UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS INGENIERIA CIVIL IX

UNIVERSIDAD ALAS PERUANASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA: ENSAYOS PARA CARRETERRAS

CURSO:

Diseo de Pavimentos

DOCENTE:

Ing. Rufino Macario Flores

Integrantes:

* Pea Renteria William* Saavedra Vargas Andres

CICLO:

IX

MOQUEGUA - 2014

ENSAYOS PARA CARRETERRASENSAYO CBR

Humedad Inicial

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Densidad Hmeda Inicial

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Densidad Seca Inicial

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Deformacin

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Humedad Final

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Expansin

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Altura de la muestra sumergida

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Densidad Hmeda Inicial

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Densidad Seca Inicial

Espcimen 1

Espcimen 2

Espcimen 3

Lecturas de penetracin vs carga aplicada

Cargas

NPenetracin (in)Espcimen 1Espcimen 2Espcimen 3

00,0008,29510,873,318

10,02539,814107,001410,800

20,050141,009417,220894,600

30,075329,297894,9901462,700

40,100549,1041436,6292157,000

50,125751,4931986,5632685,900

60,150938,1222494,1943270,000

70,1751115,6273021,3323823,200

80,2001294,7913511,9944466,700

90,2251465,1723963,1725114,446

100,2501615,3054304,0815828,633

110,2751746,2124601,0296449,071

120,3001862,9734837,4256980,757

130,3251969,9745043,9617417,054

140,3502082,7815226,4437760,281

150,3752193,9285415,5618109,655

160,4002300,1005572,3298414,897

170,4252408,7595740,7108668,713

180,4502490,0475887,5258815,527

190,4752570,5046035,1098917,552

200,5002591,2416061,7128954,878

Espcimen - Espcimen 0

Cargas CorregidasPresin Aplicada

Espcimen 1Espcimen 2Espcimen 3Espcimen 1Espcimen 2Espcimen 3

0,0000,0000,0000,0000,0000,000

31,51996,128407,48210,50632,043135,827

132,714406,347891,28244,238135,449297,094

321,002884,1171459,382107,001294,706486,461

540,8091425,7562153,682180,270475,252717,894

743,1981975,6902682,582247,733658,563894,194

929,8272483,3213266,682309,942827,7741088,894

1107,3323010,4593819,882369,1111003,4861273,294

1286,4963501,1214463,382428,8321167,0401487,794

1456,8773952,2995111,128485,6261317,4331703,709

1607,0104293,2085825,315535,6701431,0691941,772

1737,9174590,1566445,753579,3061530,0522148,584

1854,6784826,5526977,439618,2261608,8512325,813

1961,6795033,0887413,736653,8931677,6962471,245

2074,4865215,5707756,963691,4951738,5232585,654

2185,6335404,6888106,337728,5441801,5632702,112

2291,8055561,4568411,579763,9351853,8192803,860

2400,4645729,8378665,395800,1551909,9462888,465

2481,7525876,6528812,209827,2511958,8842937,403

2562,2096024,2368914,234854,0702008,0792971,411

2582,9466050,8398951,560860,9822016,9462983,853

PenetracinCarga Unitaria Patrn

0,11000

0,21500

0,31900

0,42300

0,52600

Cuadro de CBR - Penetracin

Cuadro Presin Penetracin

ENSAYO CONTENIDO DE HUMEDADInforme de Laboratorio N 01: Contenido de Humedad 1) Objetivo: Determinar el contenido de humedad de la calicata por diferentes estratos. ( la muestra fue tomada en San Antonio a un costado de la cancha de ftbol de la Universidad Jos carlos Mariategui).La determinacin de contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad de suelo en trminos de su peso en seco.

w=Ww100por ciento

Ws

Donde:Ww= peso del agua presente en la masa de sueloWs=es el peso de los slidos en el sueloW=contenido de humedad

2) Generalidades:

En la ciudad de Moquegua, el suelo en su mayora, esta formado por suelos arcillosos, puzolanicos, etc., Se toma como referencia la ASTM D2216-71 (Normas ASTM parte 19)

3) Procedimiento1. Se ubico la zona a realizar la calicata trazando 1.20.mt x 1.20mt por lado.2. Se empez a excavar hasta llegar a una altura de 1.20 mt de profundidad3. Se tomaron 04 muestras de 3.0 kg aproximadamente, con las siguientes alturas.Cabe sealar que se cuarteo la muestra y se tomaron los lados opuestos, envolvindolo en una bolsa de plstico y sellndolas con nombre propio para luego ser analizadasa) De 0.10 mt de profundidad, 3.0 kg de muestra.b) De 0.50 a 1.0 mt de profundidad, 3.0 kg de muestra.c) De 1.0 mt a 1.50mt de profundidad, 3.0 kg de muestrad) Hasta 1.5 mt de profundidad., 3.0 kg de muestra.4. Se llevaron las muestras al laboratorio pesando 500 gramos en la balanza para luego ser llevadas al horno.a) De 0.10 mt de profundidad, 500 gramos de muestra.b) De 0.50 a 1.0 mt de profundidad, 500 gramos de muestra.c) De 1.0 mt a 1.50mt de profundidad, 500 gramos de muestrad) Hasta 1.5 mt de profundidad, 500 gramos de muestra.5. Posteriormente se verifico que el horno se encontr malogrado teniendo que haberse secado en el a una temperatura de 110 +- 5 C, por un periodo de 12 a 18 horas, se tuvo la alternativa y se col las muestras en la cocina elctrica hasta su secado total, obteniendo los siguientes pesos.

itemunidad peso

a484.2gramos

b480.9gramos

c481.6gramos

d483.2gramos

6. Al realizar el contenido de humedad se calculo mediante la siguiente formula.

w=Ww100por ciento

Ws

4) Clculositempeso totalunidadpeso secounidadcontenido de humedad %

a500gramos484.2gramos3.263

b500gramos480.9gramos3.972

c500gramos481.6gramos3.821

d500gramos483.2gramos3.477

5) Materiales y Equipos Palas Barreta Cinta mtrica Bolsas de plstico Saco de costal Papel Lapicero Horno (en este ensayo se utiliz la cocina elctrica) Posillos Balanza con precisin 0.01gr.

6) Conclusiones Al realizar la calicata se observo que en las diferentes alturas, el material se encontraba con una humedad relativa. Se tiene una humedad promedio de 3.633 por ciento El material extrado en sus diferentes alturas es uniforme.

7) Recomendaciones Se recomienda que el laboratorio de suelos de la universidad arregle los equipos para realizar los ensayos con ms precisin. Al realizar la excavacin se debe de tener cuidado de no contaminar las muestras.

ENSAYO DE COMPRESIN SIMPLEENSAYO DE COMPRESION SIMPLE.

OBJETIVOS:Aprender cmo hacer el ensayo de compresin simple en el laboratorio con el fin de poderlo en un determinado momento utilizar para conocer condiciones del suelo y tambin para saber interpretar los datos obtenidos en el ensayo. Equipo a utilizar en la prctica. Balanza. Bascula de carga u otro equipo de similar funcin. Segueta de alambre o corta muestra Extensmetro o micrmetro. Cilindro de metal para preparar muestras de suelo remodelado. Recipientes para determinar el contenido de agua.

PROCEDIMIENTO.

Los ensayos de compresin simple de los suelos, aunque muy parecidos a las pruebas triaxiales rpidas, no se clasifica como tal. En esta prueba los esfuerzos exteriores son nulos, pero existen en la estructura del suelo esfuerzos efectivos no muy bien definidos, debido a tensiones capilares (u) en el agua contenida por el suelo mismo. La prueba se realiza aplicando un esfuerzo axial a una muestra de suelo, obviando la etapa de presin hidrosttica y solo aplicando la etapa de carga que conduce el suelo o muestra a la falla.Considerando que el estado de la muestra en un primer momento es de esfuerzos totales nulos y que el agua soporta toda la presin de pre consolidacin z, la tensin que producir el agua ser la necesaria para que la muestra conserve su volumen. Luego de esta etapa se lleva la muestra a la falla aplicndole esfuerzo axial (qu), de forma que podamos medir la resistencia, a causa del aumento de esfuerzo axial aumenta la presin neutral a u2Los esfuerzos efectivos que aparecern al final de la prueba, en el instante de falla, valen: 3 = z - u21 = 3+ qu

La prueba depende del equipo de carga disponible en el laboratorio, un ejemplo de estos puede ser el EXTENSOMETRO O MICROMETRO (ver grafica).

0La prueba debe durar de 5 a 10 minutos, aplicando una carga en incrementos a cada minuto de 1/5 a 1/10 segn la carga de falla estimada.En pruebas con deformacin controlada deber trabajarse con una velocidad tal que la prueba dure el mnimo tiempo sealado.La muestra deber ser preparada antes de realizar la prueba dependiendo de si es una muestra inalterada o alterada (remodelada). Para muestras inalteradas se seguir el procedimiento siguiente:Se cortan en prismas de 5 cm de lado de base y 12 o 13 cm de longitud de la arcilla inalterada. Con un cortador y una segueta de alambre afnese los especmenes hasta su forma definitiva cilndrica de 3.6 cm de dimetro de base, y 9 cm de altura. El material producto del labrado debe conservarse, protegindose del secado (envolverlo en una toalla hmeda, cubierto con grasa o cualquier mtodo efectivo para evitar su evaporacin).

Para muestras de suelo remodelado.se toma la muestra y se amasa la arcilla hasta formar una pieza homognea sin grumos, de material inalterado. Se llena un molde cilndrico con arcilla por completo, debemos previamente engrasar el molde ligeramente. Luego extraemos la muestra.

Procedimiento de prueba con aplicacin directa de la carga. (Esfuerzo controlado): Montar muestra en la base con base y cabezal ya instalado bien centrado bajo el marco de carga. Se verifica que el peso de marco de carga este completamente balanceado por el contrapeso y se coloca una pesa en la mnsula. se coloca el extensmetro o un micrmetro en el soporte pegado al marco de carga ajustado en cero. (ver grafica) Al mismo tiempo que aplicamos la primera carga, activamos el cronmetro y antes de incrementar de nuevo la carga se registra la lectura del micrmetro 5 segundos antes de aplicar el siguiente incremento. Mientras ms se acerque la muestra a la falla, debemos observarla para detectar los posibles planos de falla, grietas y otros puntos de inters. Si la muestra falla bruscamente regstrese el tiempo transcurrido tras la aplicacin del ltimo incremento de carga; despus qutense las pesas de la mnsula. Si no hay falla brusca, la prueba se dar por terminada al sufrir la muestra una deformacin unitaria DEL ORDEN DE 20%. Crtese la muestra del aparato y hgase un esquema de su falla y agrietamientos a una escala correcta. Crtese una laja delgada, de unos 3 mm de espesor, paralela al plano de falla, para determinacin del contenido de agua. El resto de la muestra se pondr a secar para el mismo fin. Calclense las deformaciones correspondientes a los diferentes esfuerzos, segn los datos observados, calculado con reas corregidas y dibjese un diagrama esfuerzo-deformacin.

Procedimiento con bscula de carga. (Deformacin controlada):se coloca sobre la plataforma de la bscula de carga una placa metlica redonda con dos brazos verticales entre los que va el puente para instalar el extensmetro , sobre esa base se coloca una placa para soportar la muestra de suelo y otra placa para ponrsela arriba a la muestra para hacer el papel de cabezal de la muestra. En ese cabezal se apoyara el marco de carga.Al colocar todos los instrumentos, debemos llevar la lectura de la bscula a cero otra vez para poder iniciar la prueba.Centramos la muestra bajo el marco mvil hasta que toque el baln el cabezal de la muestraMontamos el extensmetro y ajustamos en cero las lecturas.Conectamos el mecanismo elctrico de la bscula y iniciamos la prueba.El marco de carga descender a una velocidad uniforme y al mismo tiempo el aparato activa un cronmetro. El marco comprime la muestra progresivamente y el aparato marcar las cargas aplicadas en cada instante, se harn lecturas de carga aplicada a cada milmetro de deformacin. La velocidad de deformacin es por lo general 1mm/min, pero pueden verse velocidades menores cuando se prueba una muestra rgida.Mientras ms se acerque la muestra a la falla, debemos observarla para detectar los posibles planos de falla, grietas y otros puntos de inters.La falla de la muestra por lo general ocurre al momento en que la aguja de la bscula regresa al inicio. Cuando esto ocurre se debe registrar y luego se contina la prueba hasta que se alcanzan valores del orden del 20% de deformacin unitaria.

ERRORES POSIBLES.La eleccin de la magnitud de los incrementos de carga aplicadas o de la velocidad de aplicacin de la carga, pueden influir en la forma de la curva esfuerzo-deformacin y en el valor de la resistencia ultima.

El labrado de la muestra y la prueba deben realizar en un cuarto hmedo para evitar evaporacin.

Por un ajuste impropio de la base o el cabezal con la muestra pueden tenerse errores en la lectura del extensmetro y en la verticalidad de las muestras; en arcillas duras y frgiles es aconsejable cabecear las muestras antes de la prueba.

ENSAYO DE LMITE LQUIDOENSAYO DE LIMITE LQUIDO

1. INTRODUCCION

La determinacin del lmite lquido se realiza por medio de un ensayo que se encuentra normalizado. Se comienza amasando con agua destilada, una determinada cantidad de arcilla (150 a 200 gramos) que pase por el tamiz de abertura 400m , procurando aadir la cantidad de agua necesaria para acercarse lo ms posible al lmite lquido. El material retenido por el tamiz de 400 m solo debe consistir en granos de arena, etc. individuales.

1.1. ALCANCE Y CAMPO DE APLICACION Este mtodo establece el procedimiento para determinar el lmite lquido de los suelos mediante el mtodo mecnico. Complementariamente se incluye el mtodo puntual. En general, se debe aplicar el mtodo mecnico ya que el mtodo puntual es aplicable solamente en control de faenas cuando se ha determinado previamente la curva de flujo por el mtodo mecnico y cuando las especificaciones particulares para el suelo a ensayar as lo indiquen.2. EQUIPOS Y MATERIALES

Plato de evaporacin: De porcelana un dimetro aproximado de 120 mm. Esptula: Con una hoja flexible de aproximadamente 75mm de largo y 20mm de ancho. Aparato de lmite lquido (Ver Fig abajo) : Taza de bronce con una masa de 20020(g) montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de plstico duro de una resilencia tal que una bolita de acero de 8 mm de dimetro, dejada caer libremente desde una altura de 25 cm rebote entre 75% y 90%. Acanalador: Combinacin de acanalador y calibre, construido de acuerdo con el plano y dimensiones de uno de los tipos indicados en Fig.de abajo Recipientes. Para las muestras de contenido de humedad. Balanza. Con una precisin de 0.01(g) Probeta. Con una capacidad de 25 ml. Horno. Con los requerimientos de Nch1515 Of 77.

3. PROCEDIMIENTO

3.1. Tamao de la muestra de ensayo

La muestra de ensaye debe tener un tamao igual o mayor que 100(g) del material que pasa por el tamiz de 0.5 (ASTM NO40) obtenido de acuerdo con la norma AASHTO 387-80Nota:Cuando se efecta adems la determinacin del lmite de contraccin, aumentar el tamao de muestrarequerida para dicho ensaye.

3.2. Ajuste y control del aparato de lmite lquido

Ajustar la altura de la cada de la taza, se gira la manivela hasta que la taza se eleve a su mayor altura. Utilizando el calibrador de 10 mm (adosado al ranurador), se verifica que la distancia entre el punto de percusin y la base sea de 10 mm exactamente. De ser necesario, se aflojan los tornillos de fijacin y se mueve el ajuste hasta obtener la altura de cada requerida. Si el ajuste es correcto se escuchar un ligero campanilleo producido por la leva al golpear el tope de la taza; si la taza se levanta por sobre el calibre o no se escucha ningn sonido debe realizarse un nuevo ajuste.

Verificar peridicamente los aspectos siguientes:

Que no se produzca juego lateral de la taza por desgaste del pasador que la sostiene; Que los tornillos que conectan la taza con el apoyo estn apretados; Que el desgaste de la taza no sobrepase la tolerancia de masa. Que el desgaste de la base no exceda de 0,1 mm de profundidad. Cuando suceda esto, debe pulirse nuevamente verificando que se mantiene la resilencia. Que el desgaste de los soportes no llegue al punto de quedar apoyados en sus tornillos de fijacin; Que el desgaste del ranurador no sobrepase las tolerancias dimensionales. Previo a cada ensaye se verificar que la taza y la base estn limpias y secas.

3.3. Acondicionamiento de la muestra

a) Colocar la muestra en el plato de evaporacin. Agregar agua destilada y mezclar completamente mediante la esptula. Continuar la operacin durante el tiempo y con la cantidad de agua destilada necesaria para asegurar una mezcla homognea.

b) Curar la muestra durante el tiempo necesario para que las fases lquida y slida se mezclen homogneamente.

c) Nota:en suelos de alta plasticidad este plazo no debe ser menor que 24 h. En suelos de baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y en ciertos casos puede eliminarse.

3.4. Mtodo Mecnico

a) Colocar el aparato de lmite lquido sobre una base firme.b) Cuando se ha mezclado con suficiente agua para obtener una consistencia que requiera aproximadamente 15 a 20 golpes para cerrar la ranura, tomar una porcin de la mezcla ligeramente mayor a la cantidad que se someter a ensaye.c) Colocar esta porcin en la taza con la esptula, centrada sobre el punto de apoyo de la taza con la base; comprimirla y extenderla mediante la esptula, evitando incorporar burbujas de aire en la mezcla. Enrasar y nivelar a 10 mm en el punto de mximo espesor. Reincorporar el material excedente al plato de evaporacin.Nota:El nivelado a 10 mm implica un volumen de material de aproximadamente 16 cm y una longitud de surco, medida sobre la superficie nivelada de aproximadamente 63 mm.d) Dividir la pasta de suelo pasando el acanalador cuidadosamente a lo largo del dimetro que pasa por el eje de simetra de la taza de modo que se forme una ranura clara y bien delineada de las dimensiones especificadas. El acanalador de Casagrande se debe pasar mantenindolo perpendicular a la superficie interior de la taza. En ningn caso se debe aceptar el desprendimiento de la pasta del fondo de la taza; si esto ocurre se debe retirar todo el material y reiniciar el procedimiento. La formacin de la ranura se debe efectuar con el mnimo de pasadas, limpiando el acanalador despus de cada pasada.e) Colocar el aparato sobre una base firme, girar la manivela levantando y dejando caer la taza con una frecuencia de dos golpes por segundo hasta que las paredes de la ranura entren en contacto en el fondo del surco a lo largo de un tramo de 10 mm. Si el cierre de la ranura es irregular debido a burbujas de aire, descartar el resultado obtenido. Repetir el proceso hasta encontrar dos valores sucesivos que no difieran en ms de un golpe. Registrar el nmero de golpes requerido (N).f) Retirar aproximadamente 10 g del material que se junta en el fondo del surco. Colocar en un recipiente y determinar su humedad (w) de acuerdo con NCh 1515 Of 79g) Transferir el material que quedo en la taza al plato de evaporacin. Lavar y secar la taza y el ranurador.h) Repetir las operaciones precedentes por lo menos en dos pruebas adicionales empleando el material reunido en el plato de evaporacin. El ensaye se debe efectuar de la condicin ms hmeda a la mas seca. La pasta de suelo se bate con la esptula de modo que vaya secando homogneamente hasta obtener una consistencia que requiera de 15 a 35 golpes para cerrar la ranura.Nota:Se recomienda efectuar este ensaye en cmara hmeda. Si no se cuenta con este equipo deben tomarse las precauciones necesarias para reducir la evaporacin.3.5. Mtodo puntual

a) Proceder segn lo anterior, excepto que la muestra debe prepararse para obtener una consistencia que requiera 20 a 30 golpes para cerrar la ranura. Deben observarse a lo menos dos resultados consecutivos consistentes antes de aceptar una prueba. Registrar el numero de golpes requerido (N). La muestra para determinar la humedad debe tomarse slo para la prueba ms aceptada. El ensaye debe efectuarse desde la condicin ms seca del suelo.

b) Calcular y registrar la humedad de la prueba aceptada (w) de acuerdo con NCh 1515 Of79.c) El punto obtenido se debe confrontar con la curva de flujo determinada previamente para el mismo tipo de suelo.

4. CALCULOS

Expresin de resultados-Calcular y registrar la humedad de cada prueba (w) de acuerdo con NCh 1515 Of 79.-Construir un grfico semilogartmico, con una humedad (w) como ordenada en escala aritmtica y el nmero de golpes (N) como abscisa en escala logartmica.- Dibujar los puntos correspondientes a los resultados de cada una de las tres (o ms) pruebas efectuadas y construir una recta (curva de flujo) que pase tan aproximadamente como sea posible por dichos puntos.-Expresar el lmite lquido (WL) del suelo como la humedad correspondiente a la interseccinde la curva de flujo con la abscisa de 25 golpes,aproximando al entero ms prximo.

5. CALCULO DE DATOS TOMADOS EN CAMPO

LIMITE LIQUIDO

ENSAYO N1234

N recipiente

Peso recipiente17.5023.1030.518.3

N golpes12221818

Peso recipiente + Suelo hmedo27.2035.6042.729.8

Peso recipiente + Suelo seco24.1031.6038.726.1

Peso muestra humeda9.7012.5012.2011.50

Peso muestra seca6.608.508.207.80

Peso agua3.104.004.003.70

Contenido de Humedad46.9747.0648.7847.44

Limite liquido42.9846.3446.8845.59

ENSAYO DE LMITE DE CONTRACCINLIMITE DE CONTRACCIN

El lmite de contraccin (Lc) de un suelo se define como el porcentaje de humedad con respecto al peso seco de la muestra, con el cual la reduccin de agua no ocasiona ya disminucin en el volumen del suelo

La diferencia entre el lmite plstico y el lmite de contraccin se llama ndice de Contraccin (Ic) y seala el rango de humedad para el cual el suelo tiene una consistencia semislida.

DETERMINACION DEL LIMITE DE CONTRACCION EN LABORATORIO

Materiales requeridos:

- Vasito de cristal de fondo plano: Alto 1.27cm (1/2) y dimetro interior de 4.4cm (1 ).- Mercurio lquido aproximadamente 300 cm3 - Regla metlica con bordes lisos, para alisar la superficie del mercurio colocado en un vasito de porcelana.- Placa de vidrio con tres agujas (se colocan segn se indica en la figura).- Una probeta de cristal graduado con capacidad de 25 cc con graduaciones de 0.2cc.- Vaso de cristal con borde liso.- Cpsula de porcelana.- Esptula, balanza con sensibilidad de 0.01gr, y una placa lisa de vidrio.

CRISTAL DE 1/16X3X3 MUESTRA HUMEDA MUESTRA SECADA AL HORNO A B 15/16 15/16 15/16 Antes del encogimiento Despus del encogimiento C

MUESTRA SECA PLATILLO DE PORCELANA

B . . . . . . . . . . . . . MERCURIO . . . . . . . . . . . . : : : : : : : : : : : : : VASITO DE CRISTAL MERCURIO DESPLAZADO POR LA MUESTRA SECA

El procedimiento a seguir es el siguiente:

a) Se determina el volumen del vasito de porcelana llenndolo con mercurio lquido y nivelando su superficie con placa lisa de cristal. Habindose llenado el vasito, para medir su volumen se vaca el mercurio en la probeta graduada.

b) Tomar 30gr de muestra de suelo que pasa la malla N40 y aadir agua hasta formar una mezcla pastosa cuya consistencia sea, aproximadamente, la misma que la que tiene el suelo cuando su contenido de humedad es igual al lmite lquido.

c) Para lograr que la muestra no se adhiera a las paredes del vasito de porcelana, estas deben cubrirse con una capa muy delgada de vaselina o de aceite.

d) Colocar la capa pastosa en el vasito de porcelana en tres capas iguales y se golpea sobre una superficie lisa hasta obtener una distribucin uniforme de la muestra.

e) Una vez lleno el vasito con la muestra pastosa, se alisa la superficie quitando el material sobrante con la regla metlica. El volumen de esta masa de material hmedo ser igual a la del vasito de porcelana (Vh = Vm).

f) Se pesa el vasito de porcelana con la masa pastosa (Wh = Wm), y antes de colocarlo en el horno debe dejarse secar un poco al aire libre.

g) Colocar el vasito con la muestra al horno a una temperatura de 100-110C, para obtener muestra seca.

h) Sacar del horno el vasito con la muestra seca y estando a temperatura ambiente proceder a pesarlo y registrar dicho peso (Ws).

i) Determinar el volumen de slidos (Vs) de la muestra de la siguiente forma:

- Llenar el vasito de cristal con mercurio lquido y nivelar su superficie con la placa de vidrio que tiene agujas.- Introducir el suelo seco cuidadosamente, evitando las burbujas de aire en el vaso lleno de mercurio, empujndolo con las agujas de la placa de vidrio. Al introducirse el suelo seco desalojar una cantidad de mercurio igual a su (Vs).

j) Calculamos el lmite de contraccin mediante la frmula:

Para efectuar la interpretacin de la ecuacin que se indica, se dibujan las cantidades obtenidas en la prueba: Vh, Vs, Wh, y Ws.

Los pesos se marcan en el eje de las abscisas y los volmenes en el eje de las ordenadas (ambos ejes a escala del mismo mdulo: As, el segmento horizontal de 1gr = 1cm3 vertical.)

Volmenes (V)

Vh 1

Vs 3 2 4 Ww Ws Wh Pesos (W)

(Vh-Vs)w

En efecto, la relacin de disminucin de peso al perderse agua durante el secado (respecto a la correspondiente prdida de volumen) es una recta a 45, para humedades superiores al lmite de contraccin (ver figura).- El lmite de contraccin (L.C) es muy til para evaluar el comportamiento de cortes y terraplenes, principalmente en el posible surgimiento de grietas.- En la grfica el punto 2 representa el lmite de contraccin del suelo, obtenido secndolo desde sus condiciones iniciales de humedad 1. Al continuar el secado hasta llegar al total del mismo, o sea al punto 3, prcticamente ya no hay variacin volumtrica.- En verdad la curva de secado no presenta un quiebre brusco en 2, como se ve en la grfica. Sino que presenta una transicin gradual. - Un suelo hmedo se contrae hasta que alcanza la humedad del Lmite de Contraccin Natural del mismo. Un suelo que tenga una humedad natural menor que la del lmite de Contraccin Natural ya no se contrae.

Grado de Contraccin (G.C): Es igual al volumen inicial menos el volumen final entre el volumen inicial y multiplicado por cien (100):

Grado de Contraccin Suelo Menor a 5% Bueno De 5% a 10% Regular De 10% a 15% Pobre Mayor a 15% Muy pobre

CONTRACCION LINEAL (C.L)

Viene hacer el porcentaje de contraccin con respecto a la dimensin original que sufre una barra de suelo de 2 cm x 2 cm x 10 cm al secarse en un horno a 100-110C, desde una humedad equivalente a la humedad del lmite lquido hasta el lmite de contraccin.

ENSAYO DE LABORATORIO

a) Se utiliza la misma pasta de suelo empleada para el lmite lquido por el mtodo directo de 25 golpes; se llena un molde de 2cmx2cmx10cm, haciendo el llenado en tres capas y golpeando el molde duramente para expulsar el aire atrapado. Una vez el molde lleno se enrasa y se deja al aire libre para que seque un poco, y despus se coloca al horno para un secado correspondiente.b) Una vez seco el suelo del molde, se extrae la barra y se mide su longitud (L2).c) Se calcula el porcentaje de contraccin lineal, mediante la relacin

%

Si la contraccin lineal de un suelo es mayor de 9%, se puede esperar una actividad significativa de contraccin-expansin.

ndice de Compresin: Dado por Terzaghi y Peck, es un valor que se emplea bastante en el clculo de asentamientos de estructuras para suelos normalmente consolidados y viene dado por la expresin:

Ic = 0.009 (LL 10)

La compresibilidad de los suelos puede expresarse as:

ndice de compresin Compresibilidad

De 0.0 a 0.19 Baja 0.2 a 0.39 Media 0.4 a ms Alta

PROBLEMA: El lmite de contraccin de un suelo es de 18.4%. Si un pie cbico de muestra saturada, con un contenido de humedad de 27.4% se contrae por secado, cual ser su volumen a una humedad de 13.8%.

Desprecie la contraccin residual y asuma que el peso especfico relativo de slidos es 2.72.

SOLUCIN LC = 18.4% Vh = 1 pie3 Vs = ? w = 27.4% w = 13.8% Ss = 2.72

1.- Por frmula, sabemos que:

Donde: ( 1 )

Tambin, por otra parte sabemos que: Vm = Vv + Vs ; donde: Vv = eVs

Entonces: Vm = eVs + Vs Vm = (1 + e)Vs ( 2 )

Para suelos saturados tenemos: e = Ss.w e = 2.72 x 0.274 = 0.75 pie3

Entonces, reemplazando valores en ( 2 ), tendremos Vs, cuando w = 27.4%:

1 = (1 + 0.75) Vs Vs = 0.572 pie3

2.- Reemplazando en (1), obtenemos Vs para un LC = 18.4%. V2 = 0.86 pie3 V2 = 24,350 cm3

ENSAYO DE TRACCINEl ensayo de traccin de un material consiste en someter a una probeta normalizada realizada con dicho material a un esfuerzo axial de traccin creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza esttica o aplicada lentamente. Las velocidades de deformacin en una ensayo de tensin suelen ser muy pequeas (=10-4 a 10-2 s-1).

Mquina para ensayo de tensin por computadora.En un ensayo de traccin pueden determinarse diversas caractersticas de los materiales elsticos: Mdulo de elasticidad o Mdulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razn entre el alargamiento longitudinal y la acortamiento de las longitudes transversales a la direccin de la fuerza. Lmite de proporcionalidad valor de la tensin por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada. Lmite de fluencia o lmite elstico aparente: valor de la tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento apreciable de la carga aplicada. Lmite elstico (lmite elstico convencional o prctico): valor de la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del extensmetro empleado. Carga de rotura o resistencia a la traccin: carga mxima resistida por la probeta dividida por la seccin inicial de la probeta. Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se expresa en tanto por ciento. Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura.

Probeta de cobre antes del ensayo de tensin por computadora.

Probeta de cobre fractura en el ensayo de tensin.Normalmente, el lmite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece de inters para los clculos. Tampoco se calcula el Mdulo de Young, ya que ste es caracterstico del material; as, todos los aceros tienen el mismo mdulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.Curva tensin-deformacin [editar]

Curva tensin-deformacin.

Grfica obtenida por computadora en el ensayo de tensin.En el ensayo se mide la deformacin (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa grficamente en funcin de la tensin (carga aplicada dividida por la seccin de la probeta). En general, la curva tensin-deformacin as obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas:1. Deformaciones elsticas: en esta zona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequea magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperara su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensin y la deformacin se denomina mdulo de elasticidad o de Young y es caracterstico del material. As, todos los aceros tienen el mismo mdulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. La tensin ms elevada que se alcanza en esta regin se denomina lmite de fluencia y es el que marca la aparicin de este fenmeno. Pueden existir dos zonas de deformacin elstica, la primera recta y la segunda curva, siendo el lmite de proporcionalidad el valor de la tensin que marca la transicin entre ambas. Generalmente, este ltimo valor carece de inters prctico y se define entonces un lmite elstico (convencional o prctico) como aqul para el que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.). Se obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una deformacin inicial igual a la convencional. 2. Fluencia o cedencia. Es la deformacin brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El fenmeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleacin bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plsticamente. Alcanzado el lmite de fluencia se logra liberar las dislocaciones producindose la deformacin bruscamente. La deformacin en este caso tambin se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta pero concentrndose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Luders). No todos los materiales presentan este fenmeno, en cuyo caso la transicin entre la deformacin elstica y plstica del material no se aprecia de forma clara. 3. Deformaciones plsticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera slo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta regin son ms acusadas que en la zona elstica. 4. Estriccin. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta aprecindose una acusada reduccin de la seccin de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarn acumulndose hasta la rotura de la probeta por ese zona.La estriccin es la responsable del descenso de la curva tensin-deformacin; realmente las tensiones no disminuyen hasta la rotura, sucede que lo que se representa es el cociente de la fuerza aplicada (creciente) entre la seccin inicial y cuando se produce la estriccin la seccin disminuye, efecto que no se tiene en cuenta en la representacin grfica. Los materiales frgiles no sufren estriccin ni deformaciones plsticas significativas, rompindose la probeta de forma brusca. Terminado el ensayo se determina la carga de rotura, carga ltima o resistencia a la traccin: la mxima resistida por la probeta dividida por su seccin inicial, el alargamiento en (%) y la estriccin en la zona de la rotura.

Diagrama de tensin - deformacin tpico de un acero de bajo lmite de fluencia.Otras caractersticas que pueden caracterizarse mediante el ensayo de traccin son la resiliencia y la tenacidad, que son, respectivamente, las energas elstica y total absorbida y que vienen representadas por el rea comprendida bajo la curva tensin-deformacin hasta el lmite elstico en el primer caso y hasta la rotura en el segundo.

ENSAYO DE TENACIDAD Y RESITENCIA EN ESTADO SECOPROCEDIMIENTO DE TENACIDAD Y RESISTENCIA EN ESTADO SECO

Tenacidad

La prueba se realiza sobre un espcimen de consistencia suave, similar a la masilla. Este espcimen se rola hasta formar un rollito de unos 3 mm de dimetro aproximado, que se amasa y vuelve a rolar varias veces. Se observa cmo aumenta la rigidez del rollito a medida que el suelo se acerca al lmite plstico. Sobre pasado el lmite plstico, los fragmentos en que se parta el rollito se juntan de nuevo y amasan ligeramente entre los dedos, hasta el desmoronamiento final.

Cuanto ms alta sea la posicin del suelo respecto a la lnea A (CL, CH), es ms rgido y tenaz el rollito cerca del lmite plstico y ms rgida tambin se nota la mutra al romperse entre los dedos abajo del lmite plstico. En suelos ligeramente sobre la lnea A, tales como arcillas glaciales (CL, CH) los rollitos son de media tenacidad cerca de su lmite plstico y la muestra comienza pronto a desmoronarse en el amasado, al bajar su contenido de agua. Los suelos que caen bajo la lnea A (ML, MH, OL y OH) producen rollitos poco tenaces cerca del lmite plstico, casi sin excepcin; en el caso de suelos orgnicos, que caigan muy debajo de la lnea A, los rollitos se muestran muy dbiles y esponjosos. Tambin en todos los suelos bajo la lnea A, excepto los OH prximos a ella, la masa producto de la manipulacin entre los dedos posterior al rolado, se muestra suelta y se desmorona fcilmente cuando el contenido de agua es menor que el correspondiente al lmite plstico.

Cuando se trabaje en lugares en que la humedad ambiental sea casi constante, el tiempo que transcurra hasta que se alcance el limite plstico, es una medida relativamente tosca del ndice plstico, es una medida relativamente tosca del ndice plstico del suelo. Por ejemplo, una arcilla CH con LL=70% Ei=50% o una OH con LL=100%, precisan mucho ms tiempo de manipulacin para llegar al lmite plstico que una arcilla glacial del tipo CL. En limos poco plsticos, del grupo ML, el lmite plstico, se alcanza muy rpidamente. Claro es que para que las observaciones anteriores tengan sentido, ser preciso comenzar todas las pruebas con los suelos en la misma consistencia muy aproximadamente, de preferencia cerca del lmite lquido.Resistencia en estado secoLa resistencia de una muestra de suelo, previamente secado al romperse bajo presiones ejercidas por los dedos, es un ndice del carcter de su fraccin coloidal. Los limos ML o MH exentos de plasticidad no presentan prcticamente ninguna resistencia en estado seco y sus muestras se desmoronan con muy poca presin digital; el polvo de roca y la tierra diatomcea son ejemplos tpicos. Una resistencia en estado seco baja es representativa de todos los suelos de baja plasticidad, localizados bajo la lnea A y aun de algunas arcillas inorgnicas muy limosas, ligeramente sobre la lnea A (CL). Resistencias medias definen generalmente arcillas del grupo CL o, en ocasiones, otras de los grupos CH, MH (arcillas tipo caoln) u OH, que se localicen muy cerca de la lnea. La mayora de las arcillas CH tienen resistencias altas, as como las CL localizadas muy arriba de la lnea A tambin exhiben grandes resistencias. Por ltimo, resistencias muy altas son tpicas del grupo CH, localizadas en posiciones muy elevadas a la lnea A.

La carta de Plasticidad y las propiedades fsicas del suelo

Ya se ha mencionado que las propiedades fsicas de un suelo fino quedan cualitativamente definidas en forma aproximada a partir de la ubicacin de ese suelo en la Carta de Plasticidad; sin embargo, dada la importancia del tema, resulta conveniente puntualizar algo ms algunas relaciones que la experiencia ha confirmado de un modo bastante digno de confianza.

La prctica de laboratorio ha indicado que la comprensibilidad de los suelos, a igual carga de pre consolidacin, es aproximadamente proporcional al lmite lquido, de manera que dos suelos con el mismo lmite lquido son similarmente compresibles. Al comparar las propiedades fsicas de suelos que tengan el mismo lmite lquido, se encuentra que, creciendo el ndice plstico, aumentan las caractersticas de tenacidad y resistencia en estado seco, en tanto que disminuye la permeabilidad. El comportamiento de los suelos, al variar sus caractersticas de plasticidad puede resumirse en la tabla siguiente:

IDENTIFICACIN DE LIMOS Y ARCILLAS EN EL CAMPO

TENACIDAD(Consistencia cerca del lmite plstico)

Del mismo material utilizado, se forma una esfera de aproximadamente tres centmetros de dimetro, la cual se va rolando con la mano sobre una superficie pulida hasta adoptar la forma de un cilindro con dimetro de 1/8 de dimetro y que haya llegado a su lmite plstico (que presente agrietamientos transversales) en su longitud.Dependiendo de la facilidad o dificultad para lograr lo anterior, se est en la posibilidad de identificar a los suelos, por ejemplo:a. Si es arena, no se forma el rollito.b. Si es limo, con uno o dos intentos el cilindro presenta agrietamiento.c. Si es arcilla, requieren de varios ensayes para formar el cilindro, dependiendo de su plasticidad.

RESISTENCIA EN ESTADO SECO

Del mismo material se toma una porcin y se pone a secar en un horno durante 24 horas y se prueba su resistencia en estado seco:a. Las arenas no oponen resistencia. b. Los limos inorgnicos poseen una ligera resistencia. c. Las arcillas oponen una alta resistencia dependiendo de su plasticidad.

DISEO DE PAVIMENTOS