Resumen Del Libro de Braja

8/13/2019 Resumen Del Libro de Braja

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LUMNOS : ALCNTARA QUISPE, Elvis Rubn

ARTEAGA FERNNDEZ, Nora MelissaFERNANDEZ ORTIZ SANGAY, Kory

Meliza Esther

EUGENIO CARRANZA, Mildor Roiser

LLICN CENTURION, Arturo David

RODRIGO CAMPOS, Luz Roxana

TORRES LUCANO, Danny Lili

SIGNATURA: MECNICA DE SUELOS

OCENTE : Ing. Lucio SIFUENTES INOSTROZA

CAJAMARCA DICIEMBRE DEL 2012

UNIVERSID D N CION L DE C J M RCFACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA

GEOLGICA


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"El misterio es la cosa ms bonita que

podemos experimentar. Es la fuente de todo

arte y ciencia verdaderos".

Albert Einstein


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A Dios por guiar mi camino, y a

mis padres por brindarme su

apoyo incondicional da a da.


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NDICE

NDICE .............................................................................................................................. II

NDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... XI

NDICE DE FOTOS ......................................................................................................... XV

NDICE DE TABLAS ...................................................................................................... XVII

INTRODUCCIN .......................................................................................................... XVIII

OBJETIVOS ...................................................................................................................... 1

RESUMEN ......................................................................................................................... 2

ABSTRACT ....................................................................................................................... 2

CAPTULO I: DEPSITOS DE SUELOS Y ANLISIS GRANULOMTRICO .................... 3

1.1. MARCO TERICO .............................................................................................. 3

1.1.1. HUMEDAD DEL SUELO .............................................................................. 31.1.2. DENSIDAD (SMBOLO )............................................................................ 4

1.1.3. DENSIDAD APARENTE DE UN SUELO ...................................................... 4

1.1.4. PESO ESPECFICO ..................................................................................... 5

1.1.5. PESO NETO................................................................................................. 6

1.2. ETAPA DE CAMPO ............................................................................................. 6

1.2.1. CALICATA DE LA UNC ................................................................................ 7

1.2.2. CANTERA DE AYLAMBO ............................................................................ 9

1.2.3. DEPSITO FLUVIAL .................................................................................. 101.3. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO .................................... 11

1.3.1. CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO ................................................ 12

1.3.2. DENSIDAD APARENTE. ............................................................................ 17

1.3.3. PESO ESPECFICO DE LOS SOLIDOS DE UN SUELO ........................... 19

1.4. CUESTIONARIO ............................................................................................... 26

C. Como ideara mtodos sustitutos para determinar los parmetros hechos en losensayos de la prctica de laboratorio n 01. ................................................................. 30

CAPTULO II: RELACIONES GRAVIMTRICAS, PLASTICIDAD Y CLASIFICACIN DELOS SUELOS .................................................................................................................. 37

2.1. MARCO TERICO ................................................................................................ 37

2.1.1. DENSIDAD APARENTE: MTODO CON DENSMETRO NUCLEAR ............. 37

2.1.1.1. Calibracin del Equipo .............................................................................. 37

2.1.2. SISTEMA DE CLASIFICACIN AASHTO ....................................................... 41


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2.1.2.1. CLASIFICACIN DE LOS SUELOS POR EL SISTEMA AASHTO ......... 43

2.2. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO ....................................... 44

2.2.3. MTODO DEL CONO CON ARENA (REEMPLAZO)...................................... 44

A. PRIMERA PARTE ............................................................................................. 45

B. SEGUNDA PARTE ........................................................................................... 49

C. TERCERA PARTE ........................................................................................... 51

CAPTULO III: COMPACTACIN DE SUELOS ............................................................... 54

3.1. MARCO TERICO ................................................................................................ 54

3.1.1. COMPACTACION ........................................................................................... 54

3.1.2. COMPACTACION DEL SUELO ...................................................................... 54

3.1.3. CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION DE LOS SUELOS ................ 54

3.1.3. TEORA DE LA COMPACTACIN.- ............................................................... 55

3.1.4. OBJETIVOS DE LA COMPACTACION ........................................................... 56

3.1.5. PROCESO DE COMPACTACION EN CAMPO .............................................. 56

3.1.6. PROPOSITOS Y METODOS PARA LA COMPACTACION DE SUELOS ....... 56

3.1.7. COMPACTACION DE SUELOS NO COHESIVOS ......................................... 58

3.1.8. COMPACTACION DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOS CON COHESIONMODERADA ............................................................................................................. 59

3.1.9. CURVA DE COMPACTACION Y SATURACION TOTAL ................................ 61

3.1.10. COMPACTACION DE ARCILLAS ................................................................. 64

3.1.11. COMPACTACIN DE MASAS NATURALES DE SUELO Y DETERRAPLENES EXISTENTES ................................................................................ 64


a) Proctor estndar: ............................................................................................... 67

Ensayo de Laboratorio .......................................................................................... 68

Referencia ............................................................................................................. 68

Material: ................................................................................................................ 68

Equipo ................................................................................................................... 68

Procedimiento: ...................................................................................................... 69

Clculos: ............................................................................................................... 73

b. Proctor modificado: ............................................................................................... 73

Ensayo de Laboratorio: ......................................................................................... 73

CAPTULO IV: MOVIMIENTO DEL AGUA A TRAVES DE SUELOS, PERMEABILIDAD EINFILTRACIN ................................................................................................................ 74


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4.1. MARCO TERICO ................................................................................................ 74

4.1.1. Movimiento del agua en el suelo ..................................................................... 74

4.1.2. LAS FORMAS DE AGUA EN ELSUELO ......................................................... 76

4.1.3. Infiltracin del agua de lluvia en el suelo ......................................................... 77


Material: ................................................................................................................ 79

Equipo ................................................................................................................... 79

Procedimiento ....................................................................................................... 80

Clculos ................................................................................................................ 83

CAPTULO V: ESFUERZOS EN UNA MASA DE SUELO ................................................ 84

5.1. MARCO TERICO ................................................................................................ 84

5.1.1. Fuerzas en el suelo ......................................................................................... 84

5.1.2. ESTRUCTURA DEL SUELO Y ESFUERZOS ................................................. 85

5.1.3. ESFUERZO VERTICAL Y HORIZONTAL (suelo seco) ................................... 87

5.1.4. ESFUERZOS GEOSTTICOS VERTICALES sobrecarga........................... 88

5.1.5. ESFUERZO GEOSTTICO HORIZONTAL, K y K0 ........................................ 89

5.1.6. ESFUERZOS PRINCIPALES 1 2 3 Y PLANOS PRINCIPALES............... 89


5.2.1. Ensayo de molinete o veleta (vane test)....................................................... 90

CAPTULO VI: CONSOLIDACIN DEL SUELO .............................................................. 94

6.1. MARCO TERICO ................................................................................................ 94

6.1.2. Definicin de consolidacin del suelo .............................................................. 94

6.1.3. ANLISIS DE LA CONSOLIDACIN .............................................................. 95

6.1.3.1. Analoga Del Muelle ................................................................................. 95

6.1.3.2. Consolidacin Primaria ............................................................................. 95

6.1.3.3. Consolidacin Secundaria ........................................................................ 96

6.1.3.4. Dependencia del tiempo ........................................................................... 97

6.1.4. DIFERENCIA ENTRE CONSOLIDACIN Y COMPACTACIN ..................... 97

6.2. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO: CONSOLIDACIN ........ 98

6.2.1. Consolidacin unidimensional: ensayo de consolidacin o endomtrico (NormaASTM D2435) ........................................................................................................... 98

6.2.1.1. Caractersticas de la curva de consolidacin ............................................ 99

6.2.1.2. Coeficiente de Consolidacin (Cv ) ............................................................ 99


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6.2.1.3. Metodologa del Ensayo Edomtrico ........................................................ 99

6.2.1.4. Caractersticas de la Curva de Compresibilidad ..................................... 100

6.2.1.5. Historia de Tensiones de las Arcillas ...................................................... 100

6.2.1.6. Causas de la Sobreconsolidacin ........................................................... 101

6.2.1.7. Estimacin de la Tensin de Sobreconsolidacin .................................. 101

6.2.1.8. Correccin de Curvas de Compresin .................................................... 102

CAPTULO VII: RESISTENCIA CORTANTE DEL SUELO ............................................. 104

7.1. MARCO TERICO .............................................................................................. 104

7.1.1. Friccin entre Dos Superficies en Contacto .................................................. 104

7.1.2. APARATO DE CORTE DIRECTO................................................................. 105

7.1.3. ESFUERZOS EN UN PUNTOCRCULO DE MOHR ................................. 107

7.2. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO: ENSAYO DE CORTE

TRIAXIAL ................................................................................................................... 1107.2.1. RESISTENCIA CORTANTE DE ARENAS SECAS .................................... 114

7.2.2. RESISTENCIA CORTANTE DE ARENAS SATURADAS .......................... 116

7.2.3. RESISTENCIA CORTANTE DE ARCILLAS SATURADAS ........................ 120

7.2.4. RESISTENCIA CORTANTE DE ARCILLAS PARCIALMENTE SATURADAS............................................................................................................................ 125

CAPTULO VIII: EXPLORACION DEL SUELO .............................................................. 131

8.1. MARCO TEORICO .............................................................................................. 131

8.1.1. EXPLORACION DEL SUELO ....................................................................... 1318.1.1.1. Objetivos tpicos de una exploracin ...................................................... 132

8.1.1.2. Etapas tpicas de una exploracin .......................................................... 133

8.1.1.3. Estudio preliminar ................................................................................... 133

8.1.1.4. Reconocimiento del terreno .................................................................... 133

8.1.1.5. Exploracin............................................................................................. 134

8.1.2. SONDAJES EN SUELO ................................................................................ 145

8.1.2.1. Tipos De Sondeos .................................................................................. 145

8.1.2.2. Nmero, Tipo Y Profundidad De Los Sondeos ....................................... 146

8.1.3. SONDAJE A ROTACIN .............................................................................. 147

8.1.4. SONDAJE CON BARRENA .......................................................................... 148

8.1.5. IDENTIFICACIN DE LOS SUELOS ............................................................ 149

8.1.5.1. Identificacin de suelos gruesos (Tabla V.4) .......................................... 149

8.1.5.1. Identificacin de suelos finos (Tabla V.5) ............................................... 150


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8.2. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO: ENSAYOS EN TERRENO(IN-SITU) .................................................................................................................... 152

8.2.1. Ensayo de penetracin estndar (SPT) ........................................................ 153

8.2.2. Ensayo de penetracin de cono (CPT) ......................................................... 154

8.2.3. Exploracin geofsica .................................................................................... 1558.2.3.1. Refraccin ssmica ................................................................................. 156

CAPTULO IX: PRESIN LATERAL DE LA TIERRA ..................................................... 158

9.1. MARCO TERICO .............................................................................................. 158

9.1.1. Presin lateral del suelo ................................................................................ 158

9.1.2. Presin en reposo ......................................................................................... 158

Presin Lateral de Tierra en Reposo. .................................................................. 159

9.1.3. Presin activa y pasiva de la tierra ................................................................ 165

9.1.4. Teora de Rankine ........................................................................................ 1669.1.5. Teora de Coulomb ....................................................................................... 167

9.1.6. Relacin de bell ............................................................................................ 168

9.1.7. Diagrafias para la distribucin de la presin lateral de la tierra contra muros deretencin. ................................................................................................................ 168

9.1.7.1. Muros de retencin ................................................................................. 168

9.1.7.2. Diseo de los muros ............................................................................... 169

9.1.7. 3. Recomendaciones de diseo............................................................... 170

CAPTULO X: ESTABILIDAD DE TALUD ...................................................................... 17210.1. MARCO TERICO ............................................................................................ 172

10.1.1. DEFINICIN DE TALUD ............................................................................. 172

10.1.2. DEFINICN DE ESTABILIDAD .................................................................. 173

10.1.3. ESTABILIDAD DE TALUDES ..................................................................... 174

10.1.3.1. FACTORES QUE FAVORECEN LA INESTABILIDAD DE LOS TALUDES............................................................................................................................ 174

10.1.3.2. FACTOR DE SEGURIDAD ................................................................... 175

10.1.3.3. ESTABILIDAD DE TALUDES INFINITOS SIN INFILTRACIN ............ 17610.1.3.4. ESTABILIDAD DE TALUDES INFINITOS CON INFILTRACIN .......... 178

10.1.3.5. ESTABILIDAD DE TALUDES FINITOS ................................................ 181

10.1.4. DESLIZAMIENTOS ..................................................................................... 197

10.3.1 TIPOS DE FALLA MS COMUNES EN TALUDES .................................. 197

10.3.2 MODELOS DE DESLIZAMIENTO ............................................................ 204


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10.3.3 CAUSAS DE DESESTABILIZACIN ....................................................... 207

10.2. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO ................................... 208

10.2.1 EJEMPLO 1 ................................................................................................. 208

10.2.2 EJEMPLO 2 ................................................................................................. 208

CLCULO DE crt............................................................................................... 209CLCULO DE Hcrt.............................................................................................. 209

CLCULO DE crt ............................................................................................. 21110.2.3 EJEMPLO 3 ................................................................................................. 212

CAPTULO XI: CIMENTACIONES SUPERFICIALES, CAPACIDAD DE CARGA YASENTAMIENTOS ........................................................................................................ 215

10.1 GENERALIDADES ............................................................................................. 215

10.1.1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES O DIRECTAS .................................... 219

10.1.1.1 CIMENTACIONES CICLPEAS ........................................................... 22010.1.1.2 ZAPATAS AISLADAS ............................................................................ 220

10.1.1.3 ZAPATAS CORRIDAS .......................................................................... 221

10.1.1.4 Zapatas combinadas ............................................................................. 222

10.1.1.5 Losas de cimentacin ............................................................................ 222

10. 2. CRITERIOS DE DISEO DE CIMENTACIONES ............................................. 223

10.2.1 TIPOS DE CRITERIOS ................................................................................ 223

10.2.1.1 ESFUERZO PERMISIBLE TRANSMITIDO ........................................... 223

10.2.1.2 FACTOR DE SEGURIDAD CONTRA FALLA POR CAPACIDADPORTANTE ........................................................................................................ 223

10.2.1.3 MOVIMIENTOS PERMISIBLES ............................................................ 223

10.2.2 MOVIMIENTOS PERMISIBLES ................................................................... 224

10.2.2.1 CRITERIOS DE DISEO ...................................................................... 224

10.2.2.2 RELACIN ENTRE ASENTAMIENTO Y DAO .................................... 225

10.3. TEORA DE LA CAPACIDAD DE CARGA LTIMA ........................................... 225

10.3.1 CAPACIDAD DE CARGA LTIMA NETA .................................................... 229

10.4 PROCEDIMIENTOS DE DISEO PARA ZAPATAS EN ARENA EN BASE AENSAYOS SPT .......................................................................................................... 230

10.4.1 DEFINICIONES ........................................................................................... 230

10.4.1.1 DIMENSIONES ..................................................................................... 230

10.4.1.2 CARGAS ............................................................................................... 230

10.4.1.3 ESFUERZOS ........................................................................................ 231


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10.4.1.4 DEFORMACIONES ............................................................................... 231

10.4.2 METODO DE TERZAGHI Y PECK (1967) ................................................... 232

10.3.2.1 SUPOSICIONES ................................................................................... 232

10.3.2.2 PASOS EN EL DISEO ........................................................................ 232

10.4.3 METODO DE PECK Y BAZARAA (1969) ..................................................... 232

10.4.3.1 MODIFICACIONES AL MTODO DE TERZAGHI Y PECK (1967) ........ 232

10.4.4 PROCEDIMIENTO RECOMENDADO ......................................................... 233

10.3.4.1 ASENTAMIENTO PERMISIBLE a....................................................... 233

10.3.4.2. DETERMINACIN DE NBy Dr ............................................................. 233

10.3.4.3. DETERMINACIN DE qaPARA EL B MAYOR .................................. 233

10.3.4.4 PASOS FINALES .................................................................................. 234

10.5. CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN ARCILLA .......................................... 235

10.5.1. CRITERIOS DE CAPACIDAD PORTANTE ................................................. 235

10.5.1.1 EFECTO DE LA ANISOTROPA ........................................................... 235

10.5.1.2 EFECTO DE LA HETEROGENEIDAD .................................................. 236

10.5.2 CRITERIOS DE ASENTAMIENTO ............................................................... 236

10.5.3 MTODOS DE ESTIMACIN DE ASENTAMIENTOS ................................. 237

10.5.3.1 ASENTAMIENTO INICIAL ..................................................................... 238

10.5.3.2 ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIN ........................................... 238

10.5.3.3 CONSOLIDACIN SECUNDARIA ........................................................ 242

10.6 PLATEAS DE CIMENTACION ........................................................................... 242

10.6.1 ASENTAMIENTO DE PLATEAS DE CIMENTACION .................................. 243

10.6.2. ASENTAMIENTO DE PLATEAS EN ARCILLA ........................................... 243

10.6.3 CIMENTACIONES COMPENSADAS PARA CONTROLAR ASENTAMIENTOS............................................................................................................................... 244

10.6.4 APLICACIN PRINCIPAL ........................................................................... 244

10.6.5 CONSIDERACIONES DE DISEO .............................................................. 244

10.6.5.1 ASENTAMIENTO DE LA PLATEA ........................................................ 244

10.6.5.2 COMPORTAMIENTO DE LA INTERACCIN PLATEA Y SUELOESTRUCTURAL .................................................................................................. 245

10.6.5.3 CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS ............................................ 245

10.6.5.4 COMPARACIN CON PILOTES ........................................................... 245

10.6.6 CONSIDERACIONES DE ASENTAMIENTO ............................................... 245

10.7 EJEMPLOS DE APLICACIN ............................................................................ 246


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10.7.1 EJEMPLO 1 ................................................................................................. 246

10.7.2 EJEMPLO 2 ................................................................................................. 248

CAPTULO XII: MUROS DE RETENCIN Y CORTES APUNTALADOS ...................... 253

CAPTULO XIII: CIMENTACIONES PROFUNDAS, PILOTES Y PILAS PERFORADAS 274

1.1 FACTORES QUE DETERMINAN EL TIPO DE CEMENTACION. .................... 275

1.1.1 CARGA. .................................................................................................... 275

1.1.2 SUELO. .................................................................................................... 275

1.2 PILOTES ......................................................................................................... 275

1.2.1 FUNCIONES Y USOS DE LOS PILOTES ................................................ 276

1.2.2 CAPACIDAD DE CARGA DE PILOTES Y GRUPO DE PILOTES ............ 277

1.2.2.1 CAPACIDAD DE CARGA LTIMA DE UN PILOTE EN SUELOCOHESIVO ......................................................................................................... 278

1.2.2.2 CAPACIDAD DE CARGA LTIMA DE UN PILOTE EN SUELOGRANULAR ........................................................................................................ 279

1.2.2.3 CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE DE UN PILOTE ........................ 280

1.2.2.4 FRICCIN NEGATIVA .......................................................................... 281

1.2.2.5 CAPACIDAD DE CARGA DE GRUPOS DE PILOTES .......................... 283

1.2.3 ASENTAMIENTO DE PILOTES Y GRUPO DE PILOTES......................... 286

1.2.3.1 ASENTAMIENTO DE UN PILOTE INDIVIDUAL EN ARCILLA .............. 286

1.2.3.2 ASENTAMIENTO DE PILOTES DENTRO DE UN GRUPO EN ARCILLA

2871.2.3.3 ASENTAMIENTO DE UN PILOTE INDIVIDUAL EN ARENA O GRAVA 289

1.2.3.4 ASENTAMIENTO DE UN GRUPO DE PILOTES EN ARENA O GRAVA 289

1.2.3.5 UN MTODO SIMPLE PARA ESTIMAR EL ASENTAMIENTO DE UNGRUPO DE PILOTES ......................................................................................... 290

1.2.3.6 COMPRESIN DEL PILOTE ................................................................ 290

1.2.4 FORMULAS DE HINCA ............................................................................ 291

1.2.5 ENSAYO DE CARGA EN PILOTES ......................................................... 292

1.2.5.1 GENERALIDADES ................................................................................ 292

1.2.5.2 FORMAS Y TIPOS DE APLICACIN DE CARGA ................................ 293

1.2.5.3 PROCEDIMIENTO DE CARGA ............................................................ 297

1.3 PILAS .............................................................................................................. 298

1.3.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. ................................................................ 299


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1.3.5.3 VENTAJAS. .......................................................................................... 300

1.3.5.4 DESVENTAJAS. ................................................................................... 300

CONCLUSIONES .......................................................................................................... 301

BIBLIOGRAFA .............................................................................................................. 302

LINCOGRAFA .............................................................................................................. 302

ANEXOS ........................................................................................................................ 303


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NDICE DE FIGURAS

Figura 1: Condiciones generales de humedad del suelo .................................................... 3

Figura 2: Forma de medir la densidad. .............................................................................. 4

Figura 3: Determinacin del peso especfico con una balanza hidrosttica aprovechando

la boyancia de un cuerpo en agua. .................................................................................... 6

Figura 4: Peso neto de un producto. .................................................................................. 6

Figura 5: Empuje de la fuerza hidrosttica. ...................................................................... 27

Figura 6: Aremetro de Nicholson.................................................................................... 29

Figura 7: Relaciones peso-volumen. ................................................................................ 32

Figura 8: Representacin del mtodo nuclear. ................................................................. 37

Figura 9: Fases del suelo ................................................................................................. 84

Figura 10: Teora de la elasticidad en el suelo ................................................................. 84

Figura 11: Curvas esfuerzo deformacin ......................................................................... 85

Figura 12: Fbrica textural del suelo ................................................................................ 86

Figura 13: Estructura del suelo ........................................................................................ 86

Figura 14: Pruebas comunes de esfuerzo deformacin ................................................... 87

Figura 15: Esfuerzos en una masa de suelo. ................................................................... 88

Figura 16: Esfuerzos principales en planos principales .................................................... 89

Figura 17: Molinete .......................................................................................................... 90

Figura 18: Curva de un ensayo de molinete o veleta. ...................................................... 91

Figura 19: Distribucin de tensiones de corte de un molinete rectangular........................ 92

Figura 20: Relacin entre (eje de ordenadas) y el ndice de plasticidad (eje de abscisas).

........................................................................................................................................ 93

Figura 21: Consolidacin del suelo en laboratorio. ........................................................... 94

Figura 22: Sistemas compuestos por muelle ................................................................... 95

Figura 23: Esquema de compactacin del suelo en laboratorio ....................................... 98

Figura 24: Estimacin de la Tensin de Sobreconsolidacin. ........................................ 101

Figura 25: Correccin para arcilla normalmente consolidada. ........................................ 102

Figura 26: Correccin para arcilla Sobreconsolidada ..................................................... 103

Figura 27: A la izquierda: bloque deslizante de un plano y a la derecha: oblicuidad del

esfuerzo resultante ........................................................................................................ 104

Figura 28: Diagrama de esfuerzo para un bloque deslizante en un plano. ..................... 105

Figura 29: Aparato de corte directo ................................................................................ 105

Figura 30: Diagrama de falla para una arena seca ensayada en corte directo. .............. 106


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Figura 31: Diagrama de falla para una arcilla dura ensayada en cote directo ................ 107

Figura 32: Esfuerzos actuantes en un elemento diferencial de suelo ............................. 108

Figura 33: Circulo de Mohr ............................................................................................ 109

Figura 34: celda triaxial .................................................................................................. 111

Figura 35: Estado inicial de un esfuerzo en el ensayo triaxial. ....................................... 114Figura 36: Crculos de Morh de esfuerzo en la falla ....................................................... 114

Figura 37: Circulo de Morh y envolvente de falla para arena seca ................................. 115

Figura 38: Plano de falla en el ensayo triaxial ................................................................ 116

Figura 39: Diagrama de falla en funcin de esfuerzos efectivos para arena saturada .... 117

Figura 40: Relaciones esfuerzo-deformacin y cambio volumtrico-deformacin para

arena drenada ............................................................................................................... 119

Figura 41: Estructura de granos densa y suelta ............................................................. 120

Figura 42: Envolvente de falla de arcilla saturada .......................................................... 121Figura 43: Circulo de Morh y envolvente de falla para el ensayo de compresin no

confinada. ...................................................................................................................... 122

Figura 44: Variacin de resistencia con profundidad ...................................................... 123

Figura 45: envolvente de falla para arcilla parcialmente saturada .................................. 125

Figura 46: Envolvente de falla recta equivalente ............................................................ 126

Figura 47: Exploracin del suelo, mtodo directo. .......................................................... 132

Figura 48: Presentacin de la estratigrafa segn descripcin visual en pozos de

reconocimiento. ............................................................................................................. 137Figura 49: Simbologa de la estratigrafa del suelo ........................................................ 138

Figura 50: Obtencin de muestras inalteradas ............................................................... 143

Figura 51: Sondajes de rotacin .................................................................................... 147

Figura 52: Sondajes con barrena ................................................................................... 148

Figura 53: Presimetro .................................................................................................. 153

Figura 54: Esquema del procedimiento manual ............................................................. 154

Figura 55: Ensayo de penetracin de cono. ................................................................... 154

Figura 56: Procedimiento para ensayo de penetracin de cono. .................................... 155Figura 57: Datos tpicos de un ensayo ........................................................................... 155

Figura 58: Mtodo de refraccin ssmica. ...................................................................... 156

Figura 59: Un ejemplo de los principios de presin horizontal, un muro de contencin de

tierras. ........................................................................................................................... 158

Figura 60: Presin de la tierra en reposo. ...................................................................... 159


15/323

Figura 61: Historia del esfuerzo de un suelo bajo condicin K0 ..................................... 162

Figura 62: Variacin de h y u con la profundidad....................................................... 163

Figura 63: Presin de tierra en reposo para un suelo seco ............................................ 164

Figura 64: Presin de tierra en reposo para un suelo parcialmente sumergido. ............. 164

Figura 65: Distribucin de la presin de tierra en reposo para un suelo parcialmentesumergido. ..................................................................................................................... 165

Figura 66: Diferentes muros de contencin diseados para aguantar distintos empujes.

...................................................................................................................................... 165

Figura 67: Teora de Rakine de las presiones de la tierra activa. ................................... 165

Figura 68: Presin pasiva de tierra de Rakine................................................................ 166

Figura 69: Presin activa de Coulomb: (a) cua de falla de prueba; (b) polgono de fuerza.

...................................................................................................................................... 168

Figura 70: Distribucin de la presin activa de tierra de Rakine contra un muro deretencin con relleno. De un suelo sin cohesin parcialmente sumergido y soportando una

sobrecarga. .................................................................................................................... 170

Figura 71: Distribucin de la presin activa de la tierra de Rakine contra un muro de

retencin con relleno de un suelo cohesivo. .................................................................. 171

Figura 73: elementos de un talud. .................................................................................. 172

Figura 74: Anlisis de un talud infinito (sin infiltracin) ................................................... 177

Figura 75: anlisis de un talud infinito (sin infiltracin) ................................................... 179

Figura 76: Anlisis de un talud finito: mtodo de Culmann ............................................. 182Figura 77: Modos de fallas de un talud finito: (a) Falla de talud, (b) Falla superficial de un

talud, (c) falla de base .................................................................................................... 186

Figura 78: Anlisis de la estabilidad de talud en suelo homogneo de arcilla ( .... 188Figura 79: (a) Definicin de los parmetros para la falla tipo crculo en el punto medio; (b)

Grfica del nmero de estabilidad versus ngulo del talud (segn Terzaghi y Peck, 1967:

redibujada) ..................................................................................................................... 189

Figura 80: Localizacin del centro de los crculos crticos para > 53 ........................ 190Figura 81: Localizacin del crculo de medio punto. ....................................................... 191Figura 82: Anlisis de taludes en suelos homogneos con .................................. 193Figura 83: Nmero de estabilidad de Taylor para ................................................ 195Figura 84: Curvas de igual factor de seguridad (segn Singh, 1970) ............................. 197

Figura 85: indicadores que manifiestan la presencia de un movimiento superficial (creep)

...................................................................................................................................... 199


16/323

Figura 86: (a) Nomenclatura de una zona de falla (b) Distintos tipos de falla. ................ 201

Figura 87: Falla de base ................................................................................................ 202

Figura 88: Falla limitada por un estrato firme ................................................................. 202

Figura 89: Tipos de falla traslacionales .......................................................................... 203

Figura 90: Formas de rotura de un talud ........................................................................ 206Figura 91: Causas de desestabilidad: a) Sobreexcavacin, b) Excavacin, c) Condiciones

Hidrogeolgicas y d) Inadecuadas perforacin y voladura ............................................. 207

Figura 92: Tipos comunes de cimentaciones ................................................................. 216

Figura 93: Naturaleza de las fallas por capacidad de carga en suelos: (a) falla de cortante

general; (b) falla de cortante local; (c) falla de cortante por punzonamiento. .................. 217

Figura 94: Modos de falla en cimentaciones sobre arena (segn Vesic, 1973). ............. 218

Figura 95: Tipos de asentamiento: a) asentamiento uniforme, b) volteo, c) asentamiento

no uniforme .................................................................................................................... 219Figura 96: Falla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentacin rgida continua

rugosa. .......................................................................................................................... 226

Figura 97: Dimensiones de un zapata ............................................................................ 230

Figura 98: Cimentacin superficial de arcilla: capacidad portante .................................. 235

Figura 99: efecto de la anisotropa en la arcilla .............................................................. 236


17/323

NDICE DE FOTOS

Foto 1: Densidad aparente in situ. ..................................................................................... 5

Foto 2: Ubicacin de la cantera de donde se extrajo la primera muestra. .......................... 7

Foto 3: Aspecto de la calicata seleccionada. ..................................................................... 8

Foto 4: El primer estrato lo podemos subdividir en una parte limosa (izquierda) y otra

arcillosa (derecha). ............................................................................................................ 8

Foto 5: Estrato 2 (izquierda) con clastos gruesos y estrato 3 (derecha) con material

orgnico en este caso races de plantas. ........................................................................... 9

Foto 6: Ubicacin de la cantera de donde se extrajo la muestra granular. ......................... 9

Foto 7: Estructura del depsito coluvio-aluvial de la cantera de Aylambo. ....................... 10

Foto 8: Ubicacin del lugar de extraccin de la tercera muestra. ..................................... 11

Foto 9: Obtencin de muestra de calicata de UNC. ......................................................... 12

Foto 10: Balanza analtica................................................................................................ 12

Foto 11: Arriba Izquierda: Suelo de la calicata. Derecha: suelo de Aylambo. Abajo suelo

del ro Chonta. ................................................................................................................. 13

Foto 12: Probeta graduada .............................................................................................. 22

Foto 13: Densmetro nuclear. ........................................................................................... 41

Foto 14: Materiales utilizados en la presente prctica. ..................................................... 45

Foto 15: Tamizado de las muestras. ................................................................................ 45

Foto 16: Medicin del volumen de la muestra tamizada. .................................................. 46

Foto 17: Pesado del equipo ............................................................................................. 46

Foto 18: Introducimos la muestra en el equipo................................................................. 47

Foto 19: Rellenado del equipo con la arena. .................................................................... 47

Foto 20: Tarado de equipo relleno del material. ............................................................... 47

Foto 21: Relleno del molde. ............................................................................................. 48

Foto 22: Peso del molde relleno con la muestra. ............................................................. 49

Foto 23: Tarado del equipo con la muestra. ..................................................................... 49

Foto 24: Rellenado del cono. ........................................................................................... 50

Foto 25: Excavado del hoyo. ............................................................................................ 51

Foto 26: Limpiado de los cantos y extraccin de las muestras. ........................................ 51

Foto 27: Juntamos las muestras y las colocamos en bolsas. .......................................... 51

Foto 28: Pesado del equipo al final de la prctica. ........................................................... 52

Foto 29: Llenado del material en el hoyo. ........................................................................ 52

Foto 30: Proceso de consolidacin del suelo en laboratorio. ............................................ 98


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Foto 31: Aplicacin de cargas en suelo compactado en laboratorio. ................................ 99

Foto 32: deslizamiento producido por la saturacin del suelo. Adems puede observarse

la inclinacin de los arboles respecto de la vertical, lo que hace pensar que se est ante la

presencia del creep. ...................................................................................................... 198


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NDICE DE TABLAS

Tabla 1: Esquema del primer captulo. ............................................................................... 3

Tabla 2: Esquema del segundo captulo ............................................................................ 7

Tabla 3: Esquema del tercer captulo. .............................................................................. 11

Tabla 4: Datos y clculo del contenido de humedad de las muestras. ............................. 17

Tabla 5: Datos y resultados de la densidad aparente....................................................... 19

Tabla 6: Datos y resultados del peso especfico de una piedra. ....................................... 21

Tabla 7: Datos y resultados del peso especfico de arena gruesa.................................... 23

Tabla 8: Datos y resultados del peso especfico de suelo fino. ........................................ 26

Tabla 9: Clasificacin AASHTO ....................................................................................... 42

Tabla 10: Grupos de suelos segn AASHTO. .................................................................. 43

Tabla 11: Tabla de resultados de la primera parte. .......................................................... 49

Tabla 12: Tabla de resultados de la segunda parte. ........................................................ 50

Tabla 13: Resultados de la tercera prctica. .................................................................... 53

Tabla 14: Factores de comportamiento del suelo. ........................................................... 86

Tabla 15: Clculo de los esfuerzos geoestticos verticales.............................................. 88

Tabla 16: Granulometra del suelo ................................................................................. 116

Tabla 17: Cantidad de muestra segn tipo de ensayo ................................................... 144

Tabla 18: Tamaos de muestra requerido ..................................................................... 145

Tabla 19: Profundidad de sondajes para edificios .......................................................... 147

Tabla 20: Terminologa para la descripcin de suelos gruesos ...................................... 150

Tabla 21: Localizaci6n del centro de crculos crticos de pie (< 53) ............................ 192Tabla 22: Asentamiento admisible ................................................................................. 225

Tabla 23: Factores de capacidad de carga* ................................................................... 228

Tabla 24: Valores propuestos de capacidad admisible de plateas en arena (Terzaghi y

Peck, 1967) ................................................................................................................... 243


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INTRODUCCIN

El nmero y la variedad de las plantas y los organismos del suelo que se

encuentran en un bosque son afectados por la densidad del suelo (recuerden: densidad =

masa/volumen, medidos en g/mL). La "densidad aparente" del suelo (peso seco del suelo

/volumen) depende de varios factores, que incluyen los siguientes: La densidad de las

partculas de suelo mineral, la cantidad de materia orgnica, la compactacin del suelo,

las actividades de animales que excavan en la tierra, tales como las lombrices, y la

abundancia de races de plantas.

La densidad aparente de un suelo se suele utilizar como medida de la estructura

del suelo. Una densidad baja, generalmente, equivale a ms porosidad y mayores

agregados del suelo. Un suelo de bosque saludable tendr una densidad baja, lo que

corresponde a mayor estabilidad, menos compactacin y, probablemente, mayorcontenido de humedad que un suelo con una densidad mayor. Un mtodo sencillo de

medir la densidad del suelo consiste en cavar un hoyo, y, conservando toda la tierra

retirada del hoyo como muestra, determinar el volumen de la muestra de suelo vertiendo

un volumen de arena seca en el hoyo del cual se extrajo la muestra. Finalmente, sequen

la muestra de suelo retirada para determinar el peso seco del suelo.


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22/323

OBJETIVOS


23/323

RESUMEN

ABSTRACT


24/323

CAPTULO I: DEPSITOS DE SUELOS Y ANLISIS

GRANULOMTRICO

1.1. MARCO TERICO

En este ttulo exploraremos los principales conceptos que necesitaremos para desarrollar

la prctica.

Tabla 1: Esquema del primer captulo.

1.1.1. HUMEDAD DEL SUELO

Es la cantidad de agua por volumen de tierra que hay en un terreno. Su medicin exacta

se realiza gravimtricamente, pesando una muestra de tierra antes y despus del secado.

Figura 1: Condiciones generales de humedad del suelo

MARCOTER

RICO

HUMEDAD DEL SUELO

DESIDAD

DENSIDAD APARENTE

PESO ESPESFICO

PESO NETO


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1.1.2. DENSIDAD (SMBOLO )

Es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado

volumen de una sustancia. La densidad media es la razn entre la masa de un cuerpo y el

volumen que ocupa.

Ecuacin 1: Densidad

Figura 2: Forma de medir la densidad.

1.1.3. DENSIDAD APARENTE DE UN SUELO

La densidad aparente se define como el peso de los slidos del suelo por unidad de

volumen total o aparente del mismo. Es un parmetro que debe ser determinado in situ.

En un suelo fino la densidad aparente es menor, ya que hay ms arcilla (partculas ms

finas) y esta retiene ms agua, con lo que su volumen total es ms elevado.


26/323

Foto 1: Densidad aparente in situ.

1.1.4. PESO ESPECFICO

Es la relacin entre elpeso de una sustancia y suvolumen.Su expresin de clculo es:

Ecuacin 2: Peso especfico

Siendo:

, el peso especfico;

, el peso de la sustancia;

, el volumen de la sustancia;

, ladensidad de la sustancia;

, lamasa de la sustancia;

, la aceleracin de lagravedad.
http://es.wikipedia.org/wiki/Pesohttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Peso


27/323

Figura 3: Determinacin del peso especfico con una balanza hidrosttica aprovechando

la boyancia de un cuerpo en agua.

1.1.5. PESO NETO

Es la unidad de medida de la mercanca expresada en Kilogramos, sin incluir el embalaje.

PESO NETO = PESO BRUTO - PESO TARA

Figura 4: Peso neto de un producto.

1.2. ETAPA DE CAMPO

Luego de revisar la gua nos damos cuenta que es necesario la recoleccin de muestras

de suelos con diferentes caractersticas, primero fuimos a una cartera de la Universidad

Nacional de Cajamarca.


28/323

Tabla 2: Esquema del segundo captulo

1.2.1. CALICATA DE LA UNC

El objetivo de recolectar una muestra de suelo del Campus es afianzarnos de material

cohesivo ya que el lugar se encuentra en un depsito lagunar y con mucho material

orgnico as el suelo posee poca arena, algunos clastos grandes y mayormente limo y

arcilla.

Foto 2: Ubicacin de la cantera de donde se extrajo la primera muestra.

La cantera tena un dimetro de: 3m por 2m y 1,5 de profundidad.

UBICACIN:

Este Norte Altitud

776452 9206901 2686


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Foto 3: Aspecto de la calicata seleccionada.

La calicata se presenta en una zona de deposicin Aluvio-lagunar.

Foto 4: El primer estrato lo podemos subdividir en una parte limosa (izquierda) y otra

arcillosa (derecha).


30/323

Foto 5: Estrato 2 (izquierda) con clastos gruesos y estrato 3 (derecha) con material

orgnico en este caso races de plantas.

1.2.2. CANTERA DE AYLAMBO

La cantera de Aylambo se encuentra a 10 minutos de caminata por la carretera a la costa

desde Cruz blanca y presenta depsitos Coluvio-aluviales de areniscas de la formacin

farrat, por su color blanquecino y su granules.

Foto 6: Ubicacin de la cantera de donde se extrajo la muestra granular. UBICACIN

Este Norte Altitud

775100 9203715 2902


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Foto 7: Estructura del depsito coluvio-aluvial de la cantera de Aylambo.

1.2.3. DEPSITO FLUVIAL

El depsito fluvial se encuentra en las riveras del Ro Chonta en Baos del Inca,

este materia posee diversa composicin desde las clsicas partculas de cuarzo y algunos

materiales ferruginosos de color oscuro, estos materiales son resistente pero a la vez ya

han sido redondeados por la fuerza del agua diferencia distinguible con los depsitos

coluviales y aluviales como la de la cantera de Aylambo.


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Foto 8: Ubicacin del lugar de extraccin de la tercera muestra.

UBICACIN

Este Norte Altitud

779715 9207613 2663

1.3. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO

Este ttulo es el principal porque en este realizaremos los clculos de las propiedades de

los suelos.

Tabla 3: Esquema del tercer captulo.


33/323

1.3.1. CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO

Se define como humedad al contenido de agua presente en una masa de suelo o de roca,

es expresado en porcentaje, cuando la muestra a ensayar es inalterada se conoce como

humedad natural.

Materiales

Muestra extrada del estrato a estudiar.

Foto 9: Obtencin de muestra de calicata de UNC.

Equipos

Balanza con aproximacin a 0.01 gr.

Horno con control de temperatura. Recipientes de aluminio (taras).

Foto 10: Balanza analtica.

Procedimiento


34/323

Seleccionamos una fraccin representativa del material a determinar la humedad.

Foto 11: Arriba Izquierda: Suelo de la calicata. Derecha: suelo de Aylambo. Abajo suelo

del ro Chonta.

Se pesa el recipiente de aluminio (estando limpio y seco). Luego colocamos la

muestra en el recipiente de aluminio y pesamos (peso total hmedo).

SUELO DE CALICATA


35/323

Peso de las muestras

SUELO DE AYLAMBO

Peso de recipientes de aluminio

Peso de las muestras del suelo


36/323

AGREGADO DE RO

Peso de recipientes de aluminio

Peso de las muestras del suelo

Luego llevamos a un proceso de secado en un horno por un tiempo de 24 a una

temperatura de 110 C.


37/323

Luego de las 24 pesamos el recipiente de aluminio con el suelo seco. Y

nuevamente volvemos a llevar al horno y verificamos despus de 1 hora si el peso

es constante (la muestra no pesamos inmediatamente sacada del horno, por elcontrario dejamos enfriar la muestra).

Se realiza los clculos correspondientes.

Clculos

Determinar el peso del agua presente en la muestra como la diferencia entre el

peso hmedo y seco de la muestra.

Ww =P total hmedoP total seco

Determinar el peso del suelo seco como la diferencia del peso luego de secada la

muestra del horno y el peso.

Ws =P totalPeso del recipiente


38/323


39/323

Molde de compactacin con anillo toma muestra (muestreador cilndrico

con el filo biselado).

Esptula.

Cuchillo.

Recipientes (tara).

Procedimiento.

Determinamos el volumen interno del muestreador cilndrico vaco (Vc).

Pesamos el muestreador cilndrico vaco (Wt).

Hacemos penetrar el molde en el suelo tratando de alterar la estructura natural y

extraer la muestra inalterada con el muestreador, (ayudndonos con un cuchillo) y


40/323

luego enrasar con la esptula (o sierras) ambos lados del muestreador. Y pesarlo

(Wmh+t).

Determinamos el peso de la muestra inalterada. (Wmh = Wmh+tWt)

Y determinamos la densidad del suelo.

CALICATA C1 C2 C3

Wt(g) 258.00 248.00 279.00

Wmh+t(gr) 423.00 402.00 449.00

Wmh(gr) 164.00 153.00 169.00

h(cm) 8.10 7.80 8.00

Diam(cm) 4.20 4.30 4.10

Vol(cm3) 112.20 113.30 105.60

P. Vol (cm3) 1.46 1.35 1.60

Tabla 5: Datos y resultados de la densidad aparente

1.3.3. PESO ESPECFICO DE LOS SOLIDOS DE UN SUELO

1.3.3.1. Peso especfico de grava o piedra.


41/323

Materiales

Una grava o piedra limpia y seca

Agua.

Equipo

Balanza hidrosttica.

Procedimiento

Utilizamos una balanza hidrosttica y mediante un hilo, se cuelga una

piedra a la palanca de la balanza y se pesa la piedra (peso de la piedra en

el aire) (Wpa).


42/323

Se coloca un vaso con agua sobre el soporte respectivo de la balanza y se

sumerge la piedra colgante al agua y nuevamente se pesa (peso de la

piedra en el agua) (Wpa). (si el hilo es fino se desprecia su peso).

Se calcula el peso especfico segn:

ESTRATO RO AILAMBO

MUESTRA M-1 M-2 M-3 M-1 M-2 M-3

Wa (gr) 55.03 77.41 74.81 14.27 32.47 16.66

Ws (gr) 30.01 45.55 41.00 9.67 19.01 10.93

s (gr/cm3) 2.19 2.99 2.21 3.10 2.41 2.90

s prom

(gr/cm3)2.46 2.80

Tabla 6: Datos y resultados del peso especfico de una piedra.

1.3.3.2. Peso especfico de arena gruesa y grava

Materiales

Muestra de arena gruesa y grava (hormign).

Agua.

Equipo


Probeta graduada.


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Foto 12: Probeta graduada

Procedimiento

Se pesa la muestra (grava + arena gruesa) seca (Ws).

En una probeta graduada, se coloca agua hasta una marca (Vi) por

ejemplo 100, 200 ml, etc.


44/323

Luego se coloca la muestra dentro de la probeta ya con agua, y se mide el

nuevo volumen (Vf).

Se calcula el peso especfico de la muestra, como:

ESTRATO RIO AILAMBO

MUESTRA M-1 M-2 M-3 M-1 M-2 M-3

Vi (cm3) 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

Ws (gr) 128.90 160.30 206.90 122.30 159.60 186.60

Vf (cm3) 159.00 165.00 187.00 150.00 161.00 172.00

s (gr/cm3) 2.18 2.46 2.37 2.44 2.61 2.59

s prom(gr/cm3)

2.33 2.54

Tabla 7: Datos y resultados del peso especfico de arena gruesa.

1.3.3.3. Peso especfico del material fino (limo, arcilla)

Referencias

Normas AASHTO T100ASTM D854

Materiales

Muestra seca

Agua comn o destilada

Equipo


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Bomba de vacos o aspirador para producir vaco.

Frasco volumtrico (fiola).

Mortero y mango para morterear.

Tamiz N 4

Procedimiento

A una fiola (500 ml) se llena has la marca de 500 ml. Y luego se lo pesa.

Se pesa la muestra seca que pase en el tamiz N 4 (Ws).


46/323


47/323

Calculo del peso especfico.

ESTRATO CALICATA

MUESTRA M-1 M-2 M-3

Ws (gr) 116.10 115.70 158.20

Wfw (gr) 792.10 791.70 834.20

Wfws (gr) 743.00 742.00 783.00

s (gr/cm3) 0.70 0.69 0.75

s prom(gr/cm3)

0.71

Tabla 8: Datos y resultados del peso especfico de suelo fino.

1.4. CUESTIONARIO

A. Investigar como descubri analticamente Arqumedes su famoso principio.

Consideremos un cuerpo cilndrico de altura h y donde A es el rea de las bases,

sumergido en un fluido cuya densidad es . La presin sobre la base superior es

P1y sobre la base inferior es P2. Estas presiones dan lugar a las fuerzas verticales

y contrarias F1 =P 1.A sobre la base superior y F2 =P2.A hacia arriba sobre

la cara inferior del cilindro.


48/323

Figura 5: Empuje de la fuerza hidrosttica.

Cul es el valor de dicho empuje?

Del diagrama se obtiene que el mdulo de la fuerza resultante

(empuje (E)), sobre el cilindro y hacia arriba, viene dado por la ecuacin:

Pero, F De donde: Sacando factor comn A.

Gracias al Teorema Fundamental de la Hidrosttica se sabe que la diferencia de

presin en las dos superficies viene dada por la ecuacin:

Luego el empuje es:

Pero es volumen, entonces:

B. Si Ud. No contar con balanzas hidrostticas como determinara el peso

especfico de una roca.

Mtodo del aremetro de Nicholson.


49/323

El aremetro de Nicholsones un aparato flotador que sirve para determinar los pesos

especficos de los slidos. Consta de un cilindro hueco B de hojalata terminado por un

cono C lleno de plomo. Tiene ste por objeto lastrar el aparato de manera que su

centro de gravedad se encuentre debajo del de presin, que es requisito necesario

para la estabilidad del equilibrio. En la parte superior termina el aparato por un vstagoy un platillo A, que recibe las pesas y el cuerpo cuyo peso especfico se busca.

Finalmente, en el vstago se nota unpunto de enrase,en o, que sirve para indicar

cundo el aparato est sumergido segn la misma cantidad.

Para proceder al experimento, se busca primero el peso que necesita el platillo A para

el enrase del aremetro, pues, cuando est vaco, sale en gran parte fuera del agua.

Si este peso es, por ejemplo, de 125 gramos, y si se busca el peso especfico del

azufre, se toma un fragmento de ste que no llegue a 125 gramos, se le coloca en el

platillo A, y se aaden pesas hasta que enrase de nuevo el aremetro. Si ha habido

que aadir, 55 gramos, claro est que el peso del azufre es la diferencia entre 125 y

55, es decir, 70 gramos. Determinado as, el peso del azufre al aire libre, falta buscar

el de un volumen igual de agua. Al efecto, se traslada el pedazo de azufre del platillo A

al inferior C, en el punto m,y a pesar de que no vari el del instrumento, se nota que

no enrasa, porque el azufre pierde dentro del agua una parte de su peso igual al del

agua desalojada. Si para restablecer el enrase hay que aadir 34,4 gr, este nmero

ser el que represente el peso de un volumen de agua igual al del azufre. Divdase,

pues, el peso 70 gramos del azufre al aire libre por 34,4 gr, y resultar 2,03, peso

especfico del azufre.


50/323

Figura 6: Aremetro de Nicholson

Si la sustancia cuyo peso especfico se busca es ms ligera que el agua, tiende a

sobrenadar, y no se queda en el platillo inferior C; pero entonces se le aade a ste

una rejilla de alambre, que se opone al ascenso del cuerpo, y la experiencia se

efecta como antes.

El Picnmetro

Empleado en los casos en los que no se disponga de suficiente cantidad de muestra

para emplear los mtodos anteriores. Consiste, bsicamente, en una botella de vidrio

con un tapn de ese mismo material esmerilado y atravesado por un fino orificio

capilar. Se pesa inicialmente el picnmetro vaco con su tapn (P), se introduce

entonces el mineral a medir y se vuelve a pesar (M). Tras rellenar completamente el

recipiente con agua destilada se mide de nuevo (S) y por fin se vaca el picnmetro yse rellena nicamente con agua destilada obtenindose el peso W.

El peso especfico vendr dado por: Peso especfico = (M - P) / W + (M - P) - S

El mtodo de juego de lquidos densos

Permite por flotacin selectiva determinar, aproximadamente, el peso especfico de un

mineral. Partiendo de un lquido de densidad relativamente alta, bromoformo (2.89) o

yoduro de metileno (3.33), y disolviendo los mismos se puede conseguir un conjunto

de disoluciones patrn, en los que el mineral flotar cuando su peso especfico seamenor al del lquido y se hundir cuando sea mayor. Este mtodo se emplea tambin

para separar especies minerales con diferentes densidades relativas.

A base de soluciones de lquidos densosse puede obtener igualmente las medidas

de peso especfico de gran precisin. Para eso hay que partir del lquido con el peso

especfico alto, donde el grano de mineral estar flotando. Luego se aade el diluyente

a gotas, hasta obtener una solucin del mismo peso especfico que el mineral. En este

momento el grano del ltimo quedar en suspensin, sin hundirse ni flotar. Para medir

el peso especfico del lquido obtenido se puede utilizar una balanza hidrosttica conun patrn de peso especfico conocido


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C. Como ideara mtodos sustitutos para determinar los parmetros hechos en

los ensayos de la prctica de laboratorio n 01.

Mtodo del picnmetro en la determinacin de densidad aparente de un suelo

inalterado:

Este mtodo consiste en obtener el volumen de una muestra de suelo en forma

indirecta, determinando por pesada el volumen de agua existente en un recipiente

(picnmetro) con y sin muestra de suelo.

El picnmetro se pesa vaco (valor A) y perfectamente seco en una balanza de

precisin. Con ayuda de un embudo se agrega suelo tamizado por 2 mm, cuya

humedad es conocida, hasta formar sobre el fondo del picnmetro una capa de

aproximadamente 1 cm de espesor. Se pesa nuevamente (valor B). La diferencia

entre los valores B y A nos da el peso en gramos del suelo que multiplicado por elfactor de humedad nos da el valor del suelo seco a 105-110 C (valor P).

Se agrega con cuidado agua en el picnmetro hasta aproximadamente una tercera

parte de su capacidad y se agita cuidadosamente para eliminar las burbujas de aire

que pudieran quedar retenidas entre las partculas de suelo.

Para asegurar la completa extraccin del aire se coloca el picnmetro con su

contenido en un desecador por unos minutos. Finalmente se llena con agua el

picnmetro hasta el borde y se coloca el tapn en forma tal que no queden

aprisionadas burbujas de aire en su interior. El agua derramada se seca con papel de

filtro para que el picnmetro quede totalmente seco. Se lo pesa en una balanza de

precisin obteniendo el valor D.

Se vaca el picnmetro, se lo lava, se lo llena con agua destilada y se lo vuelve a

pesar (valor E). Esta ltima pesada determina el volumen del picnmetro.

CALCULOS:

Peso del picnmetro + suelo (valor B)

Peso del picnmetro vaco (valor A)

Peso del picnmetro + agua destilada (valor E)

Peso del picnmetro + agua destilada + suelo (valor D)

Peso del suelo seco (B-A)


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Para la determinacin de la densidad de arena y finos

1. Se seca el suelo en estudio al horno, se deja enfriar y se pesa una cantidadde material entre 50 y 100 grs. (Ws).

2. Se vierte agua al matraz hasta la mitad de la parte curva, se vacan los slidos

empleando para esto un embudo y en la parte inferior del matraz se coloca un

flder, por si se cae algo de material pueda ser recogido posteriormente y

vaciado al matraz.

3. Se extrae el aire atrapado en el suelo, empleado la bomba de vacos; el

material con el agua se agita sobre su eje longitudinal, se conecta a la bomba

de vacos por 30 seg.4. Se repite el paso anterior unas 5 veces.

5. Se completa la capacidad del matraz con agua hasta la marca de aforo, de tal

manera que la parte inferior del menisco coincida con la marca (500 ml).

6. Se pesa el matraz + agua + slidos (Wmws).

7. Se toma la temperatura de la suspensin, con esta, se entra a la curva de

calibracin del matraz y se obtiene el peso del matraz + agua hasta la marca de

aforo (Wmw).

Se sustituyen los valores obtenidos en la frmula siguiente y se obtiene la

densidad:

Dnde: Ss = Peso especfico de los slidos

D. Investigar las relaciones gravimtricas de los suelos resolviendo problemaspropuestos de los textos: mecnica de suelos de Jurez Badillo y el texto

principios de geotecnia de Brahan.

Problema tomado del libro mecnica de suelos de juarez badillo:


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a. Una muestra de arcilla saturada pesa 1526 gr. Despus de secada al horno su

peso pasa a ser 1053 gr. Si el Peso especfico de la fase slida del suelo vale2.70, calcule Relacin de vacos

SOLUCIN:

Figura 7: Relaciones peso-volumen.

i. Para Hallar el Volumen del slido se toma en cuenta el peso especfico de

la fase slida del suelo:

De donde:

gr.

ii. Por definicin hallamos la relacin de vacos: que es la relacin entre

volumen de los vacos y el de los slidos de un suelo:

De donde tenemos:


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iii. Para obtener la Porosidad del suelo:

iv. Hallamos la Humedad del suelo que es la relacin entre el peso de agua

contenida en el suelo y el peso del suelo hmedo:

v. Procedemos a determinar el peso especfico de la masa de suelo; que es

la relacin del peso total de la muestra entre el volumen total:

vi. Hallamos el peso especfico del suelo seco, donde la relacin se da entre

el peso del suelo seco entre el volumen total de la muestra.

b. En una muestra de suelo parcialmente saturado se conoce el peso especfico, ,el contenido de agua, y el valor de Ss. Encuentre el peso especfico seco, , larelacin de vacos , y el grado de saturacin, Gs, En funcin de las cantidadesconocidas, utilizando, un esquema adecuado.

SOLUCIN:

En la siguiente figura se muestra el esquema operativo apropiado al caso.

Por definicin:


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Si se hace , resulta:

Automticamente:

y

Una vez constituido el esquema, las incgnitas pueden calcularse aplicando las

correspondientes definiciones:

c. Dados y , encontrar para un suelo saturado. Utilice un esquema en quefiguren slo las cantidades conocidas.


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SOLUCIN:

Por definicin y tomando en cuenta que el Vm1

Donde se toma como el peso especfico del agua destilada, la cual se toma esigual a 1.

Por lo tanto:

El peso del agua ser

Y el peso de los slidos ser

Aplicando la definicin para Peso especfico relativo de la forma slida del suelo , setendr, segn la figura.


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CAPTULO II: RELACIONES GRAVIMTRICAS, PLASTICIDAD Y

CLASIFICACIN DE LOS SUELOS

2.1. MARCO TERICO

2.1.1. DENSIDAD APARENTE: MTODO CON DENSMETRO NUCLEAR

La determinacin de la densidad total o densidad hmeda a travs de este mtodo, est

basada en la interaccin de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los

electrones de las orbitas exteriores de los tomos del suelo, la cual es captada por un

detector gamma situado a corta distancia de la emisora, sobre, dentro o adyacente al

material a medir. Existen tres formas para hacer las determinaciones, retrodispersin,

transmisin, directa y colchn de aire, entregando resultados satisfactorios en espesores

aproximados de 50 a 300 mm.

Estos mtodos son tiles como tcnicas rpidas no destructivas siempre y cuando el

material bajo ensayo homogneo.

2.1.1.1. Calibracin del Equipo

Curvas de calibrado:estas se establecen determinando la razn de conteo nuclear de

cada de uno de varios materiales de densidades conocidas, trazando la razn de conteo

contra densidad y ajustando una curva a travs de puntos resultantes. El mtodo usadopara establecer la curva, es el mismo que se usa para determinar la densidad in situ. La

densidad de los materiales usados para establecer la curva (como por ejemplo bloques de

granito, aluminio, magnesio, caliza, etc.), debe ser uniformes y variar dentro de un rango

de densidades que incluya la del suelo a medir.

Figura 8: Representacin del mtodo nuclear.


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Las curvas de calibracin debern chequearse si el equipo est recin adquirido o si los

resultados de los ensayos de rutina se estiman que sean inexactos. Si se utiliza el mtodo

del cono de arena para chequear la curva de calibracin, se compara el promedio de por

lo menos 5 mediciones con el instrumento nuclear y una con el cono de arena en

exactamente la misma posicin en terreno.

Si la densidad de cada uno de los ensayes de comparacin determinados por el cono de

arena vara menos de 0,08 grs/cc de la densidad determinada por el instrumento nuclear y

si el promedio de los ensayes del cono de arena difiere menos de 0,032 grs/cc del

promedio de las mediciones nucleares, no es necesario hacer ajustes a la curva de

calibracin.

Por el contrario, si el promedio de las determinaciones de densidad por el cono de arena

est a ms de 0,032 grs/cc por sobre bajo del promedio de las mediciones nucleares,

los ensayes siguientes deben ser ajustados en el monto de la diferencia de los promedios,

trazando as una curva de calibracin corregida, que ser paralela a la original.

Precisin: La precisin (P) del sistema est determinada por la gradiente de la curva de

calibracin y la desviacin standard de los rayos gamma detectados en cuentas por

minuto (CPM), mediante la siguiente expresin:

P = S / m; donde: S = desviacin normal (CPM)

m = gradiente (CPM/kgs/m3)

Se determina la pendiente de la curva de calibracin en el punto 1760 kgs/m3en CPM por

kgs. por m3. Luego se determina la desviacin normal de 10 lecturas repetitivas de 1

minuto, cada una tomadas en un mismo punto, en un material que tenga una densidad de

1760 80 kgs/m3. Si el valor resultante (P) es menor que 20 kgs/m3, el equipo se

considerar en estado ptimo.

Normalizacin:Cada da de uso y cuando las medidas de los ensayos sean dudosas, sechequear la operacin del equipo con un patrn de referencia provisto con cada medidor.

Luego de emplear un tiempo de estabilizacin para el equipo de acuerdo a las

instrucciones del fabricante, se realizan por lo menos 4 lecturas repetitivas de 1 minuto

cada una sobre el patrn de referencia.


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Los lmites de aceptacin estn dados por la expresin:

Ns= No 1,96 No

Dnde:

Ns = cuenta medida al chequear la operacin sobre el patrn de referencia

No = cuenta establecida previamente en el patrn de referencia (promedio de 10

lecturas)

Los criterios de evaluacin sern:

si la media de las lecturas repetitivas esta fuera de los lmites de aceptacin, se

repite el chequeo,

si el segundo chequeo cumple con los lmites de aceptacin, el equipo se

considerar en condiciones satisfactorias.

si el segundo chequeo no cumple con los lmites establecidos, deber chequearse

la curva de calibracin.

si el chequeo de la curva de calibracin muestra que no hay cambios significativos

en ella, se deber efectuar un nuevo conteo de referencia (No) y

si el chequeo de la curva de calibracin muestra que no hay diferencias

significativas, reparar y recalibrar el instrumento.

a. Mtodo retrodispersin

Equipo necesario

Fuente gamma emisora de istopos radiactivos, encapsulada y sellada.

Dispositivo de lectura, el cual normalmente contiene la fuente de alto voltaje

necesaria para operar el detector y una fuente de bajo voltaje para operar eldispositivo de lectura y equipos accesorios.

Detector gamma.

Patrn de referencia, de densidad uniforme e invariable, para chequear la

operacin del equipo.


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Cajas de construccin slida que debern estar provistos los instrumentos

mencionados, de modo de protegerlos de la humedad y del polvo.

Herramientas y accesorios. Plana o escobilla para emparejar la superficie del

terreno.

Procedimiento: Se selecciona un lugar de ensaye donde el medidor quede ubicado a

ms de 150 mm. De distancia de cualquier proyeccin vertical. El lugar a ensayar, deber

ser removido de todo material suelto y disgregado. El rea horizontal ser la necesaria

para acomodar el medidor, aplanndola hasta dejarla lisa de modo de obtener el mximo

contacto entre el medidor y el rea a ensayar. El mximo hueco por debajo del medidor

no podr exceder los 3 mm., en caso contrario, se rellenar con arena fina para emparejar

la superficie.Finalmente, se asienta y estabiliza el medidor para tomar una o ms lecturas

de 1 minuto cada una.

Clculo. Determinar la densidad hmeda in situ utilizando la curva de calibracin

previamente establecida.

Observaciones

La densidad determinada, no es necesariamente el promedio de las densidades

en el interior del volumen envuelto en la medicin.

El equipo utiliza materiales radiactivos que pueden ser peligrosos para la salud delos operarios a menos que se tomen las precauciones adecuadas.

Los resultados obtenidos pueden ser afectados por la composicin qumica, la

heterogeneidad o la textura de la superficie del material medido (ejemplo:

materiales orgnicos con alto contenido de sal).

La colocacin del medidor en la superficie del material a medir, es crtica para la

exitosa determinacin de la densidad. La condicin ptima es el contacto total

entre la superficie del medidor y la del material bajo ensaye. Como esto no es

posible en todos los casos, para corregir las irregularidades de la superficie, seutiliza una arena fina o material similar. El espesor del relleno no deber exceder

los 3 mm. y el rea total rellenada no debe ser mayor que el 10% del rea de la

base del medidor.

Al momento de la medicin, no debe haber otra fuente de radiacin cercana al

medidor que pueda alterar los resultados.


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b. Mtodo transmisin directa. Lo que vara con respecto al mtodo anterior, es que la

fuente emisora o el detector pueden ser alojados dentro de una sonda que se inserta

en incrementos de 50 mm., en un agujero hecho con anterioridad en el material a

medir. La sonda al ser removida a la marca de profundidad deseada, deber quedar

en ntimo contacto con la pared del agujero al momento de realizar las lecturas.c. Mtodo colchn de aire.Se diferencia de los mtodos anteriores en que el equipo

medidor se coloca sobre unos soportes o espaciadores que producen un espacio

vaco (colchn de aire) entre la base del medidor y el rea de la superficie de terreno

a ensayar. Se requiere adems tomar una o ms lecturas en la posicin de

retrodispersin para chequear las mediciones.

Foto 13: Densmetro nuclear.

2.1.2. SISTEMA DE CLASIFICACIN AASHTO

El Sistema de Clasificacin AASHTO para usos viales y de rellenos controlados tiene por

finalidad proporcionar una clasificacin cualitativa de los suelos de origen mineral u

orgnico-mineral con fines ingenieriles, a partir de ensayos de laboratorio que determinan

sus propiedades granulomtricas y de plasticidad. El Sistema agrupa a los suelos en siete

grupos y subgrupos basados en frmulas empricas. Dicho sistema no clasifica


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cuantitativamente a los suelos, razn por la cual, no debe ser utilizado para la

determinacin de propiedades ingenieriles (resistencia al corte, etc.) ni para la estimacin

del comportamiento carga-deformacin del suelo o del sistema suelo-estructura.

DEFINICIONES:

Tabla 9: Clasificacin AASHTO

(e) Arcilla limosa: partculas de suelo fino que pasan el tamiz # 200 (75m).

(f) Limo: partculas de suelo fino que pasan el tamiz # 200 (75m)y que tienenun ndice de Plasticidad menor o igual que 10.

(g) Arcilla: partculas de suelo fino que pasan el tamiz # 200 (75m) y quetienen un ndice de Plasticidad mayor a 11.

(a) Canto rodado: fragmentos de roca redondeados, generalmente porintemperizacin o abrasin, retenidos por el tamiz de 3(75mm).

(b) Arena gruesa: partculas de roca o suelo que pasan el tamiz # 10 (2mm) yquedan retenidas por el tamiz # 40 (425m).

(c) Arena fina: partculas de roca o suelo que pasan el tamiz # 40 (425m) yquedan retenidas por el tamiz # 200 (75m).

(d) Grava: partculas de roca que pasan el tamiz de 3 (75mm) y quedanretenidas en el tamiz # 10 (2mm).


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2.1.2.1. CLASIFICACIN DE LOS SUELOS POR EL SISTEMA AASHTO

Los grupos de suelos son 7, subdivididos en otros ms (para llegar a 12).

a) Grueso granulares: 35% o menos pasa el T-200 comprende:

A-1, si menos del 20% pasa el T-200 y menos del 50% pasa el T-40, pero en elP40 el IP


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2.2. DESARROLLO DE LA PRCTICA DE LABORATORIO

Tambin denominado como peso unitario hmedo o densidad humedad y es el peso de

la muestra por humedad de volumen del material in situ incluyendo el agua que

contiene. Los mtodos ms usualmente son:

2.2.3. MTODO DEL CONO CON ARENA (REEMPLAZO).

Se utiliza este mtodo con cualquier tipo de suelo, y consiste en un frasco con cono, lleno

de arena, cuya densidad ya es conocida. El frasco tiene el volumen de un galn (3.785

ltos) y est formado por una vlvula cilndrica con un orificio, que termina en un embudo

pequeo en uno de los extremos y uno grande en el opuesto.

REFERENCIAS.

Las normas: AASHTO.

ASTM D1556

MATERIALES.

Arena seleccionada.

Muestra extrada del estrato a estudiar.

EQUIPO.

Aparato de cono de arena (frasco, embudo y placa de base metlica).

Balanzas con sensibilidad de 1.0 gr. Y otra a 0.01 gr.

Herramientas para excavar y un cucharon metlico.

Horno con control de temperatura (para determinar contenido de humedad).

Recipientes de aluminio o latn (taras) con tapa hermtica. (4 lts.)


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Foto 14: Materiales utilizados en la presente prctica.

PROCEDIMIENTO

A. PRIMERA PARTE

Determinacin de la densidad (aparente) de la arena de reemplazo.

Se usa arena seleccionada, limpia, y que fluya libremente, cuyas partculas

pasen el tamiz N 10 y sean retenidas en el tamiza N 30.

Foto 15: Tamizado de las muestras.

a) Primer mtodo

Se toma una probeta (1000 ml), se pesa (Ppv), dejamos entrar

suavemente sin apisonar ni agita

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