SOLIDOS DEL SUELO

CICLO V

DOCENTEBADA ALAYO DELVA

INTEGRANTES -VILLAFRANCA RODRIGUEZ JOSE

-CHAPOAN ARMAS HEILER

- FELIPE TORRES MALO

- PEREDA MANTILLA

CHIMBOTE - PER

2015


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I. INTRODUCCIN

Es muy importante el aporte que constituye el suelo, uno de ellos es la posible produccin

de los recursos naturales; por lo cual es necesario comprender las caractersticas fsicas y

qumicas. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto

con la cantidad de aire, una de las caractersticas ms importantes para explicar el

comportamiento de este, provocando cambios de volumen, cohesin, estabilidadmecnica, etc.

El contenido de humedad juega un rol fundamental en el comportamiento de las

propiedades fsicas, qumicas y biolgicas del suelo. El contenido de humedad de los

suelos tpicamente se encuentra en un rango de 5% a 50% cuando se encuentran en su

mxima capacidad de retencin.


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II. OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Determinar el porcentaje de humedad que posee una muestra de suelo, en relacin al peso seco de la muestra

- Obtener el resultado del porcentaje de humedad utilizando el mtodo rpido.

III. CONCEPTOS GENERALES

1. GENERALIDADES:El contenido de humedad en los suelos se define como la cantidad de agua en el suelo al

momento de realizarse un ensayo relacionado con la parte solida del mismo, viene

representado por la siguiente expresin:

W%: Contenido de humedad en el suelo

2. DEFINICIN:

El contenido de humedad de un suelo es la relacin del cociente del peso de las partculasslidas y en el peso del agua que guarda, esto se expresa en trminos de porcentaje.

El suelo, es materiales abundante y de uso prctico en el desarrollo de un proyecto de

construccin, y son muchas las veces que no se rene las propiedades o caractersticas

para su aplicacin.

Para hallar esas caractersticas antes de su aplicacin, debemos escoger una muestra

(suelo) para recurrir a realizar el anlisis correspondientes.

3. FUNDAMENTO DEL METODO:

Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo hmedo hasta un peso constante

en un horno controlado a 110 5C. El peso del suelo que permanece del secado en horno

es usado como el peso de las partculas slidas. Las prdida de peso debido al secado es

considerado como el peso de agua. Este ensayo se basa en la NTP 339.127 y la ASTM

2216.


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4. EQUIPOS, MATERIALES Y HERRAMIENTAS Las muestras recogidas de calicatas

Balanza con precisin a 0.001gr

Horno, fuente de calor capaz de obtener una temperatura de 110 C 5 C.

Charola y recipientes de aluminio

Cristal de Reloj

Guantes de cuero.

5. PROCEDIMIENTO:

A.- Pesar el Recipiente (tara).

MUESTRA 1 = 26 gr MUESTRA 2 = 26 gr


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B.- Colocar una muestra de suelo representando suelo hmedo (T + Sh)

C.- Pesar la muestra hmeda + la tara

MUESTRA 1(T + Sh) = 53 grMUESTRA 2(T + Sh) = 52 gr

D.- Colocarlo en el horno a la temperatura indicada por unos 15 minutos.


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E.- Se deja enfriar la muestra.

F.- Obtener el peso de la tara ms la muestra seca.

MUESTRA 1(T + Ss ) = 53 gr MUESTRA 2(T + Ss ) = 51 gr


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G.- Calculamos el contenido de humedad mediante la sgte formula:

%

=

100

% =( + ) ( + )

( + ) 100 = 100

Leyenda:T = Peso de la Tara

T + Sh = Peso de la muestra hmeda ms tara (gr.)

T + S's = Peso de la muestra seca ms tara (gr.)

Ww = ( + ) ( + ) = Peso del agua (gr)

Ws = ( + ) = Peso de la muestra seca

(Ww/ Ws) = Contenido de humedad (%)

MUESTRA 1

% =(53) (53)(53) (26)

100 =0

27100 = 0 %

MUESTRA 2

% =(52) (51)(51) (26)

100 =1

25100 = 4 %


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H.- Anlisis de resultados:

Ensayo de Contenido de Humedad

Muestra

Fecha //

Tara N

Peso de la muestra humedad ms tara (gr) T + Sh

Peso de la muestra seca ms tara (gr) T + S's

Peso del agua (gr) Ww = (T + Sh) - (T + S's)

Peso de la tara o recipiente T

Peso de la muestra seca Ws = (T + S's) - T

Contenido de humedad (%) (Ww / Ws) x 100


Muestra 1

Fecha 29-04-2015

Tara 1

Peso de la muestra humedad ms tara (gr) 53

Peso de la muestra seca ms tara (gr) 53

Peso del agua (gr) Ww = 0

Peso de la tara o recipiente 26

Peso de la muestra seca Ws = 27

Contenido de humedad (%) 0


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Muestra 2

Fecha 29-04-2015

Tara 2

Peso de la muestra humedad ms tara (gr) 52

Peso de la muestra seca ms tara (gr) 51

Peso del agua (gr) Ww = 1

Peso de la tara o recipiente 26

Peso de la muestra seca Ws = 25

Contenido de humedad (%) 4

IV. CONCLUSIONES

El contenido de humedad es la relacin que existe entre el peso del agua presente

en un suelo y del peso del suelo seco.

La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con

la cantidad de aire, una de las caractersticas ms importantes para explicar el

comportamiento de este, como ejemplo cambios de volumen, cohesin.

Un muestreo adecuado y representativo es de primordial importancia, pues tiene

el mismo valor que el de los ensayos en s. La importancia de este ensayo o contenido de humedad es rutinario de laboratorio

que sirve para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de

suelo en trminos de su peso seco.


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CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS SUELOS

INTRODUCCIN

El contenido de humedad de un suelo es la relacin del cociente del peso de las partculasslidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en trminos de porcentaje. En Japnse han registrado contenidos de humedad de ms de mil por ciento, esto indica grandes problemas de suelo debido a que el peso del agua supera quince veces el peso del materialslido. En los agregados existen poros, los cuales encuentran en la intemperie y puedenestar llenos de agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia

ya que con l podramos saber si nos aporta agua a la mezcla.Peso Unitario

El peso unitario es definido como la masa de una masa por unidad de volumen. El pesounitario del suelo vara de acuerdo al contenido de agua que tenga el suelo, que son:hmedo (no saturado), saturado y seco.

El peso unitario hmedo, es definido como el peso de la masa de suelo en estado nosaturado por unidad de volumen, donde los vacos del suelo contienen tanto agua comoaire, que ser:

Y = W/VEl peso unitario seco, se define como el peso de suelo sin contenido de agua por unidadde volumen, que se escribe:

Ys = Ws/V

El peso unitario saturado se define como el peso de suelo en estado saturado por unidadde volumen, donde los espacios vacos estn llenos de agua, que ser:

Ysat = W/V

El Peso unitario del agua, es peso del agua por unidad de volumen que ser:

Yw = Ww/Vw

Se conoce como a la diferencia del peso unitario hmedo del suelo y el peso unitario delagua, que ser:

Y` = Y - Yw

OBJETIVOS: OBJETIVOS GENERALES:


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- Determinar el peso unitario del suelo en relacin a su contenidode humedad.- Determinar el peso unitariosaturado y seco, implcitamente mediante relaciones de peso-volumen que involucren el peso unitario hmedo y otros valores conocidos.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

- Determinar variaciones entre el peso del suelo y su contenido de humedad.- Determinarcon los datos obtenidos en laboratorio, las relaciones fundamentales del suelo, que sonlas que nos daran una idea clara del suelo que vamos a utilizar en una obra civil.EQUIPO Y MATERIAL:

1. Horno de secado, temperatura constante 110 C.

2. Balanza de precisin, aproximacin 0. 01 g.

3. Balanza de precisin, aproximacin 0. 1 g.

4. Reverbero

5. Parafina

6. Recipiente de acero inoxidable.

7. Recipientes metlicos.

8. Balde de plstico.

9. Calibrador, aproximacin 0.05 mm.

10. Canastilla de malla de acero.

11. Cuchillas metlicas

12. Esptula y brocha.13. Franela.

MATERIAL

1. 1 tipo de suelo.

2. Porcin de parafina en estado lquido.

3. Agua

PROCEDIMIENTO:


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Determinar las apreciaciones de los equipos de medicin, pesar los recipientes y anotarel peso con su respectiva identificacin.

Peso unitario del suelo de forma regular

1. Determinar y registrar el peso de las muestras de suelo de forma regular (W), en el sitioadecuado del formulario LMS-2009-03.2. Realizar varias mediciones con el calibradordel dimetro y la altura de las muestras; y, Registrar los valores promedioscorrespondientes que permitan determinar sus volmenes (V).

Peso unitario del suelo de forma irregular

1. Si la muestra se encuentra recubierta con parafina, desechar la capa de este material.

2. Colocar parafina en un plato metlico y poner a derretir en el reverbero; una vezderretida dejar enfriar ligeramente.

3. Determinar el peso de las muestras de suelo (W); y registrar en el sitio adecuado delformulario LMS-2009-04.

4. Inmediatamente sumergir la muestra de suelo en la parafina derretida, o con una brocharecubrir de parafina en varias capas, de tal manera que no haya aberturas o huecos que permitan el ingreso de agua a la muestra.

5. Dejar que la parafina se enfre totalmente.

6. Determinar y registrar el peso de las muestras de suelo ms parafina en el aire, y pordiferencia determinar y registrar el peso de la parafina.

7. Colocar la muestra de suelo ms parafina en la canastilla; el conjunto sumergir en elagua de tal forma que est cubra totalmente a la muestra ms parafina.

8. Determinar y registrar el peso del conjunto en el agua, por diferencia determinar yregistrar el peso de la muestra de suelo ms parafina en el agua.

9. Este paso debe hacerse lo ms rpidamente posible con la parafina bien fra y seca a finde evitar que el agua fra rompa la capa de parafina y la muestra absorba agua ; de sucederesto deber repetirse todo el procedimiento.

Peso unitario de la arena.

1. De cada muestra de arena, tomar dos porciones en cantidades suficientes paradeterminar el contenido de agua y registrar en el formulario LMS-2009-02.

2. Determinar y registrar el peso del recipiente de acero inoxidable.

3. Colocar cuidadosamente la arena en el recipiente hasta exceder en su volumen yenrasar con una regla, haciendo coincidir la superficie de la arena con los bordes delrecipiente.


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4. Determinar el peso del conjunto, y registrar en el sitio adecuado del formulario LMS-2009-03. Por diferencia determinar y registrar el peso del suelo (W).

5. Repetir el mismo procedimiento, pero densificando la arena: esto se logra al golpearsuavemente el recipiente contra la mesa de trabajo, tantas veces sea necesario paraconseguir la mayor cantidad de masa en el recipiente volumen conocido.

6. Para el clculo del volumen del recipiente este se llen con agua y se cubri con unvidrio de peso conocido sin dejar espacios de aire para luego pesar el conjunto ydeterminar el volumen que contiene el recipiente ya que la diferencia de peso es igual al

volumen.a) Clculo del volumen

Datos:

= 7 cm. V = 2/4 x h = (7) 2 / 4 x 41.5

h = 41.5 cm. V = 1596.29 cm3

b) Clculo del contenido de agua

Frmula a utilizar: %W = W2 W3/W3 W1 x 100

Donde:

% w = porcentaje de contenido de humedad

W1 = peso del recipiente

W2 = peso del recipiente ms el suelo hmedo

W3 = peso del recipiente ms el suelo seco

Datos:

RECIPIENTE N 1 RECIPIENTE N 2 RECIPIENTE N 2


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W1 = 27,02 g W1 = 27,10 g W1 = 27,07 g

W2 = 76,33 g W2 = 102.15 g W2 = 85.25 g

W3 = 71.54 g W W3 = 97.00 g W3 = 79.93 g

Clculo del porcentaje de contenido de agua parcial

% W = 76.33 71.54 / 71.54 27.02 x 100

W = 10.75 %

% W = 102.15 97.00 / 97.00 27.10 x 100

W = 7.36 %

% W = 85.25 79.93 / 79.93 27.07 x 100

W = 10.06 %

Clculo del porcentaje de contenido de agua promedio

W prom = 10.75 + 7.36 + 10.06 / 3W prom = 9.39 %

c) Peso unitario del suelo hmedo

Datos:

W = peso del suelo = 2144 g.


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V = volumen del suelo = 1595.29 cm3

Y = W/V = 2144/1595.29

Y = 1.34 g / cm3

d) Peso unitario del suelo seco

Datos:

= peso unitario del suelo hmedo = 1,34 g/cm3

w = contenido de humedad = 9.39 %

Yd = Y/1 + W/100 = 1.34/1 + 9.39 /100

Yd = 1.22 g/cm3

RELACIONES FUNDAMENTALES:

Datos:

W = peso del suelo = 2144 g.

V = volumen del suelo = 1596.29 cm3

W = contenido de humedad = 9.39 %

Ys = peso unitario de las partculas slidas = 2,6 g/cm3

Y = peso unitario del suelo hmedo = 1,34 g/cm]3

Yd = peso unitario del suelo seco = 1,22 g/cm3

e) Peso de los slidos (Ws)

Datos: Ws = W/1 + W/100 = 2144/1 + 9.39/100

Ws = 1959.95 g

f) Relacin de vacos

e = (Ys) (Vtotal)/Ws 1 = ((2.6) (1596.29) / (1959.95) - 1

e = 1.11


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e) Porosidad

n(%) = e / 1 + e x 100 = 1.11 / 1 + 1.11 x 100

n(%) = 52.6 %

g) Grado de saturacin

s(%) = (W)(Ys) / e x 100 = (9.39 / 100)(2.6) / 1.11 x 100

s(%) = 21.9 %Peso de la parafina

Muestra n 1

W = peso del suelo en el aire = 64.70 g.

Ws+p = peso del (suelo + parafina) en el aire = 94.37 g.

Wp = Ws+p W = 94.37 64.70 = 29.67 g

CONCLUSIONES: REFERENTES A LOS RESULTADOS

1. El valor del peso unitario del suelo depender del contenido de humedad como del tipode partculas que componen el suelo.

2. Con el porcentaje de humedad, nos podemos hacer una idea de que tan absorbente puede ser un suelo, y adems de que tanto espacio vaco tiene.

3. El grado de saturacin puede ser determinado implcitamente mediante relaciones de peso-volumen que involucren el peso unitario hmedo y otros valores conocidosobtenidos en el ensayo.

4. Los suelos finos tienen ms capacidad de absorcin de agua.

5. La humedad o contenido de agua del suelo est relacionado con la porosidad del suelo.

6. La relacin de vacos en conjunto con la porosidad es una propiedad de los suelosexpansivos.


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7. El valor del contenido de humedad de un suelo no depende del volumen ya sea este deforma regular o irregular.

8. La parafina se utiliz como un impermeabilizante evitando las variaciones de las propiedades de las muestras de suelos.

9. Nos pudimos dar cuenta que todos los ensayos se relacionan, as nos sirvi el porcentajede humedad, para poder hallar el peso unitario seco de la muestra, sin tener que habersecado ms suelo, y hacer un procedimiento ms largo.

REFERENTES A LA PRCTICA

1. Este ensayo permite obtener en el terreno el peso unitario hmedo total de un sueloo de un suelo-agregado con fines de investigacin, control o diseo.

2. Mediante esta prctica podemos conocer el grado de saturacin de los suelo para sabersi se puede realizar un proyecto de obra civil

3. Los suelos con mayor contenido de humedad nos dan mayor ventaja para realizar losrellenos sanitarios, como alcantarillados y redes de agua potable.

4. Los suelos finos no son aptos para las cimentaciones de obras debido a su alta capacidadde absorcin de lquidos

5. En la elaboracin de cimentaciones es indispensable estos ensayos para determinar lasrelaciones fundamentales de los suelos.6. El peso unitario de las partculas slidas en lossuelos de ciertos lugares se da por predeterminado para estos tipos de ensayos.

RECOMENDACIONES:

- Detallar de manera especfica el orden del ensayo para una mejor organizacin yreduccin del tiempo de prctica.

- Tener informacin de localizacin de la toma de muestras.- El ensayo debera realizarse bajo constante supervisin del profesor

Gravedad especfica de los slidos del suelo

Explicacin del mtodo general de obtencin de la gravedad especfica de la

masa de cualquier material compuesto por partculas pequeas cuya gravedadespecfica sea mayor que 1.00.


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El mtodo de trabajo del laboratorio para determinar la gravedad especfica es un mtodo indirecto porque para medir el volumen del suelo se mide el volumen del agua que este desplaza.

Vamos a derivar una expresin para calcular la gravedad especfica

Si los slidos del suelo no desplazaran un volumen de agua igual al volumen queellos ocupan tendramos que el peso total en el esquema 3sera:

Wtotal= Wmatraz+agua + Wsuelo

Recordemos la definicin de

G= material/ a ua a 4C

G=

y como los volmenes son iguales quedaG=

Finalmente

G= Wsuelo

Datos que se obtienen en el laboratorio Figura 1 Figura 2 Figura 3

Peso del matraz Peso del matraz + Peso del matraz +

agua+suelo


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Pero como parte del agua es reemplazada por partculas de suelo, el peso total enla figura 3 es:

Wmatraz+agua+ suelo = Wmatraz+agua + Wsuelo Wagua desplazada

De la expresin que habamos deducido anteriormente se puede despejar el valordel peso del agua desplazadaya que todos los trminos escritos en azl se obtienenen el laboratorio por medio de pesadas.

Wmatraz+agua+ suelo = Wmatraz+agua+ Wsuelo Wagua desplazada

Falta realizar la correccin correspondiente a la temperatura a la que se realiz elensayo (el matraz mide un volumen patrn de agua destilada a 20C, atemperaturas mayores el volumen ser ligeramente mayor)

= agua T ensayo / agua a 20C

quedandoG= a Wsuelo

Wmatraz+agua + Wsuelo- Wmatraz+agua+ suelo


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