Manual de Mecanica de Suelos 01

8/20/2019 Manual de Mecanica de Suelos 01

1/64

Facultad de Ciencia Tecnología y Ambiente | Ingeniería Civil

MECÁNICADE

SUELOS MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO


2/64

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO UCA

1 Elaborado por: Adriana Bello y Henry Rodríguez

Manual Practicas de Laboratorio

Mecánica de Suelos

Elaborado por:

Br. Adriana Massiel Bello Herrera

Br. Henry Ramón Rodríguez González

Revisado por:

Ing. Jean Carlos Gutiérrez Gutiérrez

Encargado de los Laboratorio de Ingeniería - UCA

Aprobado por:

Ing. Otoniel Baltodano Peña

Coordinador Ingeniería Civil-UCA

2013

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA UCA

Universidad Centroamericana (UCA), Managua, NicaraguaRotonda Rubén Darío 150 metros al oeste.

Apartado Postal 69

WEB: www.uca.edu.ni

Contenido:

http://www.uca.edu.ni/http://www.uca.edu.ni/http://www.uca.edu.ni/http://www.uca.edu.ni/


3/64



Introducción: ...................................................................................................... 3

Normas Generales de Laboratorio: .......................................................................... 4

Laboratorio 1: Exploración, muestreo y contenido de humedad .................................... 6

Laboratorio 2: Determinación de la gravedad especifica de los suelos ........................ 10

Laboratorio 3: Determinación de las relaciones volumétricas de los suelos ................. 18

Por medio de un peso de Mercurio desplazado .................................................... 22

Laboratorio 4: Determinación del análisis granulométrico de los suelos ....................... 24

Laboratorio 5: Determinación de los límites de consistencia o de atterberg de los suelos...................................................................................................................... 30

Laboratorio 6: Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor estándar” ............ 37

Laboratorio 7: Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor Modificado” ......... 44

Laboratorio 8: Ensaye de valor relativo soporte ó relación de soporte de california ...... 50

Laboratorio 9: Ensaye de penetración normal (Standard Penetration test) .................... 58

ANEXOS ........................................................................................................... 63


4/64



Introducción:

Las prácticas de laboratorio de Mecánica de Suelos son fundamentales paracomplementar la base teórica que se recibe.

Cada guía de este manual se ha diseñado para que el estudiante pueda realizar lasesión de laboratorio; en cada una, se da cierta base teórica acorde al ensayo arealizar, se indica todo el procedimiento que se debe seguir y se señala losespacios necesarios para anotar los resultados y discusiones a las interrogantesque se plantean en la evaluación.

El profesor o instructor de laboratorio tendrá una labor de asesoramiento, ayuda yrevisión. Esta labor se desarrollará por grupos de trabajo los cuales deben ser –

formados naturalmente- previo al inicio del curso de Materiales de Construcción.Los integrantes de los grupos de trabajo no deben exceder los tres miembros.Cada grupo dispone de tres horas para desarrollar y concluir la experiencia; dosde estas tres horas deben ser utilizadas en la realización del ensaye y la adquisiciónde datos.

El programa del curso está constituido de 9 sesiones prácticas; que abordantemas de gran interés para ingenieros civiles, ya que una función básica de laingeniería civil es la de satisfacer las necesidades de la sociedad, las temáticas

abordadas en estos laboratorios complementan el aprendizaje de la asignaturaMateriales de Construcción y le da a los estudiantes las bases necesarias paracursas la asignatura Diseño de Cimientos.

El aprovechamiento óptimo de cada experiencia depende en gran medida de laplaneación anticipada y adecuada de la misma, esto implica una buenadocumentación de acuerdo al tema y una interpretación precisa de la guíacorrespondiente presentada en este manual.


5/64



Normas Generales de Laboratorio:

1. Nunca trabajar en el laboratorio si no hay un profesor o instructor que se décuenta de lo que haces

2. Preparar el experimento de laboratorio leyéndolo de antemano. Haz laspreguntas necesarias acerca de lo que no te resulte claro. Anota todas lasprecauciones que debes tomar

3. Usar ropa apropiada para el laboratorio. En el laboratorio de ingeniería esobligatorio el uso de zapatos cerrados. Evitar el uso de uso de joyas oartículos que cuelguen.

4. Mantener el área de trabajo libre de libros y materiales que no sean necesariospara tu trabajo. Esto incluye no usar computadora portátil

5. En caso de ser necesario usar gafas de seguridad

6. Usar los aparatos únicamente como se indica en el manual o según lasinstrucciones del profesor.

7. Cuando se rompa algún equipo u objeto, sin importar el tipo material, informarde inmediato a tu profesor.

8. Informar de inmediato al docente en caso de cualquier lesión, accidente odestrozo. También avisa si sospechas que algo no funciona correctamente, porejemplo sonidos extraños

9. Trabaja en silencio para que puedas escuchar cualquier aviso sobre precaucionesy seguridad.

10. Interésate por conocer la ubicación de los extinguidores y la salida deemergencia más cercana.

11. Cuando termines tu trabajo, dejar todo el equipo a como lo encontraste


6/64




7/64



Universidad Centroamericana

Facultad de Ciencia, Tecnología y Ambiente

Coordinación de Ingeniería Civil

Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº1:

Exploración, muestreo y contenido de humedad


8/64



I. Introducción:

En los proyectos de Ingeniería, tanto en obras horizontales como en obrasverticales, se necesita tener información veraz acerca de las propiedades físico-mecánico de los suelos donde se pretende cimentar la obra. Por lo que deberá

hacerse un plan de exploración y muestreo en el área donde se desea realizar elproyecto. La exploración deberá consistir en la investigación del subsuelo, con elobjetivo de poder obtener muestras de suelo a la que se le realizaran en ellaboratorio ensayes básicos de clasificación, densidad, humedad, etc.

En dependencia de la información que se necesite y de los ensayes de laboratoriose define el tipo de exploración y la forma de muestreo de los suelos.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Efectuar un método de exploración de campo (sondeo manual)

Objetivos Específicos:

Adquirir conocimientos teórico-prácticos en la exploración de los suelosDesarrollar habilidades para poder realizar un muestreo adecuado de lossuelos, así como la identificación en el campo de los suelos,considerándose su textura, plasticidad, color, etc.Observar la variación de la humedad, en las muestras obtenidas en elcampo a diferentes profundidades

III. Material y Equipo:

Pala Barra Posteadora Palín doble Balanza de 0.1 gr. de sensibilidad Tara para humedad Horno Cucharón Charola Bolsas plásticas, tarjetas para Identificar las muestras


9/64



IV. Procedimiento Experimental:

1. Sondeo manual

Localizar el sitio donde se realizará la excavación Limpiar la superficie del terreno con una pala, retirar la materia orgánica

superficial

Definir el área de la de la excavación (rectangular o elíptica), la cual estaráen dependencia del equipo a utilizar

Realizar la excavación, inicialmente se utilizará la barra y la pala. A medidaque se profundiza se pueden ir utilizando el resto del equipo (palín doble,posteadora, etc), en dependencia del tipo de suelo que se encuentre quefacilite el trabajo de excavación

Al ir avanzando en la excavación se debe ir observando la variación de losestratos, considerando básicamente el tamaño de las partículas y el color,los distintos estratos que se obtengan se deben colocar a un lado de laexcavación separados entre sí y en el orden que se van obteniendo

Cuando se llegue a la profundidad proyectada (1.5 m), se procede a ladescripción de los suelos que corresponden a cada estrato. Luego semuestrea cada estrato por separado, esto consiste en colocar suficientecantidad de material de cada estrato en bolsas de plástico con sucorrespondiente tarjeta que identifica a cada muestra y posteriormentetrasladarla al laboratorio

Cerrar la excavación con el material antes extraído, de tal manera que secoloque el suelo a como estaba en su estado natural, o sea depositando elsuelo en orden inverso a como se extrajo


10/64



2. Contenido de humedad

Tomar una muestra representativa del estrato a evaluar

Obtener el peso húmedo de la muestra

Colocar la muestra en una tara y depositarlo en el horno hasta obtener pesoconstante

o Temperatura del horno: 105 °C a 115 °Co Tiempo de la muestra en el horno: 24 horas

Retirar la muestra del horno, dejarla enfriar y determinar su peso seco

Nota: En el reporte deberá adjuntarse la siguiente información:

1. Plano de localización del sitio en estudio.

2. Plano de ubicación de sondeos.

3. Perfil estratigráfico, conteniendo la descripción de los suelos encontrados.

4. Tarjeta que identifica cada muestra obtenida conteniendo; Nombre del Proyecto, Localización de los Sondeos, Número de Sondeo,Número de Muestra, Profundidad de la Muestra, Descripción del Suelo,Color de la Muestra.

5. Simbología de los suelos más importantes:

Arcilla limo arena grava mat. Orgánica roca


11/64






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº2:

Determinación de la gravedad especifica de los suelos

(ASTM D-558; AASHTO T 93-86)


12/64



I. Introducción:

Se puede definir como Gravedad Específica de los Suelos, a la relación del pesoen el aire, de un volumen dado de partículas sólidas, al peso en el aire de unvolumen igual de agua destilada a una temperatura de 4º C.

El valor de la Gravedad Específica de un Suelo queda expresado por un valorabstracto; además de servir para fines de clasificación, interviene en la mayorparte de los cálculos de la Mecánica de Suelos.

La densidad de los suelos varía comúnmente entre los siguientes valores:

II. Objetivos:Objetivo General:

Determinar el peso promedio por unidad de volumen departículas sólidas que constituyen un suelo


Familiarización con el método general de obtención de lagravedad especificaHacer buen uso del equipo de laboratorio

Cenizas Volcánicas 2.20 a 2.50

Suelos Orgánicos 2.50 a 2.65Arenas y Gravas 2.65 a 2.67

Limos Inorgánicos 2.67 a 2.72Arcillas poco Plásticas 2.72 a 2.78

Arcillas medianamente plásticas y muy plásticas 2.78 a 2.84Arcillas Expansivas 2.84 a 2.88

Suelos con Abundante Hierro 3.00


13/64




Matraz aforado de cuello largo (frasco volumétrico), de 500 cc. decapacidad a temperatura de calibración de 20ºC

Agua Destilada Alcohol Dispositivo de succión neumática, capaz de producir el grado de vacío

(opcional) Dispositivo para calentar agua, con temperatura controlable Balanza de un centésimo de grado de aproximación y capacidad de 1Kg Horno a temperatura constante de 100 a 110º C Desecador Batidor Mecánico Termómetro con aproximación de 0.1º C, graduado hasta 50º C Cápsulas para evaporación

Pipeta ó cuenta-gotas (gotero) Embudo de vidrio de conducto largo


Para el cálculo de la gravedad específica se necesita el dato del peso del frascovolumétrico lleno con agua destilada hasta la marca de aforo, a la temperatura deensaye.

Este valor se toma por lo general de una curva en que están ploteados los pesosdel frasco más agua vs. la temperatura. Esta gráfica llamada curva decalibración, puede ser determinada experimentalmente o por medios teóricos.

Antes de realizar el ensaye es necesario hacer la limpieza y calibración al frascovolumétrico.

1. Procedimiento para la limpieza del frasco Preparar una “Mezcla Crómica”, disolviendo en caliente 60 grs., de

Dicromato de Potasio en 300 cc., de agua destilada; dejar enfriar la solucióny añadir 460 cc., de Ácido Sulfúrico comercial, de manera que escurra porlas paredes del recipiente en que se forma la solución

Con la mezcla crómica enjuagar el frasco para eliminar la grasa que puedatener adherida en su interior, enjuagar nuevamente con agua destilada yescurrir perfectamente bañando el interior con alcohol, para eliminar losresiduos de agua, finalmente vuelva a enjuagar el frasco con éter sulfúrico.Para facilitar la eliminación de los vapores del éter, es recomendablecolocar el frasco boca abajo durante 10 min


14/64



A falta de mezcla crómica puede lavarse el frasco con solución jabonosa,repitiendo lo expuesto en el inciso No. 2

2. Procedimiento para la calibración del frasco volumétrico

La calibración del Frasco Volumétrico debe efectuarse cada 18 meses y suprocedimiento práctico es el siguiente:

A. Procedimiento Práctico:

1. Determinar el peso del frasco volumétrico, seco y limpio con unaaproximación de 0.01gr. (Wf)

2. Llenar el frasco volumétrico con agua destilada a la temperaturaambiente hasta 0.5 cm., debajo de la marca de enrasé o marcade aforo y déjese reposar durante unos minutos

3. Medir la temperatura del agua contenida en el frasco, conaproximación de 0.1º C, colocando el bulbo del termómetro en elcentro del frasco volumétrico

4. Con una pipeta ó cuenta-gotas, completar el volumen del frascocon agua destilada de modo que la parte interior del meniscocoincida con la marca de aforo

5. Secar cuidadosamente el interior del cuello del frasco volumétricocon un papel absorbente, respetando el menisco

6. Pesar el frasco lleno con agua hasta la marca de aforo, conaproximación de 0.01gr. (Wfw)

7. Repetir las etapas del No. 3 al No. 6, a la misma temperaturaaproximadamente con que se trabajó la primera vez

8. Repetir las etapas del No. 2 al No. 7, en otros dos ambientes, unoa temperatura de 5 a 10º C mayor que el primer ensaye, y otro auna temperatura de 5 a 10º C menor que el primer ensaye


15/64



9. Representar en una gráfica los resultados de los pesos obtenidos(peso del frasco lleno de agua), en función de las respectivastemperaturas, teniendo como ordenadas el peso del frasco llenode agua (Wfw), y en las abscisas la temperatura

B. Procedimiento Teórico

Los puntos de la curva de calibración se pueden obtener por la sustitución dediferentes temperaturas en la siguiente ecuación:

Wfw = Wf + Vf (1 - T.E) (w - a)

Dónde:

Wfw = Peso del frasco + agua

Wf = Peso del frasco seco y limpio

Vf = Volumen calibrado del frasco a Tc.

T = T – Tc

T = Temperatura en grados centígrados a la cual se deseaWfw.

Tc = Temperatura de calibración del frasco = 20º C

E = Coeficiente término de expansión cúbica del Pyrex,igual a 0.1 x 10-4/OC.

w = Peso unitario del agua a temperatura de ensaye.

a = Peso unitario del aire a temperatura T y presiónatmosférica 0.001 gr/cm³.


16/64



3. Determinación de la gravedad específica

3.1. Procedimiento de Ensaye en Suelos no Cohesivos (Granulares) a. Pesar 80 gr., aproximadamente de suelo previamente secado al horno y enfriado

(Ws)

b. Pasar la muestra cuidadosamente a un frasco volumétrico seco y limpio,previamente calibrado, según se indicó en los incisos anteriores, llenar éste conagua destilada hasta la mitad del frasco

c. Eliminar el aire atrapado en la muestra por calentamiento del frasco durante 15min., o utilizando el método indicado por el profesor de la materia

d. Añadir con cuidado agua destilada hasta la marca de enrase, verificando que noquede aire atrapado en la muestra; si existiera aire atrapado en la muestra,elimínelo por el método utilizado en el paso anterior

o La presencia de materia orgánica puede producir el efecto de aire noremovido a causa de los gases que se forman en contacto con el agua. Lamateria orgánica podrá descubrirse por olor y por la formación de unapelícula oleaginosa en la superficie del agua

o Si ésta materia existe el método del vacío debe sustituirse por más efectivopara remover gases; éste método puede ser ebullición de la suspensión deun baño de Glicerina durante 30 min., añadiendo de cuando en cuandomás agua destilada para impedir la calcinación de la muestra, en todomomento el frasco volumétrico debe estar lleno hasta su mitad; tras esteperíodo déjese enfriar el frasco a la temperatura ambiente y aplíquese loescrito anteriormente en el acápite a

e. Desairada la suspensión añadir agua destilada hasta que el borde interior del

menisco coincida con la marca de aforo

f. Verificar si el menisco está bien enrasado, y que el frasco en su parte exterior estéseco y limpio; pesar el frasco más el agua más el suelo contenido en él (Wfws),con una aproximación de 0.1 gr


17/64



g. De inmediato determinar la temperatura de la suspensión con aproximación de0.01º C., introduciendo el bulbo de un termómetro hasta el centro del frascovolumétrico

h. Sacar el agua y el suelo del frasco sin perder nada y dejar limpio el frasco

i. Introducir la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de 110ºC

j. Sacar la muestra del horno, dejar enfriar y determinar su peso seco (Ws) conaproximación 0.1gr

k. Calcular la gravedad específica con la formula siguiente:

WfswWsWfw

WsGs

Dónde:

Ws = Peso seco del suelo

Wfsw = Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua.

Wfw = Peso del frasco + peso del agua (de la curva decalibración).

Gs = Gravedad específica de las partículas sólidas del suelo.


18/64



3.2. Procedimiento de Ensaye en Suelos Cohesivos

La muestra de suelo a ser ensayada, se criba por el tamiz No. 10; del material quepasa por el tamiz No. 10, se pesan aproximadamente 60 gr. de material seco

Agregar agua hasta obtener una consistencia pastosa

Colocar la pasta dentro del frasco volumétrico, calibrado

Extraer el aire atrapado como se hizo en los pasos del No. 3 al No. 6, delprocedimiento para suelos no cohesivos

Pesar el frasco más agua, más suelo, (Wsw)

Sacar el agua y el suelo del frasco sin perder nada y dejar limpio el frasco

Introducir la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de 110ºC

Sacar la muestra del horno, déjela enfriar y determinar su peso seco (Ws) conaproximación 0.1gr

Calcular la gravedad específica con la formula siguiente:

WfswWsWfw

WsGs

Dónde:

Ws = Peso seco del suelo

Wfsw = Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua

Wfw = Peso del frasco + peso del agua (de la curva decalibración)

Gs = Gravedad específica de las partículas sólidas del suelo


19/64






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº3:

Determinación de las relaciones volumétricas de lossuelos

I. Introducción:


20/64



La determinación de las relaciones volumétricas de los suelos sonimportantísimas, para el manejo compresible de las propiedades mecánicas de lossuelos y un completo dominio de su significado y sentido físico; es imprescindiblepara poder expresar en forma asequible los datos y conclusiones de la Mecánicade Suelos. Su determinación es, en principio muy sencilla pero se experimenta

considerable dificultad cuando se refiere absoluta exactitud, es necesario unestudio cuidadoso de todos los aspectos y observaciones.

Se entiende por Relaciones Volumétricas, las relaciones de volúmenes como:

Relación de Vacío “e”. Se llama Relación de Vacíos, Oquedad o Índice de poros ala relación entre el volumen de los vacíos y el de los sólidos de un suelo

e = VvVs

La cual puede variar de cero hasta infinito, en la práctica no suele hallarse valoresmenores de 0.25 (arenas muy compactas con finos) ni mayores de 15, en caso dearcillas comprensibles.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar el valor numérico de las relaciones de volúmenes enbase a los datos de las dos pruebas anteriores (humedad y

gravedad específica)


Hacer buen uso del equipo de laboratorio


21/64




Balanza de 0.01 gr. de aproximación Parafina Taras

Hornos Cocina Cesta de alambre para balanza hidrostática Cápsula de vidrio Plaquitas enrazadoras


Existen diferentes métodos para determinar en el Laboratorio lasrelaciones de volúmenes.

4.1. Método A

Por moldeo de un volumen conocido de una muestra inalterada

1. Moldear un espécimen de forma y dimensiones conocidasya sea cilíndrica o rectangulares

2. Medir las dimensiones del espécimen y calcule el volumendel mismo (Vm)

3. Pesar en una balanza la muestra y anotar su peso (Wm)

4. De la parte central del espécimen se tomara una muestrapara determinación del contenido de humedad

5. Calcular el contenido de humedad (W)


22/64



6. Calcular la e; n; Ws; Sw con las formulas siguientes:

100 x wGs

S

100 x1

1Vm Gs

1

xe

e

en

Wse

W

WmWs

4.2. Método B.

Por medio de la Balanza Hidrostática

1. Tomar una muestra inalterada representativa del suelo amuestrear

2. Pesar la muestra y anotar su peso (Wm) = A

3. Recubrir la muestra con parafina hasta que quedecompletamente impermeable

4. Pesar la muestra con parafina y anótese su peso (B)

5. Introducir la muestra en la cesta y tomar el peso sumergidode la muestra más parafina ( C )

6. De la parte central del espécimen tomar una muestra paradeterminación del contenido de humedad

Dónde:

Ws = Peso de las partículas sólidas.

e = Relación de vacíos.

Wm = Peso de la muestra.

w = Peso específico del agua a temperatura de ensaye.

w = Contenido de humedad.

Vm = Volumen de la muestra.


23/64



7. Calcular las relaciones con las siguientes formulas.

100 x.

100 1

%

1 - Vm wGse

w1

Wm Ws

V"V´-Vm

Wm-B"

´

e

W GsSw

xe

en

Ws

ParafinaV

w

C BV

4.3. Método C

Por medio de un peso de Mercurio desplazado

1. Tomar una muestra inalterada de tamaño pequeño y determinesu peso Wm

2. Llenar de mercurio una cápsula de vidrio de forma y dimensiones

conocidas, con las plaquitas de vidrio enrasar el mercurio,anotando el peso del mercurio más la cápsula (L)

3. Introducir la muestra en la cápsula de vidrio que contiene elmercurio, y con las plaquitas de vidrio presionándola, remover elexceso de mercurio que es desplazado

Dónde:

V´ = Volumen de la muestra más parafina.

V” = Volumen de la parafina.

Vm = Volumen de la muestra.

B = Peso de la muestra más parafina.

C = Peso de la muestra más parafina sumergido.

Parafina = Peso específico de la parafina.

w = Peso específico del agua.


24/64



4. Retirar la muestra de la cápsula, anotando el nuevo peso de lacápsula más el mercurio (S).

5. Introducir la muestra en el horno y determine su peso seco (Ws)

100 e

xGsS

100 x1

%

1 - Vm xx

1

x

e

en

Ws

wGse

w

WmWs

mercurio

S LVm

Dónde:

L = Peso del mercurio más la cápsula de vidrio.

S = Peso del mercurio más la cápsula después deretirar la muestra.

mercurio = Peso específico del mercurio.


25/64






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº4:

Determinación del análisis granulométrico de los suelos(método mecánico)

ASTM D-422; AASHT0 T 27-88


26/64



I. Introducción:

La variedad en el tamaño de las partículas de suelos, casi es ilimitada; pordefinición, los granos mayores son los que se pueden mover con la mano,mientras que los más finos son tan pequeños que no se pueden apreciar con un

microscopio corriente.

La manera de hacer esta determinación es por medio de tamices de aberturacuadrada. El procedimiento de ejecución del ensaye es simple y consiste en tomaruna muestra de suelo de peso conocido, colocarlo en el juego de tamicesordenados de mayor a menor abertura, pesando los retenidos parciales de sueloen cada tamiz. Esta separación física de la muestra en dos o más fracciones quecontiene cada una de las partículas de un solo tamaño, es lo que se conoce como“Fraccionamiento”.

La determinación del peso de cada fracción que contiene partículas de un solotamaño es llamado “Análisis Mecánico”. Este es uno de los análisis de suelo másantiguo y común, brindando la información básica por revelar la uniformidad ograduación de un material dentro de rangos establecidos, y para la clasificaciónpor textura de un suelo.

.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar experimentalmente la distribución cuantitativa deltamaño de las partículas de un suelo


Analizar su graduación en base a los coeficientes de uniformidad(Cu) y Curvatura (Cc)Hacer buen uso del equipo de laboratorio


27/64




Juego de tamices 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½“, 1”, ¾“, ½“, 3/8”, No. 4, No.

10, No. 40, No.200, tapa y fondo Balanza de 0.1gr. de sensibilidad Mortero con su pisón Horno con temperatura constante de 100 – 110º C Taras Cuarteador

IV. Procedimiento:

1. Método Análisis Mecánico

1.1. Material mayor que el tamiz No. 4

El material retenido en el tamiz No. 4, se pasa a través de los tamices, 3”, 2½”, 2”, 1½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, No. 4 y fondo, realizando movimientoshorizontales y verticales

Pesar las fracciones retenidas en cada tamiz y anotarlas en el registrocorrespondiente

1.2. Material menor que el tamiz No. 4

Poner a secar la muestra en el horno a una temperatura de 105 a 110º C por unperíodo de tiempo de 12 a 24 horas

Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente y pesar la cantidad requerida pararealizar el ensaye

Si el suelo es arenoso se utilizar aproximadamente 200grs Si el suelo es arcilloso se utilizar aproximadamente 150grs

Disgregar los grumos (terrones), del material con un pisón de madera para evitarel rompimiento de los gramos

Colocar la muestra en una tara, agregándole agua y dejarla remojar hasta que sepuedan deshacer completamente los grumos


28/64



Vaciar el contenido de la tara sobre el tamiz No. 200, con cuidado y con la ayudade agua, lavar lo mejor posible el suelo para que todos los finos pasen por eltamiz. El material que pasa a través del tamiz No. 200, se analizará por otrosmétodos en caso sea necesario

El material retenido en el tamiz No. 200 después de lavado, se colocara enuna tara, lavando el tamiz con agua

Secar el contenido de la tara en el horno a una temperatura de 100 – 110ºC por 24 horas

Con el material seco en el paso anterior, se colocara el juego de tamices enorden progresivo, No. 4, No. 10, No. 40, No. 200 y al final el fondo,vaciando el material previamente pesado

Agitar el juego de tamices horizontalmente con movimientos de rotación yverticalmente con golpes secos de vez en cuando. El tiempo de agitacióndepende de la cantidad de finos de la muestra, pero por lo general no debeser menor de 15 minutos

Inmediatamente realizado el paso anterior pesar las fracciones retenidas encada tamiz, y anotarlas en el registro correspondiente

V. Análisis y presentación de datosEn el análisis por tamices se obtienen los resultados de pesos parciales retenido en cadauno de ellos

1. Calcular los porcentajes retenidos parciales, los porcentajes acumulativos, losporcentajes que pasan por cada tamiz

2. Presentar resultados en forma gráfica que tabular La presentación gráfica se efectúa por medio de la curva granulométrica,

que es la curva de los porcentajes que pasa por cada tamiz, esta curva segráfica en papel semilogaritmico. En las ordenadas (escala natural del

papel) se anotan los porcentajes que pasa y en las abscisas (escalalogarítmica del papel) se anotan los diámetros de los tamices enmilímetros.


29/64



Tamaño de las aberturas de los tamices normalizados

TAMIZ ABERTURA (mm)

3” 76.2

2 ½” 63.52” 50.8

1 ½” 38.11” 25.4¾ “ 19.1½ “ 12.7

3/8 “ 9.52¼ “ 6.35

No. 4 4.76No. 10 2.00

No. 40 0.420No. 200 0.075

3. A partir de la curva granulométrica, deducir en primera instancia el tipo desuelo principal y los componentes eventuales

4. Encontrar el diámetro efectivo de los granos (D10); que es el tamañocorrespondiente al 10% en la curva granulométrica y se designa como D10.

Otros tamaños definidos estadísticamente que son útiles incluyen D60; D30.

5. La uniformidad del suelo se puede definir estadísticamente de varias maneras, uníndice antiguo pero útil, es el coeficiente de Uniformidad Cu que se define.

10

60

D

DCu

6. Para clasificación de suelos es útil definir un dato complementario de uniformidad

como es el coeficiente de curvatura (Cc) definido como:

D10 x60

)30( 2

D

DCc

Los suelos bien graduados; CC entre 1 y 3.

- Las Gravas bien graduadas tienen Cu

> 4

- Las Arenas bien graduadas tienen Cu

> 6


30/64



Análisis Granulométrico

Nombre del proyecto: _________________________________________________

Localización: __________________________________________________________

Sondeo No.:___________________ Muestra No.___________________________Profundidad (m):________________ Fecha: ______________________________

TAMIZ NO.PESO RETENIDO

PARCIAL ENGRAMOS

% RETENIDOPARCIAL

% RETENIDOACUMULATIVO

% QUE PASAPOR

EL TAMIZ1 ½1”

¾ “ ½ “ 3/8 “ No. 4

PASA No. 4

SUMA

ANÁLISIS GRANULOMETRICO DEL MATERIAL QUE PASAEL TAMIZ NO. 4 (LAVADO)

TAMIZ NO.PESO RETENIDO

PARCIAL EN GRS.% RETENIDO

PARCIAL% RETENIDO

ACUMULATIVO

% QUE PASAPOR

EL TAMIZ1040

200PASA 200

SUMA

Lavado por No. 200

Ensaye no.:_____________ Ensaye No.: ________________________

Peso seco: _____________ Peso seco: ________________________

Peso seco lavado: ______________ Peso seco lavado: __________________

Diferencia: ____________________ Diferencia: _____________________

Pasa No. 200: ________________ Pasa No. 200: ___________________


31/64






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº6:

Determinación de los límites de consistencia o deatterberg de los suelos

ASTM D 4318, AASHTO T 89-90 y T 90-87


32/64



I. Introducción:

Las propiedades de un suelo formado por partículas finamente divididas, comouna arcilla no estructurada dependen en gran parte de la humedad. El agua formauna película alrededor de los granos y su espesor puede ser determinante del

comportamiento diferente del material. Cuando el contenido de agua es muyelevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistenciaestática al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia hastaalcanzar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable; si elsecado continua, el suelo llega a adquirir las características de un sólido pudiendoresistir esfuerzos de compresión y tensión considerable.

Arbitrariamente Atterberg marcó las fronteras de los cuatro estados en que puedenpresentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los límitessiguientes: Líquido (L.L), Plástico (L.P.), y de contracción (L.C.) y mediante ellos sepuede dar una idea del tipo de suelo en estudio.

El límite líquido es la frontera entre el estado líquido y el plástico; el límite plástico es lafrontera entre el estado plástico y el semi-sólido y el límite de contracción separa el estadosemi-sólido del sólido. A estos límites se les llama límites de consistencia.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar experimentalmente los diferentes límites de

consistencia de un suelo Objetivos Específicos:Introducir al estudiante al procedimiento de la determinación delos límites; líquidos, plásticos y de contracción de una muestrade sueloDeterminar mediante fórmulas los diferentes índices deconsistencia de un sueloHacer buen uso del equipo de laboratorio


33/64




Aparato de Arturo Casagrande, incluyendo la solera plana y el ranuradortrapezoidal

Espátulas flexibles

Cápsula de porcelana Tamiz No. 40 Atomizador Balanza con sensibilidad de

0.01gr

Horno con temperaturaconstante de 100 a 110º C

Taras con su tapa Vidrio esmerilado o papel

absorbente Cápsula metálica cilíndrica para

límites de contracción

Cápsula de vidrio de dimensiones conocidas 2 Plaquitas enrrasadoras Mercurio (azogue vivo)


4.1. Determinación del Límite Líquido (LL) Los ensayes de consistencia se hacen solamente con la fracción de suelo que pasa por eltamiz No. 40.

1. Después de secar la muestra de suelo, cribar a través del tamiz No. 40 desechando elque quede retenido

2. Antes de utilizar la “Copa de Casagrande”, debe ser ajustada (calibrada), para que lacopa tenga una altura de caída de 1 cm., exactamente

3. Del material que pasó por el tamiz No. 40 tomar aproximadamente unos 100 gramos,

colocarlo en una cápsula de porcelana y con una espátula se hace una mezclapastosa, homogénea y de consistencia suave agregándole una pequeña cantidad deagua durante el mezclado

4. Parte de esta mezcla colocarla con la espátula en la copa de Casagrande formandouna torta alisada de un espesor de un (1) cm., en la parte de máxima profundidad.Una altura menor aumenta el valor del límite líquido


34/64



5. El suelo colocado en la “Copa de Casagrande”, dividirlo en la parte media en dosporciones utilizando para ello un ranurador, de manera que permanezca perpendiculara la superficie inferior a la copa

Para suelos arcillosos con poco o ningún contenido de arena hágase la ranura con unsolo movimiento suave y continúo

6. Después de asegurarse de que la copa y la base están limpias y secas, dar vuelta a lamanija del “Aparato de Casagrande”, uniformemente a razón de 2 golpes por segundo,contando el número de golpes requeridos hasta que se cierre el fondo de la ranura enuna distancia de 1 cm. Si la ranura se cierra antes de los 10 golpes, sacar el materialse vuelve a mezclar y se repiten los pasos 4, 5 y 6

7. Después que el suelo se ha unido en la parte inferior de la ranura, tomaraproximadamente unos 10 gramos del suelo; anotar el peso húmedo, el No. de golpesobtenidos y determinar el peso seco

8. Repetir los pasos 2, 4, 5, 6 y 7; con el propósito de obtener puntos menores de 25golpes y mayores de 25 golpes

9. Determinar el porcentaje de humedad correspondiente a cada número de golpes yconstruirla la curva de fluidez en papel semi-logarítmico

10. El límite líquido define cuando el contenido de agua en la curva de fluidez correspondaa 25 golpes.


35/64



4.2. Determinación del Limite Plástico (LP)

1. Tomar aproximadamente la mitad de la muestra que se usó en límite líquido,procurando que tenga una humedad uniforme cercana a la humedad optima,

amasarlo con la mano y rodarlo sobre una superficie limpia y lisa, como una hojade papel o un vidrio hasta formar un cilindro de 3 mm, de diámetro y de 15 a 20 cmde largo

2. Amasar la tira y volver a rodar, repitiendo la operación tantas veces como senecesite para reducir, gradualmente, la humedad por evaporación, hasta que elcilindro se empiece a endurece

3. El límite plástico se alcanza cuando el cilindro se agrieta al ser reducido a 3mm dediámetro

4. Inmediatamente dividir en proporciones y poner los pedazos en dos taras5. Pesar en la balanza de 0.01 gr., y registrar su peso6. Introducir la muestra en el horno por un período aproximado de 24 horas y

determinar el peso seco7. Con los datos anteriores calcular el contenido de agua en porcentaje. Si la

diferencia de los dos % no es mayor que 2% se promedian y en caso contrario serepite el ensaye

8. El promedio es el valor en porcentaje del Límite Plástico

4.3. Determinación del Límite de Contracción (LC)

1. Tomar 30 grs., del material que pase la malla No. 40 y añadir agua hastaformar una mezcla pastosa cuya consistencia sea aproximadamente la

misma que la que tiene el suelo cuando su contenido de humedad es igualal límite líquido

2. Llenar la cápsula metálica con la muestra pastosa en tres capas aplicándole20 golpes por capa

3. Una vez llena la cápsula metálica, alisar la superficie quitando el materialsobrante con ayuda de una espátula

4. Pesar la cápsula metálica con la masa pastosa y anotar su peso

5. Depositar la cápsula metálica con la masa pastosa en el horno a unatemperatura de 100 a 110º C

6. Sacar del horno la cápsula con la muestra seca y estando a temperaturaambiente, pesar y registrar dicho peso (Ws)

7. Determinar el volumen de la cápsula metálica, llenándolo de mercuriolíquido y nivelando su superficie con las plaquitas enrazadoras; vaciar el


36/64



mercurio contenido en la cápsula metálica en una probeta graduada yanotar dicho volumen. (V1)

8. Determinar el volumen de la muestra seca (V2), de la manera siguiente:

Llenar la cápsula de vidrio con mercurio líquido y enrasar con ayuda de lasplaquitas enrazadoras

Introducir la muestra seca cuidadosamente evitando las burbujas de aire enel vaso lleno de mercurio, presionándole con las plaquitas enrazadoras. Alintroducir la muestra seca, se desalojará una cantidad de mercurio igual alvolumen de la muestra (V2)

9. Calcular el límite de contracción por la fórmula.

100 Ws

)( 21 x

wV V WsWm

Lc

Dónde:

Lc = Límite de Contracción

Wm = Peso de la muestra húmeda.

Ws = Peso de la muestra seca.

V1 = Volumen de la muestra húmeda

V2 = Volumen de la muestra seca

w = Peso específico del agua a temperatura de ensaye.

El límite de contracción es muy útil para evaluar el comportamiento de cortes yterraplenes principalmente en el posible surgimiento de grietas.

Suelos con L.C menor a 5%; suelos buenos.

Suelos con L.C. entre 5% y 10%; suelos regulares.

Suelos con L.C. entre 10% y 15%; suelos pobres.

Suelos con L.C. mayor 15%; suelos muy pobres


37/64



V. Formatos para recopilar información:

Datos de la determinación del límite líquido Proyecto: Dueño:

Sondeo No. Muestra No. Ubicación:Ensaye No. 1 2 3 4 5Tara No.No. de GolpesPeso de TaraPeso Muestra Humedad + Tara(grs)Peso Muestra Seca + Tara (grs)Peso de AguaPeso de Muestra Seca

Porcentaje de Humedad


38/64






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº6:

Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor

estándar”

ASTM D 698-91

AASHTO T 99-90


39/64



I. Introducción:

Se denomina compactación de suelos al proceso mecánico por el cualse busca mejorar las características de resistencia, compresibilidad yesfuerzo deformación de los mismos. Este proceso implica una

reducción más o menos rápida de los vacíos, como consecuencia dela cual en el suelo ocurren cambios de volúmenes de importancia,fundamentalmente ligados a pérdida de volumen de aire.

La compactación está relacionada con la densidad máxima o pesovolumétrico seco máximo del suelo que para producirse es necesarioque la masa del suelo tenga una humedad determinada que se conocecomo humedad óptima.

La importancia de la compactación es obtener un suelo de tal maneraestructurado que posea y mantenga un comportamiento mecánicoadecuado a través de toda la vida útil de la obra.

Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenosartificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques, terraplenespara caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc. Algunas vecesse hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso decimentaciones sobre arena suelta.

.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar el peso volumétrico seco máximo (dmáx) que puedaalcanzar un material


Determinar la humedad óptima (Wópt.) a que deberá hacerse lacompactaciónHacer buen uso del equipo de Laboratorio


40/64



III. Material y Equipo: Molde de compactación. Constituido por un cilindro metálico de 4” de

diámetro interior por 4 ½ de altura y una extensión de 2 ½ “ de altura y de 4” de diámetro interior

Pisón metálico (martillo proctor) de 5.5 lbs. de peso (2.5 Kgs.) de 5 cm (2”)

de diámetro Guía metálica de forma tubular de 35 cm de largo aproximadamente Regla metálica con arista cortante de 25 cm de largo Balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad Balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad Horno que mantenga una temperatura constante entre 100 – 110º C Charolas metálicas Probetas graduadas de 500 cm3 Extractor de muestras Tara para determinar humedad


Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y quesegún el método a usarse puede ser de 3, 7, 5 y 12 kilogramos.

1. De la muestra ya preparada esparcir agua en cantidad tal que la humedadresulte un poco menor del 10% y si el material es arenoso es convenienteponerle una humedad menor

2. Revolver completamente el material tratando que el agua agregada se distribuyauniformemente

3. Pesar el molde cilíndrico y anotar su peso4. La muestra preparada, colocarla en el molde cilíndrico en tres (3) capas,

llenándola en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cadacapa de la forma siguiente:

Se coloca el pistón de compactar con su guía, dentro del molde; seeleva el pistón hasta que alcance la parte superior y se sueltapermitiendo que tenga una caída libre de 30 cms., se cambia deposición la guía, se levanta y se deja caer nuevamente el pistón. Serepite el procedimiento cambiando de lugar la guía de manera quecon 25 golpes se cubra la superficie. Esta operación decompactación se repite en las tres capas del material.

5. Al terminar la compactación de las tres capas, quitar la extensión y con la reglametálica enrazar la muestra al nivel superior del cilindro

6. Limpiar exteriormente el cilindro y pesar con la muestra compactada anotando supeso. (Peso del material + cilindro)

7. Con ayuda del extractor de muestra sacar el material del molde y de la partecentral del espécimen tomar aproximadamente 100 gr., y pesar en la balanza de0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso húmedo)


41/64



8. Depositar el material en el horno a una temperatura de 100 a 110º C por unperíodo de 24 horas, transcurrido este período determinar el peso seco delmaterial

9. El material sacado del cilindro, desmenuzarlo y agregarle agua hasta obtener uncontenido de humedad del 4 al 8% mayor al anterior

10. Repetir los pasos del 2 al 9 hasta obtener un número de resultados que permitan

trazar una curva cuya cúspide corresponderá a la máxima densidad para unahumedad óptima

11. El cálculo se realiza de la siguiente manera:

W

hd

Vc

WeWme

Vc

Wmh

1

Dónde:

h = Peso volumétrico húmedo

d = Peso volumétrico seco

Wm = Peso de la muestra compactada

We = Peso del molde cilíndrico

Vc = Volumen del cilindro

W = Contenido de humedad al tanto por uno

Wme = Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

También se puede calcular el peso volumétrico de la curva de Saturación ( dz)

1 WSs

Ssdz

Dónde:

dz = Peso volumétrico del suelo saturado

Ss = Peso específico de los sólidosw = Peso específico del agua


42/64




ENSAYE NO. 1 2 3 4 5Volumen del cilindro

Peso del molde cilíndrico

Peso del material + moldecilíndricoPeso del material

Tara No.Peso Tara

Peso Seco + TaraPeso Húmedo + Tara

% de HumedadPeso Volumétrico Húmedo ( h)

Peso Volumétrico Seco ( d)Peso Volumétrico Saturado (

dz)

Con los datos de pesos volumétricos seco en las ordenadas y contenidos dehumedad en las abscisas, se gráfica la curva de compactación y de ahí se obtieneel peso volumétrico máximo (dmáx) y la humedad óptima los cuales correspondenal punto más alto de la curva de compactación.

Estos valores máximos y óptimos son los que se reproducirán en el campo al compactarun terraplén.


43/64



Ensayo de Compactación

OBRA: ________________________________ PROCEDENCIA_______________________

MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIÓN _____________________________

FECHA: ___________________________________________________________________

Datos para la Curva de Compactación

Humedad Real de Compactación

(%)

Densidad Seca(Kg/m3)

Humedad de Saturación (%)

Relación de Vacíos

Densidad de Saturación(Kg/m3)

GS: __________ WL: __________ WP: __________ IP: __________

CLASIF. : ______________


44/64



DENSIDAD MAXIMA SECA ____________ Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________

H U M E D A D ( O O )


45/64






Mecánica de Suelos

Laboratorio Nº7:

Ensaye de compactación de suelos “Método Proctor

Modificado”

ASTM D 1557-91AASHTO T180-90


46/64



I. Introducción:

Cuando el trabajo de compactación va progresando en el campo, esconveniente saber si el peso volumétrico especificado se estálogrando o no. Esto se conoce como control de compactación decampo. Esta verificación se logra con varios procedimientosestándares, nosotros utilizaremos el método más comúnmente usado,“EL METODO DEL CONO DE ARENA”.

Básicamente el método consiste en determinar el peso del suelohúmedo de una pequeña excavación de forma irregular (hueco) hechosobre la superficie del suelo.

El método del cono de arena representa una forma indirecta de

obtener el volumen del agujero. La arena utilizada (a menudo arena deOtawa) es generalmente material que pasa el tamiz No. 20 y esta seencuentra retenida por el tamiz No. 30 . Aunque el material menor queel tamiz No. 30 y mayor que el tamiz No. 40 o el material menor queel tamiz No. 30 y mayor que el tamiz No. 50 puede también utilizarse,generalmente es deseable tener una arena uniforme o “de un solotamaño” para evitar problemas de segregación (un volumen de arenafina puede pesar más que un volumen de arena gruesa, pero unvolumen de la mezcla puede pesar aún mas) de forma que en lasmismas condiciones de vaciado puedan lograrse la misma estructuradel suelo y duplicación requerida.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar la densidad y peso unitario en una superficie de unsuelo compactado por medios mecánicos


Determinar la densidad del suelo en el sitioHacer buen uso del equipo de Laboratorio


47/64




Densímetro o cono metálico

Placa base metálica con un círculo hueco

Recipiente de plástico o metal de 4000 cm³ de capacidadaproximadamente.

Dos bolsas conteniendo arena calibrada (20±30) seca, una con peso de2.00 kg y la otra con peso de 4.00kg

Cincel de acero liso de 5/8” de diámetro y una altura de 25 cm de longitudaproximadamente.

Cuchara

Brocha de 4”

Mazo de dos libras y media de peso

Taras para el contenido de humedad

Balanza con precisión de 0.1 gramo y capacidad de 2.0 kg

Balanza con precisión de 1.0 gramo y capacidad de 25 kg

Horno con temperatura constantes de 110±5ªC Pala y barra ( si fuese necesario)


48/64




4.1. Preparación del material:

Trabajo de laboratorio:

1. Calibrar la arena a utilizar, cribándola por los tamices No. 20 y No. 30 desechandolo que retenga el tamiz No. 20 y lo que pase el tamiz No. 30

2. Determinar el peso volumétrico seco suelto de la arena calibrada3. Pesar la arena y obtener dos pesos de arena (para cada ensaye) de 2.0Kg y

4.0kg. Depositar la arena en bolsas e identificar estas

Trabajo de campo:

1. Limpiar con la brocha todo el suelo suelto del área donde se realizará el ensaye. 2. Colocar la placa base. Esta no debe de moverse hasta que se termine el ensaye.

Factor de calibración:

1. Colocar el cono sobre la placa base (el hueco de la placa base debe de coincidircon el cono). Verificar que la válvula de pase este cerrada

2. Verter sobre el cono superior el contenido de la bolsa con arena (peso 2.0kg). Anotar la identificación de la bolsa

3. Abrir válvula de pase y dejar caer la arena hacia el cono inferior y el suelo. Cuandola arena deje de verter, cierre la válvula

4. La arena que quedó (sobrante) en el cono superior depositarla en la bolsa quecontenía los 2.0 k de arena.

Excavación:

Retire el densímetro (cono) de la placa base y comience a excavar sobre el suelo conayuda del mazo y el cincel hasta una profundidad de 10 a 15 centímetros, comose lo indica el Instructor de la clase.

1. Deposite el suelo extraído en el recipientevolumétrico, colocándole la tapa para evitarperder la humedad natural del suelo. Anotela identificación del recipiente

2. Colocar el cono sobre la placa base (comose indicó en el paso No. 6)

3. Verter el contenido de arena de 4.0 kg depeso sobre la parte superior del cono

4. Abrir la válvula de pase y dejar que la arenafluya hacia la parte inferior del cono y el hueco (excavación) hasta llenar estos


49/64



5. Cuando la arena deje de fluir, cerrar la válvula y la arena sobrante en el partesuperior del cono depositarla en la bolsa que contenía los cuatro kilogramos dearena

6. Retirar de la excavación la arena usada y depositarla en un balde, esta arena selavar y se vuelve a cribar para usarse en otro ensaye

Laboratorio:

1. Determinar el peso húmedo del suelo excavado en la balanza de 1.0 de precisióny anotar su peso

2. Tomar una pequeña muestra representativa del suelo excavado y determinar elpeso húmedo (para determinarle su contenido de humedad), depositarla en unatara anote su identificación

3. Depositar la tara con la muestra húmeda en el horno, dejarla por veinticuatroshoras a una temperatura de 110±5 ºC. hasta obtener peso constante (peso seco)

4. Pesar las arenas sobrantes, en el factor de calibración y en la excavación y anotar

sus pesos


50/64



V. Formatos para recopilar información

Proyecto:Ubicación:Localización

Espesor de la capa (cm): Profundidad(m):Ensaye No.: Material:

FACTOR DE CALIBRACION Bolsa con arena No.:Peso de arena empleada (kg): 2.0Peso de arena sobrante (kg):Peso de arena usada (kg):Peso volumétrico seco suelto de arena calibrada (kg/m³)Volumen de calibración o V1 (m³) :

EXCAVACIÓN Recipiente No.

Peso del material húmedo (kg):Bolsa de arena No.Peso de arena empleada (kg): 4.0Peso de arena sobrante (kg)Peso de arena usada (kg)Peso volumétrico seco suelto de arena calibrada (kg/m³)Volumen total ó V2 (m³):Volumen de excavación (m³):Peso volumétrico húmedo in situ (kg/m³):

CONTENIDO DE HUMEDAD Tara No.:Peso de tara (gramos):Peso de tara + suelo húmedo (gramos):Peso de tara + suelo seco (gramos):Peso de agua (gramos)Peso de suelo seco (gramos):Porcentaje de Humedad (%):

CONTROL DE COMPACTACIONPeso volumétrico seco in situ (kg/m³):Peso volumétrico seco máximo (kg/m³):Porcentaje de compactación (%):

Calculos necesarios:1. Calcule el volumen de calibración (V1) en m³.2. Calcule el volumen total (V2) en m³.3. Calcule el volumen de excavación (Vexc.). en m³4. Calcule el peso volumétrico húmedo del sitio en kg/m³5. Calcule el peso volumétrico seco del sitio en kg/m³6. Calcule el porcentaje de compactación (% compac.).


51/64






Materiales de Construcción

Laboratorio Nº8:

Ensaye de valor relativo soporte ó relación de soporte decalifornia (C.B.R.)

AASHTO T 193-63

ASTM D 1883-73


52/64



I. Introducción:

El ensaye de valor relativo soporte, se emplea en la caracterización dela resistencia del material de cimiento de una vía o de los diferentes

materiales que se emplearan en un pavimento, con vista adimensionar los espesores de los suelos que formarán parte delmismo empleando el método de diseño de pavimentos basado endicho ensayo.

El C.B.R. se determina como la relación en porcentaje entre la fuerzautilizada para la penetración de 0.25 cm (0.1 pulgada) con un vástagode 19.35 cm² (3 pulg↓²) de área con una velocidad de penetración de1.27 mm/minutos (0.05 pulg/min) y la fuerza ejercida en un materialpatrón (piedra triturada) para esa misma penetración.

El CBR se define para la penetración de 0.25 cm (0.1pulg.)disminuyendo generalmente el valor de la relación entre la fuerzaejercida por el vástago y la correspondiente fuerza patrón a medidaque la penetraciones aumentan, aunque en ocasionalmente lamagnitud de dicha relación es mayor para 0.50 cm. de penetración,caso en que se adopta el valor de CBR determinado para dichapenetración.

II. Objetivos:

Objetivo General:

Determinar experimentalmente el valor soporte de California`para diferentes muestras de suelos


Introducir a los estudiantes a un método para evaluar la calidad

relativa del suelo, para subrazante, subbase y base depavimentoHacer buen uso del equipo de laboratorio


53/64




Molde metálico cilíndrico de compactación de 15.24 cm de diámetro interior

y 17.78 cm de altura interior. Debe tener un collarín de extensión metálicade 5.08 cm de altura y una placa base metálica de 9.5 mm de espesor, conperforaciones de diámetro igual o menor a los 1.5 mm

Disco espaciador (fondo falso) de 15.1 cm de diámetro y 6.14 cm de altura

Martillo de compactación Proctor Estándar o Modificado

Aparato para medir la expansión con deformimetro de carátula conprecisión de 0.01 mm

Pesas para sobrecargas, una metálica anular y varia metálicas ranuradascon un peso de 2.27 kg cada una y 14.9 cm de diámetro, con unaperforación central de 50.4 cm de diámetro

Maquina C.B.R., equipada con pistón de penetración (diámetro de 4.953cm, con sección transversal de 19.4 cm²) y capaz de penetrar a unavelocidad de 1.27 mm/minutos y con anillo de carga de 50kN y undeformimetro de 0.02mm

Papel filtro circular

Horno con temperatura constante de 110±5ªC

Herramientas y accesorios, recipientes llenos de agua y tamices de ¾ y No.4


54/64




Preparación del material

1. Preparar aproximadamente 4.5 Kg. de suelo de grano fino menor que el tamiz N.4

ó 5.5 Kg. de material con partículas menores de 19mm (3/4”). Esta muestra debede estar seca y los terrones se deben de disgregar evitando reducir el tamañonatural de las partículas

2. Pesar el molde sin su base y la extensión o collarín3. Ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador en el molde y cubrirlo con

un disco de papel filtro4. Compactar el suelo de acuerdo con la norma ASTM D 698 ó D 1557 método B o

D, para el suelo utilizado de acuerdo con lo especificado por el instructor. Tomaruna muestra representativa para determinar el contenido de humedad

5. Quitar el collarín y enrasar la muestra suavemente hasta nivelarla, llenar consuelos finos los pequeños huecos que se hayan podido formar en la operación

anterior de nivelación de la muestra6. Retirar la base y el disco espaciador, pesar el molde con el suelo compactado y

determinar el peso unitario total del suelo. Nota este procedimiento es paradeterminar el CBR al 100% de compactación. Si se desease realizar a distintosporcentajes de compactación se utilizaran números de golpes de 56, 25 y 10 paracada muestra

Determinación de las propiedades expansivas del suelo.

1. Sobre la placa base perforada colocar un disco de papel filtro, se ajusta el moldecon el suelo compactado en forma invertida, de manera que el espacio formado

por el disco espaciador quede en la parte superior2. En la superficie libre de la muestra, colocar un disco de papel filtro y sobre este se

coloca la placa metálica perforada provista de un vástago regulable. Sobre estaplaca se colocan las sobre pesas cuyo número deberá ser especificado o de locontrario se usará sobrecarga mínima de 4.54 kg

3. Seguidamente colocar todo el conjunto dentro de un recipiente. Se monta eltrípode y se instala el deformímetro de manera que su punta quede tocando alvástago

4. Llenar de agua el recipiente de forma que el agua tenga acceso tanto a la partesuperior como a la parte inferior de la muestra y tomar la lectura inicial (Li) en el

deformímetro. Tomar lecturas a las 0, 24, 48, 72 y 96 horas de tiempo transcurrido5. Registrada la lectura final en el deformímetro (Lf ), retirar el trípode y se saca elmolde del agua, para dejarlo drenar durante quince minutos


55/64



Determinación de la resistencia a la penetración.

1. Llevar la muestra a la máquina de ensaye y colocar sobre ella una cantidad depesas para reproducir una sobrecarga igual a la que supuestamente ejercerá elmaterial de base y pavimento del camino proyectado

2. Colocar el pistón de penetración hasta que haga contacto con la muestra. Se leaplica una carga inicial de 4.5 kg. Después de aplicada la carga inicial se ajustanel deformímetro de carga y el deformímetro de penetración a cero

3. Se anotan las lecturas de carga a los siguientes niveles de penetración:

PENETRACIONESmm Pulgadas

Primera 1.27 0.05Segunda 2.54 0.10Tercera 3.81 0.15Cuarta 5.08 0.20Quinta 7.62 0.30Sexta 10.16 0.40

Séptima 12.70 0.50

A una velocidad constante de 1.27 mm/minuto

4. Finalmente se retira el total de la muestra de suelo del molde


Ensaye de Relación Soporte Proyecto. Trabajo No.

Localización del proyecto: Muestra No.

Descripción del suelo:

Energía de compactación: Peso del martillo; No. De capas: Numero de golpes:

Humedad de compactación: Diámetro del molde: Altura del suelo: Vol.:

Peso húmedo del suelo: Peso seco del suelo:

Peso volumétrico húmedo : Peso volumétrico seco :

Realizado por:


56/64



Ensayes de Expansión de los suelos

Datos de expansión

Hora yfecha de

inicio

Tiempotranscurrido

horas

Molde No.Sobre carga:



Lectura deldeformímetro

% deExp.


% deExp.


% deExp.

0

24

48

72

96

Ensayes de Penetración de cargaDatos de ensaye de carga del CBR

PenetraciónMolde No: ____

Sobrecarga: _____Molde No: ____

Sobrecarga: _____ Molde No: ____

Sobrecarga: _____

mm pulgLectura del

deformímetrode carga

CargaKg


de carga

CargaKg


de carga

CargaKg

1.27 0.052.54 0.103.81 0.15

5.08 0.207.62 0.3010.16 0.4012.70 0.50


57/64



VI. Cálculos y gráficos1. Calcular la densidad de la muestran compactada con la formula siguiente:

PV de la muestra (γm =

Vm

Wm M Wm donde Wm+M = Peso de la muestra más el

molde; Wm = Peso del molde vació, Vm= volumen interno del molde.

2. Calcular la expansión de la muestra como porcentaje de su altura inicial con lasiguiente expresión:

; Li = Lectura inicial; Lf = Lectura final para cada tiempo

transcurrido, H = altura inicial de la muestra de suelo

3. Calcule las cargas unitarias requeridas para cada penetración, relacionando lacarga entre el área del pistón de penetración

4. Calcule el CBR de los valores estándar de la siguiente manera:

Obs: Cuando se trata de trabajo de laboratorio para estudiantes, si el CBR a 5.08 mm esmayor que el correspondiente a una penetración de 2.5 mm, el ensaye no debe repetirse,pero ambos valores de CBR deben registrarse.

5. Obtenga la curva carga contra deformación, graficando en la ordenada las cargasde penetración en kg, y en la abscisa la penetración en milímetros. En algunoscasos la curva puede tomar inicialmente una forma cóncava hacia arriba, debidoprincipalmente a irregularidades en la superficie de la probeta. Si esto ocurriese elpunto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de lacurva y se traslada el origen al punto en que la tangente corta a la abscisa.


58/64



C A R G A E N

K I L O G R A M O S

PENETRACION EN MILIMETROS

ENSAYE DE VALOR RELATIVO SOPORTE

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.09.0 10.0 11.0 12.0 13.00.0


59/64






Materiales de Construcción

Laboratorio Nº9:

Ensaye de penetración normal (Standard Penetration test)

ASTM D – 1586)


60/64



I. Introducción:

En esta práctica se desarrollará el método comúnmente utilizado en el proceso deexploración de obras verticales, el cual se denomina Ensaye de PenetraciónNormal (SPT), mediante el cual se obtiene el número de golpes por pie depenetración (N), con lo cual se puede determinar la capacidad de carga admisibledel suelo a distintas profundidades.

El método permite obtener muestras alteradas en forma continua, las cuales setrasladan al laboratorio para efectuarle los ensayes básicos de clasificación, con locual se puede definir la secuencia estratigráfica del sitio en estudio.

La capacidad de carga admisible puede calcularse a partir de “N”, utilizandocualquiera de las teorías plenamente estudiadas o bien por formulas empíricas,también para efectuar el cálculo se debe considerar el tipo de suelo encontrado en

la exploración.

Además de la capacidad de carga admisible (presión admisible del suelo), lainformación de campo, los resultados de laboratorio y los cálculos que se realizan,nos permiten definir el tipo de cimentación y el nivel de desplante de lacimentación.

II. Objetivos:

Objetivo General:Determinar los parámetros del suelo, necesarios para diseñar lacimentación de las construcciones verticales


Desarrollar en el campo el método exploratorioHacer buen uso del equipo de laboratorio


61/64




Trípode

Pateca (polea)

Motor de 5 HP

Cuerda de cabuya, tratada con aceite, de 1 pulgada aproximadamente dediámetro

Martinete de 140 Libras de peso

Guía de acero, con sus arandelas

Barrenos de acero de 5 pies y 3 pies de longitud, respectivamente

Muestreador (cuchara partida de Terzaghi)

Cajón de Madera, con divisiones y separadores para las muestras

Barra

Pala

Llaves Stilson Bolsas plásticas, de 3 lbs


Definido el sitio en estudio se procede a la instalación del equipo de perforación,de la siguiente manera:

1. Izar la torre (trípode), de la perforadora, de tal manera que quede firme yestable. Antes de izar la torre, se deberá colocar la polea en la parte superior

del trípode, y colocar la cuerda de cabuya2. En la pata del trípode de mayor diámetro (palo mayor), colocar el motor y sefija a través de mordazas

3. Uno de los extremos de la cuerda, se anuda en la horquilla del martinete, y elotro extremo se enrolla en el tambor del motor

4. Levantar el mazo junto con la guía y enroscar el muestreador (cuchara partida),se baja lentamente, hasta que el extremo libre del muestreador, rozarligeramente la superficie del terreno

5. Dejar caer libremente (caída libre), el martinete con una altura de 75 cm6. Repetir el paso N°6, hasta obtener el número de golpes para que el

muestreador penetre 1 ½ pies. Registrar el Nº de golpes por cada medio pie de

penetración7. Extraer el muestreador del suelo, desenroscar los extremos, se clasifica y semuestrea el suelo perforado

8. Repetir los pasos Nº 6 y Nº 7, hasta completar la profundidad proyectada


62/64



V. Presentación de resultados

En el informe de laboratorio se reflejará la información siguiente:

Elaboración del grafico de prospección (grafico de penetración); En

el cual se representara de forma gráfica, considerando laprofundidad explorada en el eje de las ordenadas contra N(N=número de golpes por pié de penetración) en el eje de lasabscisas. Para efectuar esta actividad se hará uso de formatoadjunto a esta guía

Elaboración de un plano de localización del sitio en estudio Elaboración de plano de ubicación de sondeos Elaboración de perfil estratigráfico, conteniendo la descripción de

los suelos encontrados, su nomenclatura y su simbología

Simbología de los suelos más importantes;

Arcilla limo arena grava mat. Orgánica roca

Calcule la consistencia de las arcillas utilizando el número degolpes (N), con la tabla siguiente:

Numero degolpes(N)por pie depenetración ensaye

SPT

ConsistenciaResistencia a la

compresión simple, qu (KN/m²)

0 – 2 Muy blanda 0 – 252 – 5 Blanda 25 – 505 – 10 Rigidez media 50 – 100

10 – 20 Firme 100 – 20020 – 30 Muy firme 200 – 400

> 30 Dura > 400


63/64



Calcule la compacidad relativa (aproximada) de las arenasutilizando número de golpes (N), con la tabla siguiente:

Numero degolpes(N)por pie depenetración ensaye

SPT

Compacidad relativaaproximada (Cr)

(%)

Descripción de depósitosde suelos

0 – 5 0 – 5 Muy suelto5 – 10 5 – 30 Suelto

10 – 30 30 – 60 Medio30 – 50 60 - 95 Denso

Proyecto: ____________________________________________________________________

Localización: __________________________________________________ Sondeo N°: _______

Elevación : __________________________________ Fecha de Inicio: ____________

Nivel Freático: __________________________________ Fecha de Finalización: ____________

Profundidad(pies)

MuestraN°

Clasificación de Campo N° de Golpes Recobro(pulg)

1 2 3 N

0.0 – 1.5 1

1.5 – 3.0 2

3.0 – 4.5 3

4.5 – 6.0 4

6.0 – 7.5 5

7.5 – 9.0 6

9.0 – 10.5 7

10.5 – 12.0 8

12.0 – 13.5 9

13.5 – 15.0 10

15.0 – 16.5 11

16.5 – 18.0 12


64/64


ANEXOS

I. Rúbrica para evaluar el Informe de Laboratorio:

Se realizaran 9 Laboratorios, para lo cual se entregaran 9 reportes, cada unovalorado en 100 puntos, dichas calificaciones serán enviadas por parte deldocente de laboratorio al docente de la asignatura.

El docente de la asignatura Mecánica de Suelos , destinara cierto porcentaje de lacalificación final a los laboratorios.

Cuadro 1: Escala de Puntuación para los informes de laboratorio

tems CalificaciónPortada 2.5

ndice 2.5Introducción 10

Objetivos 5Generalidades 10

Material y Equipo 5Procedimiento 10

Datos y Calculos 20Conclusiones y Recomendaciones 20

Bibliografía 5Anexos 5

Σ 95

Notas:

Se hará una prueba corta con el valor de 5 puntos para un total de 100puntos, de esta manera garantizar que los estudiantes lean previamentela guía de laboratorio

Cada estudiante deberá tener individualmente su guía o manual delaboratorio

El reporte se entregara una semana después de haber realizado la práctica

de laboratorio Generalidades: Citar con normas APA

D t C l l E li l t l lt d bt id

Manual de Mecanica de Suelos 01

Documents

Transcript of Manual de Mecanica de Suelos 01