Manual de Laboratorio de Suelos

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ENSAYO Nº1: EXPLORACIÓN Y MUESTREO DE SUELOS Objetivos: Obtener muestras representativas para determinar las características y propiedades físicas del suelo en el laboratorio. Identificar preliminarmente el suelo en el campo Equipo: Cinta métrica, plomada, pala, azadón, pala de postear, barra, cuchillo, espátula de abanico, cilindro de pared delgada, latas con bordes cortantes, latas para humedad, brochas, cucharas, estufa eléctrica, lona, costales, cuerda, caja con tapa, papel, parafina, etiquetas, frasco de vidrio, lápiz y cuaderno de notas. Teoría: En mecánica de suelos se tiene que contar con datos firmes y seguros respecto al suelo que se está tratando, por lo que se requiere de muestras de suelo apropiadas para obtener a partir de ellas la información deseada en el laboratorio. IDENTIFICACION EN EL CAMPO: La falta de tiempo o de medios hace que frecuentemente sea imposible el realizar detenidos ensayos para poder clasificar el suelo por lo que la habilidad de identificarlos en el campo es importante. Aun cuando el tiempo y los medios permitan ensayos de laboratorio se hace un examen al tomar la muestra, con el fin de describir el suelo adecuadamente. Algunos de los principales métodos de identificación en el campo son: Forma del grano : Que consiste en evaluar el grado de angulosidad y redondez del grano Tamaño y graduación del grano : Para tener una idea de la distribución por tamaños en el suelo. Se recomienda en suelos gruesos una inspección visual y en los finos el ensayo de sedimentación. Sacudimiento : Es para suelos de grado fino. Se toma una muestra pequeña de suelo y se le agrega agua, para luego agitarla horizontalmente sobre la palma de la mano. Entre Laboratorio Mecánica de Suelos IPágina 1

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ENSAYO N1: EXPLORACIN Y MUESTREO DE SUELOS

Objetivos: Obtener muestras representativas para determinar las caractersticas y propiedades fsicas del suelo en el laboratorio. Identificar preliminarmente el suelo en el campo

Equipo: Cinta mtrica, plomada, pala, azadn, pala de postear, barra, cuchillo, esptula de abanico, cilindro de pared delgada, latas con bordes cortantes, latas para humedad, brochas, cucharas, estufa elctrica, lona, costales, cuerda, caja con tapa, papel, parafina, etiquetas, frasco de vidrio, lpiz y cuaderno de notas.

Teora:En mecnica de suelos se tiene que contar con datos firmes y seguros respecto al suelo que se est tratando, por lo que se requiere de muestras de suelo apropiadas para obtener a partir de ellas la informacin deseada en el laboratorio.

IDENTIFICACION EN EL CAMPO: La falta de tiempo o de medios hace que frecuentemente sea imposible el realizar detenidos ensayos para poder clasificar el suelo por lo que la habilidad de identificarlos en el campo es importante. Aun cuando el tiempo y los medios permitan ensayos de laboratorio se hace un examen al tomar la muestra, con el fin de describir el suelo adecuadamente. Algunos de los principales mtodos de identificacin en el campo son:

Forma del grano: Que consiste en evaluar el grado de angulosidad y redondez del grano Tamao y graduacin del grano: Para tener una idea de la distribucin por tamaos en el suelo. Se recomienda en suelos gruesos una inspeccin visual y en los finos el ensayo de sedimentacin. Sacudimiento: Es para suelos de grado fino. Se toma una muestra pequea de suelo y se le agrega agua, para luego agitarla horizontalmente sobre la palma de la mano. Entre menos se obtenga una apariencia brillante en la muestra mayor ser el contenido de arcilla. Rotura: Se toma una muestra de suelo y se deja secar bajo la accin del sol, una vez seca se presiona con los dedos, entre mayor sea el contenido de arena ms rpido se pulverizar la muestra. Tenacidad: Se toma una muestra de suelo, se le agrega agua hasta que adquiera una consistencia de masilla. Ruede la muestra en la palma de la mano tratando de formar un cilindro, si esto es fcil de ejecutar sin resquebrajamientos estaremos en presencia de un suelo plstico. Prueba de tacto: Se toma una muestra de suelo hmeda y se roda en las manos. El material adherido en las manos se puede sacudir, entonces estaremos en presencia de un suelo arenoso; si despus de sacudir queda una huella de material, se trata de un suelo arcilloso. Olor: Se toma una muestra de suelo y se somete a calentamiento, dependiendo de los valores que se desprendan se podrn determinar olores caractersticos. Brillo: Se frota una muestra seca ligeramente hmeda con la ua o con una navaja. Una Superficie brillante indica un material muy plstico. Una vez efectuada la inspeccin visual se procede al muestreo propiamente dicho.

TIPOS DE MUESTRAS: Las muestras se clasifican en dos grandes grupos: Muestras alteradas: Son aquellas en las que no se hace ningn esfuerzo para conservarles la estructura y la humedad del suelo. Estas muestras deben extraerse para su inspeccin y examen general, para clasificacin de suelos, determinacin de la humedad o para determinar sus caractersticas de comparacin. Muestras inalteradas: Son lo contrario a las anteriores. Son utilizadas para determinar la resistencia al deslizamiento, consolidacin y permeabilidad.

REQUISITOS SOBRE LA CANTIDAD DE MUESTRA: La cantidad de material que se necesitar para ensayos de laboratorio depende de dos factores: Cantidad, ndole y objeto de los ensayos a llevar a cabo. Caractersticas del tamao de partculas del material que se tenga que ensayar.

Sin embargo se han establecido tres grupos generales de tamao para las muestras alteradas: Pequeas: Se componen generalmente de 2 a 4.5 kg y son utilizadas en pruebas de clasificacin. Grandes: Constan usualmente de 11 a 22 kg y son utilizadas para clasificacin, permeabilidad, compactacin, gravedad especifica, cortante y consolidacin. Extra grandes: Constan de 18 a 68 kg de material para realizar pruebas de estabilidad.

Para obtener cantidades necesarias de este pido de muestras se requiere de realizar el cuarteo que es el proceso de reducir una muestra de material al tamao conveniente y se aplica frecuentemente en el campo cuando el volumen de material que se obtiene al muestrear sobrepasa a la cantidad que se necesita remitir al laboratorio.Para muestras inalteradas se necesitan muestras de 13 cm de dimetro mnimo para los ensayos de corte, permeabilidad y consolidacin. Cuando el porcentaje de grava es mayor del 40%, los tamaos y cantidades deben duplicarse.

UBICACIN DE LOS SONDEOS: La ubicacin de los sondeos est bien definida por el tipo de obra a ejecutar y lo que se espera en lo referente a la erraticidad del lugar. Por ejemplo en estudios para cimentaciones de puentes, el trazo del cruce y los puntos posibles de ubicacin de pilares y estribos son apropiados para sondeos. En el caso de carreteras se requiere sondeos a uno y otro lado de la lnea central a lo largo de toda la carretera.

LOCALIZACION DEL SONDEO: Cada calicata, perforacin u otra excavacin exploratoria se localiza midiendo o contando por pasos la distancia en ngulo recto desde el punto de referencia como ser la lnea central de una carretera, o una esquina de una estructura a la calicata o exploracin.

PROFUNDIDAD DEL SONDEO: Los sondeos deben penetrar todos los estratos que puedan consolidarse notablemente por efectos de las cargas. Para estructuras pesadas muy importantes, como grandes puentes y edificios muy altos, esto significa que los sondeos deben llegar hasta la roca; sin embargo para estructuras pequeas, la profundidad se puede estimar por caractersticas geolgicas, por los resultados de investigaciones previas en la misma rea y teniendo en cuenta la extensin y peso de la estructura. La regla simple para estructuras como hospitales y edificios para oficinas relaciona la profundidad de los sondeos con el ancho y numero de pisos.Para fines de cimentacin, en donde asentamientos y resistencia son factores determinantes, el rea de apoyo de las estructuras, concretamente el ancho, es de importancia vital; en estos casos se recomienda explorar una profundidad compartida entre 1.5B y 3B siendo B el ancho el ancho de la estructura por cimentar.ESPACIAMIENTO DE LOS SONDEOS: El espaciamiento no solo depende del tipo de estructura sino tambin de la uniformidad y regularidad del depsito del suelo. El espaciamiento debe ser menor en reas que sern sometidas a cargas pesadas y mayor en las reas menos criticas.

EMPAQUE DE LAS MUESTRASALTERADAS: Colocar las muestras alteradas en sacos de lona resistentes si es preciso conservar el contenido de humedad del terreno inclyanse forros de polietileno dentro de los sacos de lona o tambin estas muestras pueden ser guardadas en frascos de metal, latas o envases parecidos. Los sacos debern rotularse; previendo que los rtulos se arrancan con frecuencia durante el transporte coloque duplicados de ellos dentro del saco.

INALTERADAS: Las muestras reunidas en un cilindro son introducidas en forros metlicos al ser sacadas del cilindro. Si no se sacan del cilindro se deben tapona ambos extremos de estos envases por medio de tapas de metal o tapones de madera. Tambin se pueden usar cinta adhesiva, cera o parafina. Hay que tener cuidado que no quede ningn espacio con aire entre la muestra y el sello. Las etiquetas y toda la identificacin se ponen en el cilindro y no en los extremos.Todas las muestras inalteradas debern ser selladas completamente con cera de alto punto de fusin, cera de abejas, o tambin se recomienda una mezcla de cera de abejas y parafina: El sello de cera deber llenar todos los espacios entre la muestra y el recipiente, as como tapar ambos extremos de la muestra. Todas las muestras inalteradas deben ser empacadas en madera, en paja, o en aserrn u otro material absorbente de los golpes y adems protegerse en cajas de madrea. Las cajas se rotulan con avisos de precaucin tales como Este lado hacia arriba, no se deje caer.

TIPOS DE MUESTREO: El muestreo en general lo podemos dividir en: Muestreo superficial. Muestreo Profundo. Exploraciones Geofsicas.

I MUESTREO SUPERFICIAL: Nos permite obtener muestras alteradas e inalteradas. Para obtener suelos cohesivos duros: Mtodo del queso:1. Se limpia y nivela el terreno y se traza un cuadrado de dimensiones que estn de acuerdo a la cantidad de muestra requerida.2. Se excava cuidadosamente, alrededor del permetro marcado, hasta una profundidad un poco mayor que la altura que se quiere dar a la muestra, labrando, al mismo tiempo las cinco caras descubiertas.3. Con cuidado se recorta la base de la muestra para poder desprenderla. Debe marcarse con una S la cara superior, a fin de darle cuando se ensaye, una posicin similar a la que tenia en el terreno. Adems, debe indicarse, en caso necesario, la direccin en la que fluye el agua.4. Una vez extrada la muestra, debe ser inmediata y cuidadosamente protegida con vendas de mantas impregnadas de parafina y brea.5. Se coloca la muestra en un cajn de mayores dimensiones que ella, a fin de poderla empacar con aserrn, papel o paja.

Para Suelos cohesivos: Mtodo del cilindro de bordes cortantes.1. Despus de limpiar y nivelar el terreno se introduce el cilindro mostrador hasta donde la resistencia del terreno lo permita.2. Si con la simple presin no se logra introducir todo el cilindro se excava a su alrededor para eliminar la friccin en la cara exterior del mismo.3. Despus de haberlo introducido se recorta la muestra por su base y se enrasa.4. Se protegen las bases de las muestras con vendas de manta impregnadas con parafina y brea o se recubren los extremos con una capa gruesa de parafina.5. Se empaca en un cajn con aserrn, papel o paja.

Para obtener muestras superficiales alteradas tenemos dos mtodos:I POZO A CIELO ABIERTO: Se abren pozos de 1m x 1.5m o 2m hasta una profundidad de 5m, o bien hasta encontrar un material no excavable con picos y pala, como roca o agua fretica. En una de las paredes del pozo se va abriendo una ranura vertical de seccin uniforme de 20 cm de ancho por 15 cm de profundidad. Este muestreo puede realizar por capas o en forma integral.Muestreo por capas: La muestra de cada capa se vaca en un cajn protegido interiormente con un forro de papel o un costal de malla cerrada para evitar prdidas de material fino.Muestreo Integral: El producto de varias capas debe colocarse en un solo envase.

II SONDEO CON PALA DE POSTEAR: Si el terreno lo permite puede usarse la pala de postear para obtener ya sea muestras por capa o en forma integral. Se introduce la pala de postear con movimiento de rotacin, una vez llena se saca y se deposita el material sobre la superficie limpia. Esta operacin se repite hasta llegar a la profundidad deseada.

II MUESTREO PROFUNDO: Para el estudio de cimentaciones de estructuras, es generalmente necesario obtener muestras a profundidades importantes. La realizacin practica de un muestreo profundo presenta dos problemas principales: El muestreo mismo y la tcnica de avance de la perforacin. Las perforaciones profundas se realizan, generalmente, por percusin o rotacin con circulacin de agua o lodo, en seco, o por medio de barrenos helicoidales. La circulacin de agua o lodo altera el contenido de agua de los suelos. Siempre ser preferible operar en seco o con un lodo muy viscoso si el nuestro debe realizarse arriba del nivel fretico. Independientemente del mtodo empleado, es importante anotar toda la informacin obtenida durante la perforacin en un registro de campo.

TIPOS DE MUESTREADORES PROFUNDOS

MuestradorTipo de MuestraModo de OperacinTipo de Suelo

Tubo partidoAlteradaPercusinTodo suelo que no contenga grava

Tubo lisoAlteradaPercusinSuelos finos, arcillas y limos con poco material granular

Tubo shelbyInalteradaPresinIdntico al anterior

Tubo de pistnInalteradaPresinIdntico al anterior

tubo DeninsonInalteradaPresin y RotacinArcillas y Limos sin grava bajo N.F.

III EXPLORACIONES GEOFISICAS: Con estas exploraciones no podemos dar cuenta de los diferentes estratos de que est compuesto el suelo que se esta estudiando y sus profundidades y de acuerdo con esto, se escoge la maquinaria a usar en el muestreo. Estos mtodos son: Magntico, Gravimtrico, Radiactivo, Geotrmico, Ssmico y Elctrico.

ENSAYO N2: ANALISIS GRANULOMETRICO MECANICO (PARTE1)

Objetivos: Determinar la distribucin en tamaos de las partculas de suelo mayores que 0.074mm.

Equipo: Juego de tamices ASTM, cucharones planos, balanza, brochas, horno, agitadores mecnicos.

Teora:El suelo est constituido por infinidad de partculas y la variedad en el tamao de estas es ilimitada. Cuando se comenzaron las investigaciones sobre las propiedades de los suelos se crey que sus propiedades mecnicas dependan directamente de esta distribucin en tamaos. Sin embargo, hoy sabemos que es muy difcil deducir con certeza las propiedades mecnicas de los suelos a partir de su distribucin granulomtrica.

ANALISIS GRANULOMETRICO: es la determinacin de los tamaos de las partculas de una cantidad de muestra de suelo, y aunque nos es de utilidad por si solo, se emplea junto con otras propiedades del suelo para clasificarlo, a la vez que nos auxilia para la realizacin de otros ensayos. En suelos granulares nos da una idea de su permeabilidad y en general de su comportamiento ingenieril, no as en suelos cohesivos donde este comportamiento depende ms de la historia geolgica del suelo.El anlisis granulomtrico puede expresarse de dos formas: Analtica: mediante tablas que muestran el tamao de la partcula contra el porcentaje de suelo menor a ese tamao (porcentaje respecto al peso total). Grfica: mediante una curva dibujada en papel semilogaritmo a partir de puntos cuya abscisa en escala logartmica es el tamao del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje de suelo menor que ese tamao (porcentaje respecto al peso total). A esta grafica se le denomina CURVA GRANULOMETRICA.

Al realizar el anlisis granulomtrico distinguimos en las partculas cuatro rangos de tamaos: GRAVA: constituida por partculas cuyo tamao es mayor que 4.76mm. ARENA: constituida por partculas menores a 4.76mm y mayores que 0.074mm. LIMO: constituido por partculas menores que 0.074mm y mayores que 0.002mm. ARCILLA: constituida por partculas menores a 0.002mm.

En el anlisis granulomtrico se emplean generalmente dos mtodos para determinar el tamao de los granos de los suelos: Mtodo mecnico y mtodo del hidrmetro.

ANALISIS GRANULOMETRICO MECANICO POR TAMIZADO: es el anlisis granulomtrico que emplea tamices para la separacin en tamaos de las partculas del suelo. Debido a las limitaciones del mtodo su uso se ha restringido a partculas mayores que 0.074mm. Al material menor que ese tamao se le aplica el mtodo del hidrmetro.

TAMIZ: es el instrumento empleado en la separacin del suelo por tamaos, est formado por un marco metlico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando aberturas cuadradas. Los tamices del ASTM son designadas por medio de pulgadas y nmeros. Por ejemplo un tamiz de 2 es aquel cuya abertura mide dos pulgadas por lado, un tamiz N4 es aquel que tiene cuatro alambres y cuatro aberturas por pulgada lineal.

LIMITACIONES DEL ANALISIS MECANICO No provee informacin de la forma del grado ni de la estructura de las partculas. Se miden partculas irregulares con mallas de forma rectangular. Las partculas de menor tamao tienden a adherirse a las de mayor tamao. El nmero de tamices es limitado mientras que las partculas tienen nmero de tamaos ilimitados. Tiene algn significado cuando se realiza a muestras representativas del suelo

PROCEDIMIENTO:

A partir del material trado del campo se obtiene una muestra representativa de la masa de suelo y se seca en el horno. Se producen los terrones de la muestra a tamaos de partculas elementales.El material as reducido se emplea para realizar la granulometra gruesa vertiendo el suelo a travs de los tamices 3 al nmero 4 dispuestos sucesivamente de mayor a menor, colocando al final un receptculo denominado fondo. Luego se pasa a tamizar el material colocndolo en los agitadores mecnicos, cinco minutos en el movimiento vertical y cinco minutos en el movimiento horizontal. Si no se cuenta con tamizadores mecnicos se tamiza manualmente durante 10 minutos. Se recupera el material retenido en cada tamiz asegurndonos manualmente que las partculas hayan sido retenidas en el tamiz correspondiente. Se procede a pesar el material retenido en cada tamiz, pudiendo hacerse en forma individual o en forma acumulada. El suelo que se encuentra en el fondo se pesa siempre individualmente. Una vez pesado el material que se encuentra en el fondo se cuartea para obtener una muestra entre 150 y 300 gramos con la cual se hace la granulometra fina. La muestra obtenida del cuarteo se pesa y se lava sobre el tamiz N 200 para eliminar el material menor que este tamao. Se coloca la muestra en el horno y se seca durante 24 horas a 110-5C, despus de lo cual se vierte sobre los tamices N 10, 30, 40, 100 y 200 y fondo dispuestos sucesivamente de mayor a menor abertura y se procede igual que para la granulometra gruesa.

ENSAYO N3:

ANALISIS GRANULOMETRICO POR SEDIMENTACION (METODO DEL HIDROMETRO)

Objetivos: Conocer y aplicar el procedimiento del hidrmetro para poder determinar la distribucin por tamaos de las partculas menores a la malla N200. Extender la curva granulomtrica para tamaos menores que la malla N200.

Equipo: 2 probetas de capacidad de 1000 ml, balanza, termmetro, beaker, esptula, cronometro, mezcladora, frasco lavador, agua destilada, anti floculante, hidrmetro.El antifloculante es un agente dispersor de los grumos que tienden a formarse. El tipo y cantidad de floculante es variable.Tipos de antifloculante: Hexametafosfato de sodio, silicato de sodio, tetrafosfato y pirofosfato de sodio.

Teora:Para conocer la distribucin por tamaos de de las partculas menores a la malla N200 se exige una investigacin fundada en otros principios. El mtodo del hidrmetro es hoy, el de ms uso. Este mtodo fue propuesto independientemente por Goldscmidt en Noruega (1926) y por Bougoucos en los Estados Unidos (1927). Luego fue perfeccionado por Casagrande. El mtodo del hidrmetro se basa en la ley de Stokes y proporciona una relacin entre la velocidad de sedimentacin de las partculas del suelo en un fluido y el tamao de esas partculas.Aplicando esa ley se obtiene el dimetro equivalente de la partcula, que es el dimetro de una esfera, de la misma gravedad especfica que el suelo, y que se sedimenta con la misma velocidad que la partcula real.En general el ensayo del hidrmetro consiste en disipara una pequea cantidad de suelo en agua para formar una suspensin normalmente con agente para neutralizar las cargas de las partculas del suelo para impedir la formacin de grumos y medir la gravedad especifica de la suspensin a intervalos de tiempo establecidos.

El ensayo se basa en las siguientes hiptesis: La ley de Stokes es aplicable a un solo tipo de suspensin de suelo cuyo tamao est comprendido entre 0.1 y 0.0005 mm. La suspensin es uniforme al principio de la prueba. La concentracin debe ser tal que las partculas no interfieran al sedimentarse. Por ello se emplean solo 50 gramos de material. El rea de la seccin recta del bulbo del hidrmetro es despreciable en comparacin a la de la probeta de tal manera que no interviene en la sedimentacin.

Con los datos obtenidos en el ensayo de hidrometra podemos extender la curva granulomtrica y de sta obtener la informacin necesaria para determinar: El coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cc) estos coeficientes no tienen significacin cuando ms de un 10% de suelo pasa por la malla N200. Las proporciones de limo y arcilla, sta ltima es parte de la informacin necesaria en el clculo de la actividad de la arcilla.

PROCEDIMIENTO:

1 Preparacin de la muestra:-Cuando el suelo es en su mayor parte arcilla se debe pesar aproximadamente 50 gramos de suelo secado al aire, si se trata de un suelo que su mayor contenido es de arena entonces se debe pesar 100 gramos.-Colocar la muestra de suelo pesada en un beaker de 250ml. Y cubrirla con 125ml de solucin de antifloculante (40gramos de sodio por litro de agua destilada). Mezclar bien hasta obtener una consistencia de una pasta fluida. Se deja reposar por lo menos 16 horas.-Recoger en una latita una muestra de suelo, pesarla, secarla al horno por lo menos 24 horas, pasarla y calcular el %h con el cual se har la correccin por humedad.

2 Mezclado de la suspensin suelo-solucin:-Al finalizar las 16 horas, dispersar an ms la suspensin del beaker al vaso de la mezcladora. Lavar cualquier residuo del beaker dentro del vaso quede mas o menos la mitad.-Revolver la suspensin en la mezcladora durante 1 minuto.-Durante ese minuto llenar hasta la altura de calibracin una probeta de 1000ml. con agua destilada, sta se utilizar para lavar y dejar reposar el hidrmetro entre una y otra lectura.-Colocar al par de la probeta anterior otra vaca.-Despus del mezclado, se vierte una suspensin en la probeta vaca de 1000ml y se termina de llenar hasta la altura de calibracin con agua destilada.-Con la palma de la mano se tapa la boca de la probeta y se agita vigorosamente aproximadamente 1 minuto.-Inmediatamente despus colocar la probeta sobre la mesa, introducir el hidrmetro y poner en marcha el cronometro, tomar lecturas del hidrmetro a los siguientes intervalos de tiempo: 2, 5, 10, 15, 30, 60, 250, 1440 minutos.Cada vez que se desee tomar una lectura, cuidadosamente introducir el hidrmetro en la probeta de la suspensin unos 20 o 25 segundos antes de tomar la lectura, tan pronto se ha tomado la lectura, cuidadosamente, sacar el hidrmetro y colocarlo con movimiento rotatorio en la probeta con agua destilada.-Inmediatamente despus de cada lectura tomar la temperatura de la suspensin introduciendo un termmetro en sta.

ENSAYO N4: LMITES DE CONSISTENCIA O LMITES DE ATTERBERG

Objetivos: Conocer la plasticidad de un suelo fino. Identificar y clasificar la fraccin fina de un suelo. Determinar los factores de contraccin de los suelos.

Equipo: Limite lquido: Dispositivo para determinar el lmite lquido (copa de Casagrande), ranurador plano triangular o ranurador del ASTM (dimensiones normalizadas). Tamiz N40, esptula, capsula de porcelana, frasco lavador, agua destilada, balanza, latitas para pesar las muestras, horno. Limite plstico: Se realiza a la par del lmite lquido, por lo tanto el equipo adicional es el siguiente: placa de vidrio despulido, alambre de 3.2 mm de dimetro. Lmite de contraccin: Capsula de porcelana, dispositivo y ranurador para determinar el lmite lquido, esptula, capsula petri, mercurio, aceite vegetal, molde metlico, vidrio con tres salientes o pas para sumergir el en el mercurio el suelo remoldeado, vaso de vidrio, probeta de cristal graduada, horno.

Teora: Plasticidad puede definirse como la propiedad de un material por la que es capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.Los trabajos realizados por Atterberg y Casagrande referentes a la plasticidad hacen ver que, en primer lugar la plasticidad no es una propiedad general de todos los suelos; los suelos gruesos no la exhiben en ninguna circunstancia. En segundo lugar, que en los suelos fino no es una propiedad permanente, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua.Una arcilla o un limo susceptibles de ser plsticos pueden tener la consistencia de un ladrillo, cuando estn muy secos; con un gran contenido de agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilquido o inclusive las de una suspensin lquida. Entre ambos extremos existe un intervalo de contenido de agua en el que esos suelos se comportan plsticamente.Por consistencia se entiende el grado de cohesin de las partculas de un suelo y su resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tiendan a deformarlas.La consistencia de un suelo formado por partculas muy finas, como una arcilla, depende de su contenido de agua, ya que sta modifica las fuerzas de interaccin entre las partculas y por lo tanto influye solo el comportamiento del material. As un elevado contenido de agua indica una baja resistencia al esfuerzo cortante. Al disminuir el contenido de agua, la resistencia aumenta hasta alcanzar un estado plstico en el que el material es fcilmente moldeable, al seguir perdiendo humedad el suelo llega a adquirir las caractersticas de un solido pudiendo resistir esfuerzos de compresin y tensin.Segn su contenido de agua decreciente, un suelo susceptible de ser plstico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definidos por Atterberg: Estado lquido: Con las propiedades y aparecan de una suspensin. Estado Semilquido: Con las propiedades de un fluido viscoso. Estado Plstico: En el que el suelo se comporta plsticamente. Estado Semislido: En el que el suelo tiene apariencia de un slido, pero an disminuye de volumen si se sigue secando. Estado Slido: En que el volumen del suelo ya no vara con el secado.

Los anteriores estados son fases generales por las que pasa el suelo al irse secando, y no existen criterios estrictos para definir sus fronteras. El establecimiento de stas ha de hacerse en forma puramente convencional. Atterberg lo hizo originalmente estableciendo las primeras convenciones (por la cual llevan su nombre); Casagrande las defini posteriormente y les dio la forma actual: La frontera entre el estado semilquido y el plstico de denomina lmite lquido. La frontera entre el estado plstico y el semislido se denomina lmite plstico. La frontera entre el estado semislido y slido se denomina lmite de contraccin.

Adems de stos tres lmites que se consideran los principales, se conocen el lmite de pegajosidad o adhesin, que es el contenido de agua al cual el suelo pierde su propiedad adhesiva y cesa de pegarse a otros objetos tales como las manos o la superficie metlica pulida de la hoja de una esptula y el lmite de cohesin, que es el contenido de agua al cual los granos de suelo cesan de pegarse unos con otros, es decir, al cual el cultivo del suelo no resulta en formacin de terrones o bloques. Estos lmites no tienen gran importancia en lo que a mecnica de suelos se refiere, mas bien son de gran inters en agricultura.

DEFINICIONESLIMITE LIQUIDO: contenido de agua (porcentaje del peso seco) que debe tener un suelo remoldeado para que una muestra en se haya practicado una ranura de dimensiones normalizadas (12.7mm) se cierre, sin resbalar en su apoyo, al someterla a un impacto de 25 golpes bien definidos.El lmite lquido de un suelo da una idea de su resistencia el corte cuando tiene un determinado contenido de humedad. Un suelo cuyo contenido de humedad sea aproximadamente mayor o igual que el LL, tendr una resistencia al corte prcticamente nulo. Los materiales granulares (arena, limo) tienen LL bajos (25% a 35%), y las arcillas, LL altos (mayores de 40%).

LIMITE PLASTICO: Contenido de aguan (en % del peso seco) con el que se rompe en fragmentos de tamao definido un rollo de 3.2mm de dimetro formado con el suelo al rodarlo, con la palma de la mano sobre una superficie plana.Las arenas no tienen plasticidad, los limos la tienen, pero muy poca; en cambio las arcillas, y sobre todo aquellas ricas en material coloidal, son muy plsticas. Si se construyen terraplenes o sub-bases deber evitarse compactar el material cuando su contenido de humedad sea igual o mayor a su LP.

LIMITE DE CONTRACCION: representado por aquel contenido de humedad con el que cesa la contraccin de una masa an cuando contine el proceso de evaporacin de agua.

INDICE DE PLASTICIDAD: Parmetro de plasticidad que mide de un modo muy claro los intervalos plstico, incluyendo por supuesto los parmetros LL y LP: IP= LL-LPUn IP elevado indica mayor plasticidad. Cuando un material no tiene plasticidad (arena, por ejemplo) se considera el IP como cero y se indica IP=NP

ACTIVIDAD: es la relacin entre IP y el porcentaje de la fraccin arcilla (menor que 0.002mm):A= IP/%de peso del suelo ms fino que 0.002mm

La actividad puede valer 0.39 en arcillas caolinticas, 0.9 en arcillas ilticas y alcanzar valores superiores a 7 en arcillas montmorilloniticas, lo cual da una idea de las caractersticas de la plasticidad de las arcillas, segn su composicin mineralgica. A mayor plasticidad en una arcilla, mayor ser su actividad.

INDICE DE CONTRACCION: diferencia entre el LP y el LC IC= LP-LC

RELACION DE CONTRACCION: relacin entre el peso seco de la pastilla de suelo, secada al horno y su volumen. R= Ws/VoCon LC y R se puede encontrar el peso especifico G de un suelo as: G =1/(1/R LC/100)

CAMBIO VOLUMETRICO: es el cambio de volumen de un suelo cuando su contenido de humedad se reduce a su LC o sea: Vc = (wi-LC)R ; donde wi= contenido de agua inicial.

CONTRACCION LINEAL: es el decrecimiento de la masa de un suelo en una sola dimensin, cuando su contenido de humedad se reduce a su LC:LS= 100(1- (100/(Vc +100))

PROCEDIMIENTOI Lmite lquido:1-Deber tomarse una muestra de unos 100 gramos de la porcin de material que pasa por el tamiz N 40 (0.425m2- Se inspeccionar el aparato para la determinacin de LL, a fin de determinar si se halla en buen estado. El pasado que une el plato de bronce no debe estar gastado, pues permitira un movimiento lateral. Los tornillos que fijan el plato de bronce al brazo del aparato es necesario que se hallen firmemente colocados. El acanalador (ranurarod( no debe estar gastado por el uso. Por medio del manubrio y el brazo de agarre del plato de bronce deber ajustarse dicho plato de tal modo que la cada sea exactamente de un centmetro (auxilindose de las dimensiones del ranurador).3- La muestra de suelo se colocar en la cpsula de porcelana y se aadir de 15 a 20 ml de agua destilada, removiendo, amasando y agitando la mezcla continuamente con la esptula. Luego se aadir ms agua, en cantidades de 1 a 3 ml, mezclndola bien con el suelo cada vez como se indic anteriormente. No debe usarse el plato de bronce del aparato para efectuar stas mezclas de suelo y agua.4- Cuando se haya mezclado suficiente cantidad de agua con el suelo, y una vez obtenida una masa de consistencia uniforme, se tomar una porcin de esta masa y se le colocar en el plato de bronce, distribuyndola con el menor nmero posible de golpes de esptula y teniendo cuidado de que no se forme burbujas de aire dentro de la masa de suelo. Luego se nivelar con la esptula, de tal modo que tenga un centmetro de espesor mximo. El sobrante del suelo deber quitarse y colocarse en la capsula de porcelana. El suelo en el plato de bronce deber de ser dividido con un corte firme del ranurador diametralmente al plato de bronce, de arriba hacia abajo, de tal modo que se forme un canal limpio y uniforme, de dimensiones normalizadas.5- El plato de bronce que contiene la muestra, preparada y cortada como se indica en el numeral 4, tendr que ser levantado y soltado por medio del manubrio, a una velocidad de dos revoluciones por segundo, hasta que las mitades de la muestra se unan en su base, es una distancia de media pulgada (12.7mm) , aproximadamente, luego se registrar el nmero de golpes que ha sido necesario dar para cerrar el canal. Cuando se est levantando y haciendo caer el plato de bronce, es decir, durante el conteo de los golpes, no debe sostenerse con la mano la baso de aparato.6-Una porcin de suelo, aproximadamente del ancho de la esptula y cortada en toda su seccin, en ngulo recto al canal, se remover, se colocar en un platillo, y se pesar. Luego se secar el suelo, a peso constante, a 110C y se volver a pesar la muestra. La diferencia de peso entre la muestra hmeda y la secada al horno ser registrada como peso del agua en la muestra.

7- El suelo que queda en el plato de bronce ser trasladado a la capsula de porcelana. Luego se lavar y secar debidamente en el plato de bronce y el ranurador y se repetir la prueba. 8-Las operaciones anteriores habr que repetirse, por lo menos para dos porciones adicionales de la muestra, aadiendo agua hasta que el suelo tenga una consistencia que el nmero de golpes requerido para cerrar la ranura estar arriba de 25 y bajo 35. El nmero de golpes debe ser menor que 35 y exceder de 15. La prueba siempre se realizar de la condicin seca a ms hmeda del suelo.9- El contenido de agua del suelo se expresar como su contenido de humedad, en porcentaje al peso del suelo secado al horno.10- Dibjese una grfica (curva de flujo) en papel semilogaritmo colocando en las abscisas (escala log) el nmero de golpes y en las ordenadas (escala natural) el porcentaje de humedad. La curva que se obtiene debe considerarse como una recta.11- El contenido de humedad correspondiente, a la interseccin de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes, se anotar como lmite lquido del suelo, y se indicar redondendolo al nmero entero ms prximo.

LIMITE PLASTICO1- Se toma 20 gramos, aproximadamente, de material que pasa por el tamiz N40 (se puede trabajar con el material que se emple para LL), se le agra agua destilada mezclando debidamente, hasta que la masa del suelo se vuelva suficientemente plstica, como para darle forma de bola sin que se pegue a los dedos al apretar la masa.2-Se toma aproximadamente 8 gramos de muestra y se amasa hasta darle una forma elipsoidal. Se arrolla esta masa colocndola entre los dedos de la mano y la placa de vidrio despulido y con suficiente presin se hace una barrita o rollito que tenga un dimetro uniforme en toda su longitud.3-Cuando el dimetro de la barra se reduzca a 1/8 (3.2mm), se rompe en unos 6 u 8 pedazos, unindolos nuevamente, hasta darle a la masa una forma ms o menos elipsoidal y vuelve a amasar. Continuar haciendo rollitos de 1/8. El resquebrajamiento puede ocurrir cuando la barrita de suelo tenga un dimetro mayor de 1/8 , esto se considerar satisfactorio siempre que el suelo haya sido previamente amasado en rollitos de 1/8 de dimetro.4-Luego de tener el suelo resquebrajado, reunir las porciones y colocarlas en un platillo, pesarlo. Secar el suelo a peso constante, a 110C. Luego pesar la muestra secada al horno. La diferencia entre ambos nos dar el peso del agua en la muestra.5- Calclese el IP, expresndolo como un contenido de humedad referido en porcentaje, al peso del suelo secado al horno.6-Se realiza la operacin 2 o 3 veces para sacar un promedio, y si expresa redondendolo al nmero entero ms prximo.

LIMIETE DE CONTRACCION1- Se toman aproximadamente 60 gramos (30 por cada petri) de material que pasa el tamiz N40 y se preparan con una humedad igual o ligeramente mayor que el LL.2- Llenar con este suelo una (o dos) capsulas petri, previamente lubricada con vaselina u otra grasa pesada para evitar la adherencia del suelo a las paredes o que se formen grieteas durante el secado. La capsula petri se llena en 3 capas aproximadamente iguales, golpeando ligeramente el petri, en cada capa, sobre una superficie firme, a fin de que la masa de suelo se halle debidamente y uniformemente distribuido, y todas las burbujas de aire sean llevadas a la superficie.3-Al terminar la ultima capa, deber retirarse el exceso de suelo y enrasarlo cuidadosamente con una esptula. Pesar el petri con el suelo hmedo.

4- La masa de suelo deber ser secada al aire, a temperatura ambiente, hasta que su color cambie de oscuro a claro. Luego se secar la muestra, a peso constante, en un horno a 110C se pesar y tambin se registrar el peso del petri vaco.5-Determinar la capacidad (volumen) del petri, que es adems el volumen del suelo hmedo moldeado, mediante uso del mercurio:a) Llenar el petri con Hg hasta derramar, remover el exceso de mercurio con la placa de vidrio, presionando firmemente sobre los bordes del molde.b) Se pesa el petri mas el Hg, restndole el peso del petri, obtenemos el peso del Hg, y el volumen del petri (volumen inicial) conociendo la gravedad especifica del Hg =13.55Vi =WHg/Hg

6-Determinar el volumen de la pastilla de suelo seca;a) Llenar con mercurio un vaso de vidrio, el cual deber colocarse sobre un plato que recoja el mercurio sobrante, enrasarlo con el vidrio de tres puntas. Limpiar el mercurio que rebose.b) Sobre la superficie de mercurio se colocar el suelo seco moldeado. Se introduce cuidadosamente utilizando el plato de vidrio que tiene las tres puntas, presionndolo firmemente sobre los bordes del vaso y evitando la formacin de burbujas de aire. El volumen de mercurio que se desplace se medir en el graduado de crista o se obtendr su peso y con la ayuda de la gravedad especifica del Hg, se encontrar el volumen del suelo seco moldeado (volumen final).

Vf= (WHg desplazado)/ (Hg)

7- Lmite de contraccin se obtiene as:LC= %w ((Vi-Vf/Ws))*100

Donde:%W = porcentaje de humedadVi = volumen del suelo moldeado hmedoVf = volumen del suelo moldeado secoWs = peso del suelo moldeado seco al horno

8- Generalmente se toman dos muestras para obtener un promedio. Aproximar al entero ms cercano.

ENSAYO N5: PESO VOLUMETRICO O ESPECFICO

Objetivos: Determinar el peso volumtrico de una muestra de suelo haciendo uso del principio de Arqumedes.

Equipo: Parafina, balanza, beaker, esptulas, brocha, hilo, latas para humedad, horno, estufa.

Teora:El peso volumtrico o especfico se define como el cociente del peso de un cuerpo por su volumen.Pv= W/V = lb/pie^3 = g/cm^3 =Kg/m^3

En el ensayo determinaremos el peso volumtrico de una muestra cubica de suelo mediante un mtodo que se basa en el principio de Arqumedes.

PROCEDIMIENTO

1-Se toma una pequea muestra inalterada de suelo.

2-Se pesa suspendida por medio de un hilo que atamos a su alrededor, este peso lo llamamos peso al aire (Wa)

3-Se parafina la muestra y se pesas, siendo este peso, el peso de la muestra en el aire parafinada. (Wap)

4-Se sumerge la muestra parafinada, siempre suspendida por el hilo, en un beaker con agua y obtenemos el peso de la muestra parafinada en agua (wpa). Se debe tener cuidado de sumergir la muestra totalmente en el agua, pero sin tocar el fondo.

5-Tomamos una muestra para determinar el porcentaje de humedad.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDESTodo cuerpo sumergido experimenta un empuje vertical y ascendente igual al peso del volumen del lquido desplazado.

ENSAYO N6: GRAVEDAD ESPECIFICA

Objetivos: Familiarizarse con el mtodo para la obtencin de la gravedad especifica de un suelo compuesto por partculas pequeas. Las cuales tienen una gravedad especfica mayor que 1.00.

Equipo: Picnmetro de 500ml, balanza, termmetro, agua destilada, estufa, horno, embudo, capsula de porcelana, esptula.

Teora:Definimos como gravedad especfica o densidad de la fase solida de un suelo, la relacin entre el peso especfico de la materia que constituyen las partculas del suelo y el peso especfico del agua destilada a 4C.Gs =

Gs=

Considerando iguales los volmenes del material y el agua tenemos: Gs=Ws/Ww

Por lo tanto la gravedad especfica la podemos definir como la relacin del peso al aire de un terminado volumen de materia a una cierta temperatura, y el peso al aire, de un volumen igual de agua destilada, a la misma temperatura.El valor de la gravedad especfica de un suelo es necesario para el clculo de la relacin de vacios, para el anlisis hidromtrico y para la clasificacin de los minerales que contiene.Los valores de la gravedad especifica de un de muchos suelos varia entre 2.65 y 2.85. Lo suelos orgnicos o con partculas porosas tienen valores de Gs menores que 2.0; en cambio de los suelos que contienen partculas pesadas como hierro los valores de Gs son mayores que 3.0.Para fines de laboratorio la gravedad especifica se obtiene como la relacin entre el peso de los slidos (o sea el peso del suelo sin aire y sin agua) y el peso del volumen de agua que desalojan a una temperatura ambiente.Los valores de la Gs debern ser referidos a 20C.Existen diferentes mtodos para determinar las Gs en el laboratorio, todo depende del tamao de las partculas por las que esta compuesto el suelo.-Para el material que pasa el tamiz N4 se utiliza el mtodo AASHO T100-70-Cuando el suelo esta compuesto por partculas mayores del tamiz N4 , deber emplearse el mtodo AASHO T85.-Cuando el suelo esta compuesto por partculas mayores y menores del N4, la muestra deber separarse utilizando el mtodo correspondiente. En este caso, la gravedad especifica del suelo, ser el promedio de los valores obtenidos.

PROCEDIMIENTO

1 El picnmetro, limpio y seco lo pesamos, registrando su peso como Wf.

2-Llenamos con agua destilada a temperatura ambiente, el picnmetro hasta la altura de calibracin, registramos su peso como Wa, tomamos la temperatura del agua en el picnmetro y la llamamos Ti.

3-Se pesan 50 gramos de suelo seco que pase por el tamiz N4 (secada al horno durante 12 horas mnimas o a peso constante a 110C; una vez seca se deja enfriar para pesar).

4-Una vez pesada la muestra se deber empapar en agua destilada durante 12 horas por lo menos.

5-Luego introducimos cuidadosamente la muestra en picnmetro con ayuda de agua destilada, evitando botar parte del suelo.

6-Ponemos a hervir el picnmetro con suelo, suavemente, por lo menos durante 10 minutos, con el fin de que el aire atrapado pueda ser removido.

7-Se deja enfriar el picnmetro con suelo a temperatura ambiente. Una vez frio, llenamos el picnmetro con agua destilada hasta la altura de calibracin. Pesamos el picnmetro con agua y suelo llamando al peso Wb, tomamos la temperatura Tx.

ENSAYO N7: CONSOLIDACION

Objetivos: Familiarizarse con el mtodo de prueba, sus limitaciones y la forma de presentar los resultados. Determinar el esfuerzo de pre consolidacin de la curva de compresibilidad. Determinar el coeficiente de consolidacin y el ndice de compresibilidad de la muestra de suelo.

Equipo: Consolidometro, cronometro, pesas, horno, anillo de bronce, piedras porosas.

Teora:Todos los materiales experimentan deformaciones cuando se les sujeta a un cambio en sus condiciones de esfuerzos.Usualmente en la mayora de los suelo, las deformaciones no se producen en forma simultanea a la aplicacin de las cargas si no que se desarrollan en el transcurso del tiempo y esta va a depender de las caractersticas del suelo y sobre todo de su permeabilidad.

Cuando un suelo con humedad natural esta sometido a un incremento de esfuerzos de compresin debidos a alguna carga, la estructura del suelo experimenta deformacin. Esta deformacin da como resultado una reduccin de vacios o en el volumen de vacios, que solo puede ocurrir a medida que el fluido de los poros se desplaza.

Si el terreno es granular, permeable, el agua de los poros o vacios del suelo ser desalojada rpidamente bajo la accin de las cargas actuantes y por lo tanto el cambio de volumen o asentamiento ser rpido.

Si el terrenos es fino, poco permeable como el caso de los suelos arcillosos, los asentamiento tomaran tiempo en registrarse ya que el agua contenida en los poros del suelo se desalojara lentamente.

El proceso de deformacin de las arcillas tiene lugar en un lapso posterior a la aplicacin de la carga, por lo tato puede ser que el agrietamiento de una estructura pueda ocurrir aos despus de su ereccin sin que l proyectista pueda preverlo, a no ser que se tenga presente la forma adecuada del comportamiento de los suelos.

En los suelos las formaciones son debidas a dos fenmenos: A la variacin de volumen. A los cambios de forma.

En la mayora de los problemas ingenieriles y particularmente en el asentamiento de edificios construidos sobre arcillas la deformacin debida a cambios volumtrico es mucho ms importante que la deformacin debida a cambio de forma. Es debido a esto que la mayora de los ensayos estn orientados a estudiar las deformaciones por cambio volumtrico.

Para fines prcticos se puede considerar que los suelos no tienen resistencia a tensin, por lo que se consideran que las caractersticas de la deformacin bajo compresin son de mayor inters. Por ello los principales mtodos de prueba estn diseados para someter las muestras de suelo a esfuerzos de compresin. En un tipo de prueba de compresin, que es muy importante en la determinacin de las caractersticas de los suelo finos compresibles, la muestra se confina lateralmente con anillo metlico colocndose entre dos piedras porosas; esta prueba se llama consolidacin. En esta prueba la muestra no puede deformarse lateralmente debido al anillo, pudindose medir nicamente la relacin entre esfuerzo, volumen y tiempo. Esta prueba fue desarrollada por Terzaghi y solo se utiliza para suelos finos.

Consolidacin del suelo:Cuando la compresin de una masa de suelo depende del tiempo, esta se denomina consolidacin. Al igual que todos los asentamientos en el suelo, la consolidacin es un deformacin que resulta de una permanente reduccin de la relacin de vacios debido a un incremento en los esfuerzos.La diferencia esencial entre compresin ordinaria y asentamiento por consolidacin es que la consolidacin depende del tiempo.

Consolidacin:Es el proceso de disminucin de volumen, que tenga lugar en un paso de tiempo, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo.

Consolidacin unidireccional:Es cuando el movimiento de las partculas solo puede ocurrir en la direccin vertical.En la consolidacin unidireccional, el volumen de la masa del suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partculas solidas son nulos.

Este tipo de ensayo es el que mas se utiliza ya que se ha podido comprobar que si un estrato de arcilla es relativamente delgado y esta confinado entre estratos de arena o grava o de materiales mas rgido, o si el estrato de arcilla, aun siendo grueso contiene gran cantidad de capas delgadas de arena, la deformacin lateral de la arcilla se restringe tanto que puede despreciarse, en comparacin de los desplazamientos verticales.

En la teora de consolidacin, se hacen las siguientes suposiciones:1. El suelo esta y permanece saturado (S=100)2. El agua y los granos del suelo son incompresibles.3. Hay una relacin lineal entre la presin aplicada y el cambio de volumen.4. El coeficiente de permeabilidad K es una constante.5. La ley de Darcy es valida.6. Hay una temperatura constante.7. La consolidacin es unidireccional.8. Las muestras son sin perturbacin.

Una prueba de consolidacin tiene como objetivos determinar los parmetros o caractersticas de consolidacin de un suelo que son:A. ndice de compresibilidad CcB. Coeficiente de consolidacin Cv

Cc: Se relaciona con cuanta consolidacin o asentamiento tendr un lugar.Cv: se relaciona con el tiempo en que tendr lugar una determinada cantidad de consolidacin.Resumiendo: O sea lo que se quiere determinar es la disminucin de volumen y la velocidad con que se producen estos decrementos, en un espcimen de suelo confinado lateralmente y sujeto a carga axial.

PROCEDIMIENTOLa muestra que se utiliza en la prueba de consolidacin tiene la forma de cilindro aplastado, es decir, que la altura es pequea en comparacin con su dimetro.1 La muestra se coloca en el interior de un anillo generalmente de bronce que le proporciona completo confinamiento lateral.

2-El anillo se coloca entre dos piedras porosas de seccin circular y de dimetro ligeramente menor que el dimetro interior del anillo.

3-El conjunto se coloca en la cazuela del consolidometro. El consolidometro puede ser de anillo fijo o anillo flotante.

4- Por medio del marco de carga se aplican cargas a la muestra, cuales se reparten uniformemente en toda su rea con el dispositivo formado por la esfera metlica y la placa colocada sobre la piedra porosa superior.

5-Un deformimetro se apoya en el marco de carga, el cuan permite llevar un registro de las deformaciones del suelo.

6- Las cargas se aplican en incrementos, permitiendo que cada carga acte hasta que virtualmente cesa la compresin, o sea hasta que la deformacin se mantenga constante; cuando esto sucede se duplica la carga, finalizndose el ciclo de carga se inicia el ciclo de descarga, de la misma forma como se carg.

7-En cada incremento o decremento de carga se hacen las lecturas del deformimetro para asi conocer la deformacin correspondiente a diferentes tiempos. Estos tiempos son: 0, 0.25, 1.00, 2.25, 4.00, 6.25, 9.00, 12.25, 16.00, 20.25, 25.00, 30.00, 60.00 minutos, luego cada hora hasta las 24 horas o cuando cese la deformacin.

8- Una vez finalizado el ciclo de descarga, se toma la muestra y el anillo y se determina su peso, despus la muestra se seca en el horno y se registra su peso seco.

9- Los datos de las lecturas del deformimetro se dibujan en una grafica semilogaritmica que tenga por abscisa los valores de los tiempos (en escala logartmica) y como ordenadas las lecturas del deformimetro (escala natural)

10-Se obtiene una grafica para incremento y decremento de carga y reciben el nombre de curva de consolidacin.

Cuando la muestra alcanza su mxima deformacin bajo un incremento de carga aplicada, su relacin de vacios llega a un valor menor que el inicial, este valor se puede determinar con los datos inciales de la muestra y las lecturas del deformimetro. Por lo tanto para cada incremento de carga, se tendr un valor de relacin de vacios y de toda la prueba, una vez aplicados todos los incrementos de carga, se tienen los valores suficientes para construir una grafica en cuyas abscisas se plotean los valores de carga en la escala logartmica y en las ordenadas los valores de la relacin de vacios; en escala natural. Esta curva es la curva compresibilidad y se obtiene una de cada prueba de consolidacin.

ENSAYO N 8, 9, 10: RESISTENCIA AL CORTE DE LOS SUELOS

8- Prueba de compresin triaxial (confinada).9-Prueba de compresin Axial (sin confinar).10- Prueba de cortante directo.

Objetivo General: Determinar la resistencia al corte de los suelos.

Teora general:La deformacin total que se registra en un pavimento originado por la accin de las cargas de los vehculos motorizados, es la suma de las siguientes deformaciones parciales: Deformacin elstica. Deformacin causada por la consolidacin del material en las diferentes capas. Deformacin plstica.

Si la deformacin es solo elstica, esta desaparece tan pronto cesan de actuar las cargas exteriores que la producen. En tal caso, el pavimento recupera su posicin primitiva sin dar seales de falla. Las deformaciones producidas por consolidacin, son provocadas por el desalojo del aire, y principalmente del agua que se halle en la masa de suelo sometida a la accin de las cargas exteriores. Una vez consolidado el materia, la deformacin es permanente pero no progresiva. Cuando los materiales tanto el terreno de la fundacin, como la de sub-base, han sido compactados debidamente, estas deformaciones son reducidas a su mnimo, asegurndose as la estabilidad del pavimento.

Podemos admitir que, prcticamente, ninguna de estas dos clase de deformaciones, ni las dos, constituyen causas determinantes de fallas en un pavimento.La causa principal d estas fallas, es la deformacin plstica del terreno de fundacin. Tal deformacin es originada por la accin combinada de las cargas de los vehculos y de la presin interna producida por los fluidos (aire y agua) que hallan en la masa del suelo. Esta accin combinada crea esfuerzos horizontales de consideracin en la masa del suelo, produciendo desplazamientos laterales del material del terreno de fundacin.

Esta deformacin plstica tiene un carcter permanente y progresivo por lo tanto, las deformaciones plsticas que pudieran presentarse en el terreno de fundacin, deben ser anuladas o reducidas a su mnimo sean resistentes y tengan, adems, un espesor conveniente que les permita absorber la mayor parte de los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehculos.

La resistencia a la deformacin plstica del terreno de fundacin causada por desplazamientos laterales del material. Es una funcin de su resistencia al corte . Esta resistencia depende de su cohesin c y de su angulo de friccin interna y esta dada por la siguiente relacin conocida como la ecuacin de Coulomb: =tan + C

Donde: = Esfuerzo normal que acta sobre el plano de ruptura.= Angulo de friccin interna del material del terreno de fundacin.c= Cohesin del material del terreno de fundacin.

Terrzaghi (1925) hizo notar la necesidad de considerar el efecto de la presin de poros en la resistencia del suelo.La presin t que acta en un suelo, es la suma de la presin transmitida a travs del agua, que se halla en los poros del suelo se denomina presin de poros o sea:t = +

Cuando el suelo est sometido a presiones, solamente el esqueleto del suelo opone resistencia a su deformacin. El agua como es incompresible y no tiene resistencia al corte, no se opone a la deformacin, es neutra; de ah que a la presin de poros se le llame tambin presin neutra y a la presin intergranular presin efectiva, pues esta ultima es la presin real que se opone a la deformacin y posterior falla de un suelo.

Como vemos por la relacin anterior, es esfuerzo o presin efectiva es igual al esfuerzo total menos la presin de poros si se considera el esfuerzo efectivo, la ecuacin de Coulomb se escribir de la siguiente manera: = tan + cDonde c = cohesin referida al esfuerzo efectivo.

Cohesin: Es la atraccin entre las partculas, originada por las fuerzas moleculares y las pelculas de agua, por lo tanto, la cohesin de un suelo variara si cambia su contenido de humedad. La cohesin se mide en Kg/cm^2 o lb/pulg^2. Los suelos arcillosos tienen cohesin alta de 0.25 a 1.5 o ms. Los suelos tienen muy poca y en las arenas la cohesin es prcticamente nula.

Friccin interna: Es la resistencia al desplazamiento causada por la friccin que hay entre las superficies de contacto de las partculas. Depende, por lo tanto, de la granulometra del material, de la forma de las partculas y de su densidad. Como los suelos granulares tienen superficies de contacto mayores y sus partculas, especialmente si son angulares, presentan buena trabazn, tendrn fricciones internas altas. En cambio lo suelos finos las tendrn bajas.

La friccin interna de un suelo, esta definida por el ngulo cuya tangente es la relacin entre la fuerza que resiste al deslizamiento, a lo largo del plano, y la fuerza normal p aplicada a dicho plano. Los valores de este ngulo llamado ngulo de friccin interna varan de prcticamente 0 para arcillas plsticas cuya consistencia est prxima a su lmite lquido, hasta 45 o ms, para gravas y arenas secas, compactas y de partculas angulares. Generalmente, el ngulo para arena es alrededor de 30.Los ensayos de suelo comnmente empleados para obtener los parmetros de resistencia incluyen (en orden creciente de costo):1. Presin inconfinada o ensayo qu. La resistencia a la compresin obtenida por este ensayo es siempre identificada como qu.2. Ensayos de esfuerzo de corte directo.3. Compresin confinada o ensayos triaxiales.

La mayora de los problemas de estabilidad de suelos. Estos problemas incluyen: Seleccin adecuada de los taludes para terraplenes y excavaciones. Determinacin de la carga que un suelo puede resistir con cierta seguridad. Determinacin de la capacidad de soporte para zapatas y losas de cimentacin. Determinacin de la resistencia al esfuerzo cortante desarrollada entre el suelo y el pilotes o cajones de cimentacin.

ENSAYO N8: PRUEBA DE COMPRESION TRIAXIAL EN SUELOS COHESIVOS

Objetivos: Determinar los parmetros necesarios para conocer el esfuerzo sin consolidacin y sin drenaje, de especmenes cilndricos de suelos cohesivos en condiciones inalteradas. Proveer informacin para la determinacin de la envolvente de Mohr.

Equipo:Maquina triaxial de compresin, cmara triaxial, compresor de agua o aire, calibrador de vernier, herramientas para el remoldeo de la muestra, cronometro, balanza, horno, latas para humedad, membranas plsticas.

Teora:Las pruebas de compresin triaxial son las ms usadas para determinar las caractersticas de esfuerzo-deformacin y de resistencia de los suelos. Una muestra cilndrica de suelo es sometida a esfuerzos normales y horizontales (de compresin o extensin) alrededor del cilindro. Las dimensiones generales de la muestra varan desde 3.3cm hasta 7.6cm de dimetro con una relacin H/D entra altura del cilindro y su dimetro, comprendida entre 2 y 3.

Se considera que los ensayos triaxiales dan mejores parmetros del suelo y la mejor informacin de esfuerzo-deformacin. Esto es cierto solo cuando las muestras de suelo son sin perturbar y se tiene mucho cuidado en la tallada de las muestras y al colocarlas dentro de la membrana plstica.

En lneas generales, la prueba consiste en lo siguiente:Una muestra cilndrica, de materia, se cubre con una membrana de goma y se la coloca en la cmara de compresin, as como lo indica la figura adjunta.La presin lateral es aplicada uniformemente en la cmara cilndrica, mediante aire comprimido, agua o glicerina. La carga normal es aplicada, a travs de un pistn, por medio de un gato de tornillo, o mediante una presin hidrulica. Al comenzar el ensayo, se igualan los esfuerzos 1, 2, y 3. Como la presin dentro de la cmara es igual en todo sentido y direccin, tendremos:1 +2 = 3

Una vez alcanzado este estado de equilibrio, se aumenta la presin normal sin modificar la presin lateral existente, hasta que se hasta que se produzca la falla de la muestra cilndrica.La relacin entre los esfuerzos normales principales, en funcin de los parmetros y c es la siguiente:1 = 3 tan^2(45 + /2) + 2c tan(45 + /2)

Cuando c=0 (suelos sin adhesin)1 = 3 tan^2(45 + /2)

Y si =o (suelos cohesivos)1 = 3 +2c

Hay tres tipos de pruebas triaxiales:1. Consolidacin sin drenaje, tambin llamada consolidacin rpida o Qc.2. Sin consolidacin sin drenaje, tambin llamada sin consolidacin rpida o Q.3. Drenada, llamada tambin lenta o S.

El fsico Aleman Otto Mohr, ide una representacin grafica para resolver las ecuaciones de los esfuerzos normales y de corte en u plano, que forme un ngulo con el esfuerzo principal menor (en este caso 3)Mohr estableci la siguiente relacin entre los esfuerzos normales y tangenciales:

((1 - 3)/2)^2 = (1)^2 + (2- (1 + 3)/2)^2

Esta es la ecuacin de un circulo cuyo centro tiene las ordenadas y=0; x=0 = (1 + 3)/2 y cuyo radio es: (1 - 3)/2

La representacin grafica de la ecuacin anterior, mediante un circulo, es lo que se conoce con el nombre de circulo de Mohr. Mediante estos crculos de Mohr se puede terminar el esfuerzo normal y de corte en cualquier plano, cuando se conocen los esfuerzos principales.En la prueba triaxial, la envolvente de los crculos de Mohr, nos dar el ngulo de friccin interna y la cohesin del suelo ensayado. Se recomienda un minimo de tres ensayos, variando cada vez los esfuerzos laterales 3. En general, los ensayos triaxiales dan valores de menores que los obtenidos mediante los ensayos de corte directo. Habindose obtenido hasta 2, en arenas densas.

PROCEDIMIENTO

1-Los especmenes debern ter un dimetro mnimo de 1.3 pulg (3.3cm) y el tamao mximo de las partculas contenidas dentro del espcimen de prueba ser menor que 1/10 del dimetro del espcimen. Para especmenes que tengan un dimetro de 2.8 pulg (7.11cm) o mayor, el tamao mximo de la partcula ser menor que 1/16 del dimetro del espcimen. Si despus de realizada la prueba se encuentran partculas mayores que las mencionadas anteriormente, debern registrarse esa informacin en las observaciones. La relacin altura-dimetro estar entre 2 y 3. Las alturas y los dimetros se miden con un calibrador de vernier.

2-De una muestra inalterada grande lbrese los especmenes en un cuarto hmedo, teniendo cuidado en evitar cualquier cambio de humedad en la muestra. Los especmenes a usar pueden ser de seccin circular uniforme o seccin cuadrada, con los extremos perpendiculares al eje longitudinal de espcimen.

3- Determinar las dimensiones (altura y dimetro) y peso del espcimen.

4- Coloque el espcimen en un membrana plstica y sllelo respecto a la base y parte inferior de dentro de la cmara de presin (antes puede ser colocadas piedras porosas en los extremos de la probeta segn sea el tipo de ensayo a realizar). Coloque la cmara traixial encima y cuide de alinear el eje triaxial con la muestra (que est en un solo eje). Aplique la compresin lateral a la presin requerida.

Coloque en cero los diales de carga y deformacin. Simultneamente con la aplicacin de la presin de cmara, comience a aplicar la carga axial y registre valores de carga y deformacin cada 15 seg. Tomar suficientes lecturas para definir bien la curva de esfuerzo deformacin; lecturas ms frecuentes pueden ser necesarias al acercarse la falla. Continuar unas 2 o 3 lecturas despus de la falla.

5-Determinel el contenido de humedad del espcimen de prueba usando el espcimen entero a menos que se hallan obtenido muestras representativas para este propsito, como en el caso de los especmenes inalterados.

ENSAYO N9: COMPRESION AXIAL

Objetivos: Determinacin rpida de los valores de esfuerzo compresivo de suelos inalterados que posean suficiente cohesin para permitir la prueba en estado no confinado.

Equipo: Aparato de compresin, indicador de deformacin, calibrador de vernier, cronometro, horno, balanza, herramientas para remoldear la muestra, latitas para humedad.

Teora:Esfuerzo compresivo sin confinar: la carga mxima por unidad de rea a la cual un espcimen cilndrico de suelo fallara en una prueba de compresin simple.Este es un ensayo simple donde la presin atmosfrica rodea el suelo, consiste en aplicar una carga vertical a un espcimen cilndrico y llevarlo a la falla sin proporcionarle ningn soporte lateral. Esta prueba se asemeja a la triaxial en la cual el esfuerzo principal mayor fuera igual al vertical y los esfuerzos principales intermedio menor fueran nulos (ncipal mayor fuera igual al vertical y los esfuerzos principales intermedio menor fueran nulos ( = 0). El ensayo es similar a los que se efectuaron con cilindros de concreto. El esfuerzo normal 1 que se aplica a la muestra cilndrica de suelo hasta que falle, se designa qu y se denomina resistencia a la compresin sin confina del suelo. Si 1 = qu y 3 = 0 la formula es la siguiente:

1 = 3 tan^2 (45 + /2) + 2c tan(45 +/2)

Se reducir a: 1 = qu = 2c tan (45 + /2) c = qu/2tan(45+ /2)

= 0 para suelos cohesivos y tan45 = 1 c = qu/2

Esta prueba queda circunscrita a suelos cohesivos, pues en los no cohesivos es imposible labrar la muestra.El ensayo se realiza con muestras obtenidas con tubos de pared delgada y sin perturbar hasta donde sea posible.

PROCEDIMIENTO

1-Los especmenes debern ter un dimetro mnimo de 1.3 pulg (3.3cm) y el tamao mximo de las partculas contenidas dentro del espcimen de prueba ser menor que 1/10 del dimetro del espcimen. Para especmenes que tengan un dimetro de 2.8 pulg (7.11cm) o mayor, el tamao mximo de la partcula ser menor que 1/16 del dimetro del espcimen. Si despus de realizada la prueba se encuentran partculas mayores que las mencionadas anteriormente, debern registrarse esa informacin en las observaciones. La relacin altura-dimetro estar entre 2 y 3. Las alturas y los dimetros se miden con un calibrador de vernier.

2-De una muestra inalterada grande lbrese los especmenes en un cuarto hmedo, teniendo cuidado en evitar cualquier cambio de humedad en la muestra. Los especmenes a usar pueden ser de seccin circular uniforme o seccin cuadrada, con los extremos perpendiculares al eje longitudinal de espcimen.

3- Determinar las dimensiones (altura y dimetro) y peso del espcimen.

4- Coloque el espcimen en el aparato de carga de tal manera que se encuentre centrado en la plataforma base. Ajustar el aparato cuidadosamente para que plataforma superior haga contacto con espcimen. Colocar en cero el indicador de deformacin. Aplique la carga registrando valores e carga y deformacin cada 30 seg. Contine cargando hasta que los valores de carga decrezcan con incremento de la deformacin.

5-Determine la falla del espcimen y anote el ngulo de falla con respecto a la horizontal.

6- Determine el contenido de humedad del espcimen entero, a menos que se halla obtenido muestras representativas para el propsito como en el caso de especmenes inalterados.

ENSAYO N 10: CORTANTE DIRECTO

Objetivos: Familiarizarse con un procedimiento para la determinacin de los parmetros de y c, de la resistencia al corte del suelo.

Equipo: Aparato de carga, caja de corte, piedras porosas, apisonador, calibrador etc.

Teora:

La prueba de corte directo es el procedimiento ms antiguo y sencillo para terminar la resistencia al corte de un suelo.La muestra se coloca en una caja de seccin rectangular o circular, especialmente diseada, de rea y de altura determinadas. La caja esta dividida por la mitad. La mitad inferior de la caja esta, generalmente, fija y la otra mitad se puede mover libremente en direccin horizontal y en ella se aplica la carga normal Pv, una vez que ha sido colocad la muestra de suelo en la caja. Luego una fuerza horizontal Ph se aplica a la mitad superior de la caja, la cual corta la muestra segn el plano x-x hasta que el material falle. En la practica la tapa y el fondo pueden ser placas porosas que permitan el cambio de humedad de la muestra y /o placas con estras que ayuden a distribuir uniformemente los esfuerzos en el plano de falla.

En el ensayo se utiliza una muestra relativamente delgada que se consolida rpidamente bajo la carga (cuando se requiere consolidacin). La preparacin de la muestra y la ejecucin del ensayo son simples en la mayora de los suelos, lo que hace que el mtodo sea atractivo para los trabajos de rutina.

Las simplificaciones inherentes a este mtodo de ensayo limitan la confianza de sus resultados: La distribucin de los esfuerzos no es uniforme, en toda la superficie donde se produce el esfuerzo cortante, son mayores en los bordes y menores en el centro; lo que produce una falla progresiva. El suelo esta obligado a cortarse en un plano predeterminado, que puede ser no necesariamente el ms dbil, en este caso la resistencia dada por el ensayo puede ser muy alta. Es difcil controlar el drenaje o cambio de humedad durante el ensayo; lo cual limita su utilidad en los suelos hmedos.

Los ensayos de corte directo se pueden clasificar en:

Ensayos no consolidados-no drenados o ensayos U:El corte indica antes de consolidad la muestra bajo la carga normal Pv. Si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollar exceso de presin de poros; en otras palabras luego de la aplicacin de la carga normal Pv se comienza inmediatamente el corte o sea registramos los desplazamientos horizontales producidos por la correspondiente carga horizontal Ph.

Ensayos consolidados-no drenados o ensayos CU:Se aplica la fuerza normal, y se observa el movimiento vertical del deformimetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la fuerza cortante, o sea que el ensayo se comienza despus de haber consolidado el suelo bajo la carga Pv completamente, si el ensayo se prosigue rpidamente, se desarrollaran presiones de poro en los suelos cohesivos hmedos o saturados, debido al bajo coeficiente permeabilidad.

Ensayos consolidados-drenados o ensayos CD:La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicacin del corte hasta que se halla desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuacin la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poro en la muestra.Para suelos no cohesivos, estos tres ensayos dan el mismo resultado, este la muestra saturada o no, y por supuesto, si la tasa de aplicacin del cortante no es demasiado rpida.Para materiales cohesivos, los parmetros de suelo estn marcadamente influidos por el mtodo de ensayo y por el grado de saturacin, por el hecho de que el material este normalmente consolidado o sobre consolidado.

PROCEDIMIENTO

1 Moldear cuidadosamente las muestras, a que tengan el mismo tamao y que ajusten perfectamente a la caja, mantener las muestras en un lugar donde se controle su humedad.

2-Determinar las dimensiones de la caja de corte y armar la caja como sigue:

1. Colocar la base de la caja.2. Introducirle la placa de drenaje, teniendo cuidado que los canales queden perpendiculares a los de la base.3. Colocar la placa porosa.4. Introducir la muestra de prueba ayudados con un apisonador.5. Colocar la otra placa porosa.6. Colocar la otra placa de drenaje en el mismo sentido de la de abajo.7. Colocar la tapa de la caja

3-Colocar la caja en la maquina de corte y colocarle la carga normal sobre la tapa de la caja o sea Pv (ya sea 10, 20, 30, 40 kg)

4-Colocar los diales de carga y deformacin en cero.

5-Quitar los tornillos fijos y dar un cuarto de vuelta a los de la prueba.

6-Iniciar a aplicar la carga de corte o carga horizontal Ph lentamente y tomar lecturas de los diales cada 10 o 15 segundos hasta que el suelo falle.

7-Probar unas 2 o 3 muestras ms variando la carga normal.

ENSAYO N 11: PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS

Objetivos: Determinar el coeficiente de permeabilidad de un suelo por medio de carga constante.

Equipo: Permemetro, cronometro, termmetro, probeta graduada, apisonador, calibrador, sistema de abastecimiento de agua.

Teora:Se denomina permeabilidad a la facilidad con que se mueve un fluido a travs de un medio poroso. Cualquier material con vacios es poroso y si los vacios estn interconectados posee permeabilidad. En los problemas de ingeniera geotcnica, el fluido es el agua y el medio poroso es la masa de suelos, Los suelos de acuerdo a la mayor o menor facilidad de permitir el paso del agua a travs de sus vacios pueden ser permeables o impermeables.

La permeabilidad de una masa de suelo es importante en:A. La evaluacin de la calidad de filtracin a travs o por debajo de presas y diques, hacia pozos de agua.B. La evaluacin de la sub presin o fuerzas de filtracin bajo estructuras hidrulicas para un anlisis de estabilidad.C. La provisin de un control de las velocidades de filtracin de tal manera que las partculas de grano fino no erosionen la masa del suelo

En 1856 Henri Darci propuso que el flujo de agua a travs de un suelo se expresa como V =kiDonde la velocidad de escurrimiento de un suelo es proporcional a una constante K (coeficiente de permeabilidad) propia y caracterstica de cada suelo, y de la gradiente hidrulica i, que es la relacin entre la diferencia de niveles y la distancia L que el agua tiene que recorrer.Y el gasto que pasa a travs de la muestra de suelo de seccin transversal A, estar dada por: Q =kiA

En las ecuaciones anteriores aparece una constante fsica de proporcionalidad K, llamada coeficiente de permeabilidad del suelo, que tiene las unidades correspondientes a una velocidad, lo que ha servido para definir en trminos simples el coeficiente de permeabilidad del un suelo, como la velocidad del agua a travs del mismo, cuando esta sujeta a un gradiente hidrulico unitario. Es obvio que en el valor numero de K se reflejan propiedades fsicas del suelo y en cierto medida ese valor indica la mayor o menor facilidad con el que el agua fluye a travs del suelo, estando sujeta a un gradiente hidrulico dado. Esta facilidad a su vez depende de toda una serie de propiedades fsicas del suelo y tambin de algunos factores como: 1. Relacion de vacios del suelo.2. Estructura y estatificacin del suelo.3. La existencia de agujeros, fisuras, etc, en el suelo.4. El tamao y forma del rgano del suelo: la presencia de partculas angulares tiende a reducir K mas que cuando el suelo esta compuesto predominantemente por partculas redondeadas o esfricas.5. El grado de saturacin del suelo: a medida que aumenta la saturacin K aparentemente se incrementa, en parte este aumento se debe a la disminucin en la tensin superficial.6. La temperatura y la viscosidad del fluido: a medida que la temperatura aumenta, la viscosidad disminuye y el coeficiente permeabilidad aumenta, es decir la velocidad del fluido aumenta. Hay varios procedimientos para la determinacin de la permeabilidad de los suelos: unos directos, asi llamados por que se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medida de tal coeficiente, otros indirectos, proporcionados en forma secundaria por pruebas y tcnicas que primariamente persiguen otros fines.

Estos mtodos son los siguientes.

Mtodos indirectos: A.1. Clculo a partir de la curva granulomtrica.A.2. Clculo a partir de la prueba de consolidacin.A.3. Clculo con la prueba horizontal de capilaridad.

Mtodos directos:B.1. Permemetro de carga constante.B.2. Permemetro de carga variable.B.3. Pruebas directas de los suelos en el lugar.

Mtodos Indirectos:Dentro de los indirectos haremos mencin solamente del mtodo a partir de la curva granulomtrica: Una relacin emprica, que relaciona el coeficiente de permeabilidad con el tamao efectivo de un anlisis de tamizado; fue presentado por A. Hazen en 1892. El encontr que para las arenas uniformes con dimetro efectivo comprendido entre 0.1 y 3.0mm, el coeficiente de permeabilidad podra ser expresado aproximadamente como: K = C (D10)^2 donde:K = coeficiente de permeabilidad. En cm/seg.D10 = dimetro efectivo en cmC = Coeficiente que varia desde cerca de 40 hasta 150. El valor de C = 116 suele mencionarse como un promedio aceptable. Sin embargo la variacin de C resulta excesiva para que la formula sea confiable.

Mtodos directos:Para la determinacin del coeficiente de permeabilidad, puede obtenerse un valor aproximado en el laboratorio, usando un ensayo de permeabilidad de carga constante o uno de carga variable, ambos basados en la ley de Darcy. Estos ensayos se realizan en cilindros especiales (permemetros), cmaras de presin o consolidometros o en tubos muestradores. El tipo de ensayo y el equipo deben ajustarse a los objetivos de la prueba y caractersticas del material. El ensayo de carga variable es ms econmico para ensayos de larga duracin mientras que el de carga constante es preferido para suelos que tienen grandes relaciones de vacios tales como grava, arenas y para los cuales es deseable usar una gran cantidad de flujo.

Ni el ensayo de carga constante, ni el de carga variable nos permite obtener el valor del coeficiente de permeabilidad del todo confiable. Algunos factores o limitaciones que reducen su confiabilidad son:1. El suelo que se utiliza en el permemetro nunca es igual al suelo que se tiene en le terreno, siempre esta algo alterado.2. La orientacin de los estratos con respecto al flujo de agua es probablemente diferente en el laboratorio.3. Las condiciones de frontera son diferentes en el laboratorio. Las paredes lisas del permemetro mejora los caminos de flujo con respecto a los caminos naturales del terreno.4. La cabeza hidrulica h puede ser diferente (a veces mucho mayor) en el laboratorio, lo cual causa el lavado del material fino hacia las fronteras, reduciendo el valor de K.5. El efecto del aire atrapado en la muestra de laboratorio es grande aun para pequeas burbujas de aire, debido al tamao tan pequeo de la muestra.

Ensayo de carga constante: Este tipo de prueba se utiliza para suelos relativamente permeables, tales como gravas, arenas y mezclas de arena y grava. Los coeficientes de permeabilidad de estos suelos varan entre los 10^-2 y 10^-3 cm/seg.La prueba consiste en someter a la muestra de suelo a un escurrimiento de agua, bajo una carga constante. El coeficiente de permeabilidad se determina directamente con base a la ley de Darcy, a partir del gasto observado, el rea de la seccin transversal de la muestra, la longitud de la muestra, carga aplicada y la temperatura del agua.

PROCEDIMIENTO

1 Medir el dimetro interno del permemetro y determinar su seccin transversal (A).

2-Colocar el material en capas, apisonndolas de manera que la muestra quede uniformemente compactado en todo su espesor.

3- Medir la longitud total de la muestra de suelo.

4-Colocar el permemetro en el sistema de abastecimiento de agua.

5-Saturar completamente la muestra y estabilizar la condicin de flujo, permitiendo que el agua fluya por un tiempo.

6-Llenar el permemetro con agua hasta la altura de escogida para dar a la muestra el gradiente hidrulico. Mantener es carga constante durante toda la prueba.

7- Registrar el tiempo necesario para almacenar entre 750 y 900 ml de agua en una probeta de 1000ml.

8-Registrar la temperatura del agua.

9-Repetir 2 o 3 mediciones similares.

Laboratorio Mecnica de Suelos IPgina 35