MECANICA DE SUELOS 1MANUAL DE LABORATORIOContenidoContenidoReglamento del Laboratorio Cmo obtener un 100% en el Laboratorio?Practica 1- Exploracin y Muestreo de SuelosPractica 2- Anlisis Granulomtrico MecnicoPractica 3- Anlisis Granulomtrico por Sedimentacin (Mtodo del Hidrmetro)Practica 4- Limites de Consistencia o Limites de AtterbergPractica 5- Peso Volumtrico o EspecificoPractica 6- Gravedad Especifica Practica 7- Consolidacin Practica 8- Prueba de Compresin Triaxial en Suelos CohesivosPractica 9- Compresin AxialPractica 10- Cortante DirectoPractica 11- Permeabilidad de los Suelos Anexos

Reglamento de laboratorio

1. Asistencia obligatoria al os ensayos 2. Cada grupo es responsable de su practicaa. Uso correcto del equipob. Comprar el equipo que sea necesarioc. Lavar el equipo utilizado y ordenarlod. Limpiar el laboratorio y la pizarra despus de cada practicae. En caso de dao, el equipo habr que reponerlo3. Entrega de reporte es 8 das despus de realizada la practica4. No se aceptaran reportes de prcticas a las que no haya asistido5. Despus de ciertas inasistencias pierde el derecho a clase.6. Solo se disculpara una insistencia con causa justificada (constancia escrita)7. Los reportes deben ser individuales.

Cmo obtener un 100% en el laboratorio?

1. Portada 2.52. Introduccin 53. Objetivos 2.54. Equipo utilizado 2.55. Marco terico 56. Procedimiento 57. Datos y clculos 108. Grficos 59. Ilustraciones 1010. Conclusiones 1011. Interpretacin 2012. Investigacin 1013. Aplicacin ( a la Ing. Civil) 1014. Bibliografa 2.5

Exploracin y Muestreo de Suelos

MATERIALESCinta mtricaPlomadaPalaHacasonPala de postearBarraCuchilloEsptula de avanmicoCilindro de pared delgadaLata con bordes cortantesLatitas para humedadBrochaCucharasEstufa de gasLonaCostalesCuerdaCaja con tapaPapelParafinaEtiquetasFrasco de vidrioLpizCuaderno de notasOBJETIVOS Obtener muestras representativas para determinar las caractersticas y propiedades fsicas del suelo en el laboratorio Identificar preliminarmete el suelo en el campoMarco TeoricoEn mecnica de suelos se tiene que contar con datos firmes muy seguros respecto al suelo que est tratando, por lo que se requiere de muestras de suelo apropiadas para obtener a partir de ellas la informacin en el laboratorio.Identificacin en el campo: la falta de tiempo o de medios hace frecuentemente sea imposible realizar detenido ensayos para poder clasificar el suelo por lo que la habilidad para identificarlos en el campo es importante. Aun cuando el tiempo y los medios permitan ensayos de laboratorio se hace un examen al; tomar la muestra, con el fin de describir el suelo adecuadamente. Algunos de los principales mtodos en el campo son: Forma del grano: consiste en evaluar el grado de angulosidad y redondez del grano. Tamao y graduacin del grano: para tener una idea de la distribucin por tamaos en el suelo se recomienda en el suelo grueso una inspeccin visual y en los finos el ensayo de sedimentacin.Sacudimiento: es para suelos de granos finos. Se toma una muestra pequea de suelo y se le agrega agua, para luego agitarla horizontalmente sobre la palma de la mano. Entre menos se obtenga una apariencia brillante en la muestra mayor ser el contenido de la arcilla. Rotura: Se toma una muestra de suelo y se deja secar bajo la accin del sol, una vez seca se presiona con los dedos, entre mayor sea el contenido de arena ms rpido se pulverizara la muestra. Tenacidad: Se toma una muestra de suelo, se Ie agrega agua hasta que adquiera una consistencia de masilla. Ruede la muestra en la palma de la mano tratando, de formar cilindros, ,si esto es fcil de ejecutar sin resquebrajamientos estaremos en presencia de un suelo plstico.

Prueba de tacto: Se toma una muestra de suelo hmeda y se roda en la mano. El material adherido en las manos se puede sacudir, entonces estaremos en presencia de un suelo arenoso; si despus de sacudir queda una huella del material, se trata de un suelo arcilloso.

Olor: Se toma una muestra de suelo y se somete a calentamiento, dependiendo de los vapores que se desprendan se podrn determinar olores caractersticos.

Brillo: Se frota una muestra seca o ligeramente hmeda con la ua o con una navaja. Una superficie brillante indica un material muy plstico. Una vez efectuada la inspeccin visual se procede al muestreo apropiadamente dicho.

Tipo de muestra

Las muestras se clasifican en dos grandes grupos:

Muestras Alteradas: son aquellas en las que no se hace ningn esfuerzo para conservarles la estructura y humedad del suelo. Estas muestras deben extraerse para su inspeccin y examen general, para la clasificaci6n de los suelos, determinacin de la humedad o para determinar sus caractersticas de compactacin.

Muestras Inalteradas: son lo contrario de las anteriores son utilizadas para determinar la resistencia al desplazamiento, consolidacin y permeabilidad.

REQUISITO SOBRE LA CANTIDAD DE MUESTRA: La cantidad de material que se necesitara para ensayos de laboratorio depende de dos factores:1. Cantidad, ndole y objeto de los ensayos a llevar a cabo. 2. Caractersticas del tamao de partculas del material que se tenga que Ensayar.

Sin embargo, se han establecido tres grupos generales de tamao para las muestras alteradas:

Pequeas: se componen generalmente de 2 a 4.5 Kg y son utilizadas en pruebas de clasificacin. Grandes: constan usualmente de 11 a 22 Kg y. son utilizadas para clasificacin, permeabilidad, compactacin, gravedad especfica, cortante y consolidacin.Extra grande: constan de 18 a 68 Kg, de material para realizar pruebas de estabilidad.

Para obtener las cantidades necesarias en este tipo de muestras se requiere realizar Cuarteo que es el proceso de reducir una muestra de material al tamao conveniente y se aplica frecuentemente en el campo cuando el volumen de material que se obtiene al muestrear sobrepasa a la cantidad que se necesita remitir al laboratorio. Para muestras inalteradas se necesitan muestras de 13 cm, de dimetro mnimo para los ensayos de corte, permeabilidad y consolidacin. Cuando el porcentaje de grava es mayor del 40%, los tamaos y cantidades deben duplicarse.UBICACIN DE LOS SONDEOS: La ubicacin de los sondeos est bien definida por el tipo de obra a ejecutar y lo que se espera en lo referente a la erraticidad del lugar. Por ejemplo en estudios para cimentaciones de puente el trazo del cruce y los puntos posibles de ubicacin de pilas y estribos son apropiados para sondeos. En el caso de carreteras se requiere sondeos a uno y otro lado de la lnea central a lo largo de toda la carretera. LOCALIZACION DEL SONDEO: Cada calcita, perforacin u otra excavacin exploratoria se localiza midiendo o contando por pasos la distancia en Angulo recto desde el punto de referencia como ser la lnea central de una carretera, o una esquina de una estructura a la calicata o exploracin.PROFUNDIDAD DEL SONDEO: Los sondeos deben de penetrar todos los estratos que puedan consolidarse notablemente por efectos de las cargas. Para estructuras pesadas muy importantes, como grandes puentes y edificios muy altos, esto significa que los sondeos deben llegar hasta la roca, sin embargo, para estructuras pequeas, la profundidad se puede estimar por caractersticas geolgicas, por los resultados de investigaciones previa en la misma rea y teniendo en cuenta la extensin y peso de la estructura. La regla simple para estructuras como hospitales y edificios para oficinas relaciona la profundidad de los sondeos con el ancho y nmero de pisos. Para fines de cimentacin, en donde asentamientos y resistencia son factores determinantes: el rea de apoyo de las estructuras, concretamente el ancho, es de importancia vital; en estos casos, se recomienda explorar un profundidad comprendida entre 1,5 B y 3B, siendo B el ancho de la estructura por cimentar.ESPACIAMIENTO DE LOS SONDEOS: El espaciamiento no slo depende del tipo de estructura sino tambin de la uniformidad y regularidad del depsito del suelo. El espaciamiento debe ser menor en las reas que sern sometidas a cargas pesadas y mayor en las reas menos criticas.EMPAQUE DE LAS MUESTRAS ALTERADAS: Colocar las muestras alteradas en sacos de lona resistentes, Si es preciso conservar el contenido de humedad del terreno inclyanse forros de polietileno dentro de los sacos de lona o tambin estas muestras puede ser guardadas en frascos de metal, latas o envases parecido. Los sacos debern rotularse; previendo que los rtulos se arrancan con frecuencia durante el transporte coloque duplicados de ellos dentro del saco. INALTERADAS: La muestras reunidas en un cilindro son introducidas en forros metlicos al ser sacadas del cilindro. Si no se sacan del cilindro se deben taponar ambos extremos de estos envases por medio de tapas de metal o tapones de madera. tambin se puede usar cinta adhesiva, cera o parafina. Hay que tener cuidado de que no quede ningn espacio con aire entre la muestra y el sello. Las etiquetas y toda la identificacin se ponen en el cilindro y no en los extremos.

Todas las muestras inalteradas debern ser selladas con alto punto de fusin, cera de abejas, o tambin se recomienda una mezcla de cera de abejas y parafina. El sello de cera deber llena todos los espacios entre la muestra y el recipiente, as como tapar ambos extremos de la muestra. Todas las muestras inalteradas deben ser empacadas en madera, en paja, aserrn u otro material absorbente de los golpes y adems protegerse en cajas de madera. Las cajas se rotulan con avisos precautorios, tales como:1. Manjese con cuidado 2. Este lado hacia arriba 3. No se deje caer TIPOS DE MUESTREO: El muestreo en general lo podemos dividir en :1. Muestreo superficial 2. Muestreo profundo 3. Exploraciones geofsicas MUESTREO SUPERFICIAL: Nos permite obtener muestras alteradas e inalteradas. Para obtener muestras superficiales inalteradas tenemos 2 mtodos a. Para suelos cohesivos duros (mtodo del queso)1. Se limpia y se nivela el terreno y se traza un cuadro de dimensiones que estn de acuerdo a la cantidad de muestras requeridas.2. Se excava cuidadosamente alrededor del terreno marcado, hasta una profundidad un poco mayor que la altura que se quiere dar a la muestra, labrando, al mismo tiempo las cinco caras descubiertas.3. Con cuidado se recorta la base de la muestra para poder desprenderla. Debe marcase con S la cara superior, afn de darle, cuando se ensaye, una posicin similar a la que tena en el terreno. Adems, debe indicarse en caso necesario la direccin en que fluye el agua.4. Una vez extrada la muestra, debe ser inmediata y cuidadosamente protegida con vendas de manta impregnadas de parafiana y brea. 5. Se coloca la muestra en un cajn de mayores dimensiones que ella, afin de poderla empacar con aserrn, paja o papel.b. Para suelos cohesivos suaves (mtodo de cilindros de bordes cortantes)1. Despus de limpiar y nivelar el terreno introducir en el terreno el cilindro muestrador hasta donde la resistencia del terreno lo permita.2. Si con la simple presin no se logra introducir el cilindro se excava a su alrededor para eliminar la friccin en la cara exterior del mismo. 3. Despus de haberlo introducido se corta la muestra por su base y se envasa. 4. Se protege las bases de las muestras con vendas de manta impregnada con parafina y brea o se recubren con los extremos de una capa gruesa de parafina.5. Se empaca en un cajn con aserrn, papel o paja.

Para obtener muestras superficiales alteradas tenemos 2 mtodos a. Pozo a cielo abierto: se abren pozos de un metro por 1.5 metros o 2 metros hasta un profundidad de 5 metros, o bien hasta encontrar un material no excavable con pico y pala, como roca o agua fretica. En una de las paredes del pozo se va abriendo una ranura vertical de seccin uniforme de 20cm de ancho pro 15cm de profundidad. Este muestreo puede realizarse por capas o en forma integral. Muestreo por capas: la muestra de capas se vaca en un cajn protegido interiormente con un forro de papel o un costal de mallas cerradas para evitar prdidas de material fino. Muestreo integral: el producto de varias capas debe colocarse en un solo envase. c. sondeo con pala de postear: si el terreno lo permite se puede utilizar pala de postear para obtener ya sea muestras por capas o en forma integral. Se introduce la pala de postear con movimientos de rotacin, un vez llena, se saca y se deposita el material sobre un superficie limpia. Esta operacin se repite hasta llegar a la profundidad deseada.MUESTREO PROFUNDO: Para el estudio de cimentacin de estructuras, es generalmente necesario obtener muestras a profundidades importantes. La realizacin prctica d un muestreo profund presenta dos problemas principales: el muestreo mismo y la tcnica de avance de a perforacin. Las perforaciones profundas se realizan, generalmente, por percusin o rotacin con circulacin de agua o lodo, en seco, por medio de barrenos helicoidales. La circulacin de agua o lodo altera el contenido de agua de los suelos. Siempre ser preferible operar en seco o con un lodo muy viscoso si el muestreo debe realizarse arriba del nivel fretico. Independientemente del mtodo empleado es importante anotar toda informacin obtenida durante la perforacin en un registro de campo.TIPOS DE MUESTREADORES PROFUNDOSMUESTREADORTIPOS DE MUESTRASMODO DE OPERACINTIPOS DE SUELOS

Tubo partidoAlteradasPercusinTodo suelo que no contenga mucha grava

Tubo lisoAlteradasPercusinSuelos finos, arcillas y limos con poco material granular

Tubo shelbyInalteradasPresinSuelos finos, arcillas y limos con poco material granular

Tubo de pistonInalteradasPresinSuelos finos, arcillas y limos con poco material granular

Tubo deninsonInalteradasRotacin y PresinArcilla y limos sin grava bajo N.F.

EXPLORACIONES GEOFISICAS: Con estas exploraciones nos podemos dar cuenta de los diferentes estratos de que esta compuesto el suelo que se esta estudiando y sus profundidades y de acuerdo con esto, se escoge la maquinaria a usar en el muestreo. Estos mtodos son: magnticos, gravimtrico, radioactivo, geomtrico, ssmico, elctrico. Resultan as estrechamente ligada las dos importantes actividades, el muestro de los suelos y la realizacin de las pruebas necesarias del laboratorio. El muestreo debe estar regido a anticipadamente por los requerimientos impuestos a las muestras obtenidas por el programa de pruebas de laboratorio y a su vez, el programa de pruebas debe estar definido en trminos de la naturaleza de los problemas que se suponga puedan resultar del suelo presente en cada obra, el cual no puede conocerse sin efectuar previamente el correspondiente muestreo.

INVESTIGACION 1. Mtodo de penetracin Standard 2. Mtodo de resistividad elctrica 3. Qu incluye y fase en que se divide un programa detallado de exploracin del terreno?

ANALISIS GRANULOMETRICO

EQUIPOJuego de Tamices ASTMcucharones planosbalanzasbrochashornoagitadores mecnicosObjetivos Determinar la distribucin en tamao de las partculas de suelo mayores que 0.074 mm. Teora El suelo est constituido por infinidad de partculas y la variedad en el tamao de estas es ilimitada. Cuando se comenzaron las investigaciones sobre las propiedades de los suelos se crey que sus propiedades mecnicas dependan directamente de esta distribucin en tamaos. Si embargo, hoy sabemos que es muy difcil deducir con certeza las propiedades mecnicas de los suelos a partir de su distribucin granulomtrica. Anlisis Granulomtrico: es la determinacin de los tamaos de las partculas de una cantidad de muestra de suelo, y aunque no es de utilidad por si solo, se emplea junto con otras propiedades del suelo para clasificarlo, a la vez que nos auxilia para la realizacin de otros ensayos. En suelos granularse nos da una idea de su permeabilidad y en general de su comportamiento ingenieril, no as en suelos cohesivos donde este comportamiento depende mas de la historia geolgica del suelo. El anlisis Granulomtrico puede expresarse de dos formas: Analtica: mediante tablas que muestran el tamao de la partcula contra el porcentaje de suelo menor a ese tamao (Porcentaje respecto al peso total) Grafica: mediante una curva dibujada en papel semilogaritmo a partir de puntos cuya abscisa en escala logartmica es el tamao del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje de suelo menor que ese tamao (porcentaje respecto al peso total). A esta grafica se le denomina CURVA GRANULOMETRICA. Al realizarse el anlisis Granulomtrico distinguimos en las partculas cuatro rangos de tamaos: Grava: constituida por partculas cuyo tamao es mayor que 4.76 mm. Arena: constituida por partculas menores que 4.76 mm y mayores que 0.074 mm. Limo: Constituido por partculas menores que 0.074 mm y mayores que 0.002 mm. Arcilla: Constituida por partculas menores que 0.002 mm.En anlisis granulomtrico se emplea generalmente dos mtodos para determinar el tamao de los granos de los suelos: Mtodo Mecnico y Mtodo del Hidrmetro. ANALISIS GRANULOMETRICO MECANICO POR TAMIZADO: es el anlisis granulomtrico que emplea tamices para la separacin en tamao de las partculas del suelo. Debido a las limitaciones del mtodo su uso se ha restringido a partculas mayores que 0.074 mm. Al material menor que ese tamao se le aplica el mtodo de hidrmetro.TAMIZ: es el instrumento empleado en la separacin del suelo por tamaos, esta formado por un marco metlico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando aberturas cuadradas. Los tamices ASTM son designados por medio de pulgadas y nmeros. Por ejemplo un tamiz 2 es aquel cuya abertura mide 2por largo; un tamiz N4 es aquel que tiene 4 alambres y 4 aberturas por pulgada lineal. LIMITACIONES DEL ANALISIS MECANICO No provee informacin de la forma del grano ni la estructura de las partculas Se miden partculas irregulares con mallas de forma regular Las partculas de menor tamao tienden adherirse a las de mayor tamao El numero de tamices es limitado mientras las partculas tienen nmeros de tamaos limitados Tienen algn significado cuando se realizan a muestra representativas del suelo

Procedimientos A partir del material triado del campo se obtiene una muestra representativa de la masa de suelo y seca en el suelo. Se reduce los terrones de muestra a tamaos de las partculas elementales. El material as reducido se emplea para realizar la granulometra gruesa vertiendo el suelo a travs de los tamices: 3, 2.5,2, 1.5, 1, , 3/8, N4 dispuestos sucesivamente de mayor a menor, colocando al final un receptculo denominado fondo. Luego se pasa a tamizar el material colocndolo en los agitadores mecnicos, 5 minutos en el movimiento vertical, 5 minutos en el movimiento horizontal. Si no se cuenta con agitadores mecnicos se taniza manualmente durante 10 minutos. Se recupera el material retenido en cada tamiz asegurndonos manualmente de que las partculas haya sido retenidas en el tamiz correspondiente. Se procede a pesar el material retenido en cada tamiz, pudiendo hacer en forma individual o en forma acumulada. El suelo que se encuentra en el fondo se pesa siempre individualmente. Una vez pesado, el material que se encuentra en el fondo se cuartea para obtener una muestra que pese entre 150 y 300 gramos con la cual se hace la granulometra fina. La muestra obtenida en el cuarteo se pesa y se lava sobre el tamiz N200 para eliminar el material menor que ese tamao. Se coloca la muestra en el horno y se seca durante 24 hrs. A 110 , despus de lo cual se vierte sobre los tamices: N10, N30, N40, N100, N200 y fondo dispuestos sucesivamente de mayor a menor abertura y se procede igual que para la granulometra gruesa.

INVESTIGACION 1. Interpretacin de las curvas granulomtricas 2. Importancia y utilidad del anlisis granulomtrico 3. Definicin e importancia de la textura de suelos.CALCULOSTAMIZPESO ACUMULADO% RETENIDO ACUMULADO% PASA

TAMIZPESO ACUMULADO% RETENIDO ACUMULADO% PASA% CORREGIDO

ANALISIS GRANULOMETRICO POR SEDIMENTACION (METODO DEL HIDROMETRO)

Objetivos1. EQUIPO2 Probetas de 1000 mlBalanzaTermmetroBeakerEsptulaCronmetro Mezcladorfrasco lavador agua destilada antifloculantehidrmetro. Conocer y aplicar el procedimiento del hidrmetro para poder determinar la distribucin por tamaos de las partculas menores a la malla N200.2. Extender la curva granulomtrica para tamaos menores que la malla N200.Marco TericoPara conocer la distribucin por tamaos de las partculas menores a la malla N 200 se exige una investigacin fundada en otros principios. El mtodo del hidrmetro es hoy, el de ms uso. Este mtodo fue propuesto independientemente por Goldscmidt en Noruega (1926) y por Bougoucos en los Estados Unidos (1927). Luego fue perfeccionado por Casagrande. El mtodo del hidrmetro se basa en la ley de Stokes y proporciona una relacin entre la velocidad de sedimentacin de las partculas del suelo en un fluido y el tamao de esas partculas. Aplicando esa ley se obtiene el dimetro equivalente de la partcula, que es el dimetro de una esfera, de la misma gravedad especfica que el suelo, y que se sedimenta con la misma velocidad quo la partcula real.En general el ensayo del hidrmetro consiste en disipar una pequea cantidad de suelo en agua para formar una suspensin normalmente con un agente para neutralizar las cargas de las partculas de suelo para impedir la formacin de grumos y medir la gravedad especfica de la suspensin a intervalos de tiempo establecidos.El ensayo se basa en las siguientes hiptesis:1. La ley de Stokes es aplicable a un solo tipo de suspensin de suelo cuyo tamao est comprendido entre 0.1 y 0.0005 mm.2. La suspensin es uniforme al principio de la prueba.3. La concentraci6n debe ser tal que las partculas no interfieran al sedimentarse. Por ello se emplean solo 50 grms de material.4. El rea de la seccin recta del bulbo del hidrmetro es despreciable en comparacin a la de la probeta de tal manera que no interviene en la sedimentacin.

Con los datos obtenidos en el ensayo de hidrometra podemos extender la curva granulomtrica y de sta obtener la informacin necesaria para determinar:1. coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cu) estos coeficientes no tienen significacin cuando ms de un 10% del suelo pasa la malla N200.2. Las proporciones de limo y arcilla, esta ltima es la parte de la informacin necesaria en el clculo de la actividad de la arcilla.El antiflaculante es un agente dispersor de los grumos que tienden a formarse. El tipo y cantidad de floculante es variable. Tipos de antidefloculante: hexametafosfato de sodio, silicato de sodio, tetra fosfato y pirofosfato de sodio.

Procedimiento1. Preparaci6n de la muestra(pase 200)Cuando el suelo es en su mayor parte arcilla se d.ebe, pesar aproximadamente 50 gramos de suelo secado al aire, si se trata de un suelo que su mayor contenido es de arena entonces se debe pesar 100 gramos. De estos 25 grm se toma una muestra para porcentaje de humedad, de all sale peso seco al horno Ws.Un dia antes de la prueba: Colocar la muestra de suelo pesada en un beaker de 250 ml y cubrirla con 125 ml de solucin de antifloculante* (40 gr de sodio por litro de agua destilada). Mezclar bien hasta obtener una consistencia de una pasta fluida, Se deja reposar por lo menos 16 horas.Un dia antes de la prueba: recoger en una latita, una muestra de suelo, pesarla, secarla al horno por lo menos 24 horas, pesara y calcular ell %h con el cuan se har la correccin por humedad.2. mezclando la suspensin suelo-solucin: a. al finalizar las 16 horas; dispersar an ms la suspensin del beaker a el vaso de la mezcladora. Lavar cualquier residuo del beaker dentro del vaso quede ms o menos a la mitad.40 gramos de solucin 1000 ml X 125 mlb. Revolver la suspensin en la mezcladora durante 1 minuto.c. Durante ese minuto llenar hasta la altura de calibracin una probeta de 1000ml con agua destilada, esta se utilizara para lavar y dejar reposar el hidrmetro entre una y otra lectura.d. Colocar al par de la probeta anterior otra vaca.e. Despus del mezclado, se vierte la suspensi6n en la probeta vaca de 1000 ml y se termina de llenar hasta la altura de calibracin con el agua destilada.f. Con la palma de la mano se tapa la boca de la probeta y se agita vigorosamente aproximadamente 1 minuto.g. Inmediatamente despus colocar la probeta sobre la mesa, introducir el hidrmetro y poner en marcha el cronometro, tomar lecturas del hidrmetro a los siguientes intervalos de tiempo: 2, 5, 15, 30, 60,250, 1440 minutos. Cada vez que se desee tomar una lectura, cuidadosamente introducir el hidrmetro en la probeta de la suspensin unos 20 25 seg antes de tomar la lectura, tan pronto se ha tomado la lectura, cuidadosamente, sacar el hidrmetro y colocarlo con movimiento rotatorio en la probeta con agua destilada.h. Inmediatamente despus de cada lectura tomar la temperatura de la suspensin introduciendo un termmetro en esta.

CALCULOS 1. Lectura del hidrmetro corregido

2. Porcentaje de Suelo en suspensin

El porcentaje del suelo en suspensin corresponde al % Pasado en granulometra mecnica.3. Graficar en papel semi-logaritmico Dmm contra %Corregido.

4. Para obtener Zr: se obtiene directamente de la curva de calibracin usando la curva A para las 4 primeras lecturas y la curva B para el resto de las lecturas. 5. Se Calcula 6. Calcula del dimetro=

Para encontrar y Gs se debe interpolar para las temperaturas que requerimos en la tabla de Viscosidad del agua. Ver Anexos.

INVESTIGACION 1. Calibracin del hidrmetro 2. Calcular los coeficientes e uniformidad, concavidad y concluir y el D10, coeficiente de distribucin. 3. Determinar % de grava, arena, limo, arcilla.TiempoLectura HidrmetroTemperaturaLectura Corregida% Suelo SuspensinZr% Corregido

LIMITE DE CONSISTENCIA O LIMITE DE ATTERBERG

OBJETIVOS Conocer la plasticidad de un suelo fino. Identificar y clasificar la fraccin fina del un suelo. Determinar los factores de contraccin de los suelosEQUIPOLimite Liquido: dispositivo para determinar el lmite liquido (Copa de Casagrande), ranurador plano triangular o ranurador del ASTM (dimisiones normalizadas), tamiz N40, esptula, cpsula de porcelana, frasco lavador, agua destilada, balanza, latitas para pesar las muestras, horno.Limite Plstico: Se realiza a la par del lmite lquido, por lo tanto el equipo adicional es el siguiente: placa de vidrio despulido, alambre de 3.2mm (1/8 plg.) de dimetro (opcional).Lmite de Contraccin: Cpsula de porcelana, dispositivo y ranurador para determinar el lmite lquido, esptula, cpsulas petri, mercurio, aceite vegetal, molde metlico, vidrio con tres salientes o pas para sumergir en el mercurio el suelo remoldeado, vaso de vidrio, probeta de cristal graduada, horno.MARCO TEORICOPlasticidad puede definirse como la propiedad de un material por la que es capaz de soportar deformaciones rpidas, sin rebote plstico, sin variacin volumtrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.Los trabajos realizados por Atterberg y Casagrande referentes a la plasticidad hacen ver que, en primer lugar la plasticidad no es una propiedad general de todos los suelos; los suelos gruesos no la exhiben en ninguna circunstancia. En segundo lugar, que en los suelos finos no es una propiedad permanente, sino circunstancia y dependiente de su contenido de agua. Una arcilla o un limo susceptibles de ser plsticos pueden tener la consistencia de un ladrillo, cundo estn muy secos; con un gran contenido de agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilquido o, inclusive, las de una suspensin liquida. Entre ambos extremos existe un intervalo de contenido de agua en el que esos suelos se comportan plsticamente. Por consistencia se entiende el grado de cohesin de las partculas de un suelo y su resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tiene dan a deformarlas.

La consistencia de un suelo formado por partculas muy finas, como una arcilla, depende de su contenido de agua, ya que sta modifica las fuerzas de interaccin entre las partculas y por lo tanto influye solo el comportamiento del material. As un elevado contenido de agua indica una baja resistencia al esfuerzo cortante. Al disminuir el contenido de agua, la resistencia aumenta hasta alcanzar un estado plstico en que el material es fcilmente moldeable, al seguir perdiendo humedad el suelo llega a adquirir las caractersticas de un slido, pudiendo requerir esfuerzos de compresin y tensin.Segn su contenido de agua decreciente, un suelo susceptible de ser plstico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definidos por Atterberg: 1. Estado Lquido, con las propiedades y apariencia de una suspensin.2. Estado Semilquido, con las propiedades de un fluido viscoso, 3. Estado Plstico, en que el suelo se comporta plsticamente. 4. Estado Semi slido, en que el suelo tiene apariencia de un slido, pero an disminuye de volumen si se sigue secando.5. Estado Solido, en que el volumen del suelo ya no vara con el secado. Los anteriores estados son fases generales por las que pasa el suelo al irse secando, y no existen criterios estrictos para definir sus fronteras. El establecimiento de stas ha de hacerse en forma puramente convencional. Atterberg lo hizo originalmente estableciendo las primeras convenciones (por lo cual llevan su nombre); Casagrande las refin posteriormente y les dio su forma actual: La frontera entre el estado plstico y el semislido se denomina limite liquido. La frontera entre el estado semislido y solido se denomina limite de Contraccin. Adems de stos tres lmites que se consideran los principales, se conocen el Lmite de Pegajosidad o Adhesin, que es el contenido de agua al cual el suelo pierde s propiedad adhesiva y cesa de pegarse a otros objetos tales como las manos o superficie metlica pulida de la hoja de una esptula; y el Lmite de Cohesin, que es el contenido de agua al cual los granos de suelo cesan de pegarse unos con otros, es decir, al cual el cultivo de suelo no resulta en formacin de terrones o bloques. Estos lmites no tienen gran importancia en o que Mecnica de Suelo se refiere, ms bien son de gran inters en Agricultura.DEFINICIONES LIMITE LIQUIDO: contenido de agua (porcentaje del peso seco) que debe tener un suelo remoldeado para que una muestra en que se haya practicado una ranura de dimensiones normalizadas (12.7.mm) se cierre, sin resbalar en su apoyo al someterla a un impacto de 25 golpes bien definidos. El lmite Lquido de un suelo da una idea de su resistencia al corte cuando tiene un determinado contenido de humedad. Un suelo cuyo contenido de humedad sea aproximadamente mayor o igual que LL, tendr una resistencia al corte prcticamente nula. Los materiales granulares (arena, limo) tienen LL bajos (25% a 35%), y las arcillas, LL altos (mayores de 40%).LIMITE PLASTICO: contenido de agua (en % del peso seco) con el que se rompe en fragmentos de tamao definido un rollo de 3.2 mm (1/8 plg) de dimetro formado con el suelo al rodarlo, con la palma de la mano sobre una superficie plana.Las arenas no tienen plasticidad, los limos la tienen, pero muy poca; en cambio las arcillas, y sobre todo aquellas ricas en material coloidal, son muy plsticas. Si se construyen terraplenes o subbases, de evitarse compactar el material cuando su contenido de humedad sea igual o mayor a su LP.LIMITE DE CONTRACCION: representado por aquel contenido de humedad con el que cesa la contraccin de una masa an cuando contine el proceso de evaporacin de agua.INDICE DE PLASTICIDAD: Parmetro de plasticidad que mide de un modo muy claro el intervalo plstico, incluyendo por supuesto los parmetros LL y LP:

Un IP elevado indica mayor plasticidad. Cuando un material no tiene plasticidad (arena, por ejemplo) se considera el IP como cero y se indica; IP = NP. ACTIVIDAD: es la relacin entre el IP y el porcentaje de la fraccin arcilla (menor que 0.002 mm):

La actividad puede valer 0.38 en arcillas caolinticas, 0.9 en arcillas ilticas y alcanzar valores superiores a 7 en arcillas montmorilloniticas, por cual da una idea de las caractersticas de plasticidad de las arcillas, segn su composicin mineralgica. A mayor plasticidad en una arcilla, mayor ser su actividad.INDICE DE CONTRACCION: diferencia entre el LP y el LC;

RELACION DE CONTRACCION: relacin entre el peso seco de la pastilla de suelo, secada al horno y su volumen.

Con LC y R se puede encontrar el peso especifico G de un suelo, as:

CAMBIO VOLUMETRICO: es el cambio de volumen de un suelo cuando su contenido de humedad se reduce a su LC, o sea:

CONTRACCION LINEAL: es el decrecimiento de la masa de un suelo en un sola dimensin, cuando su contenido de humedad se reduce a su LC:

PROCEDIMIENTO LIMITE LIQUIDO 1. Deber tomarse una muestra de unos 100 gramos de la porcin de material que pasa el tamiz N40 (0.425mm). 2. Se inspeccionar el aparato para la determinacin del LL, afn de determinar si se halla en buen estado. El pasador que une el plato de bronce no debe estar gastado, pues permitira un movimiento lateral. Los tornillos que fijan el plato de bronce al brazo del aparato es necesario que se hallen firmemente colocados. El acanalador (ranurador) no debe estar gastado por el uso. Por medio del manubrio y el brazo de agarre del plato de bronce deber ajustarse dicho plato de tal modo que la cada sea exactamente de un centmetro (auxilian doce de las dimensiones del ranurador ).3. La muestra de suelo se colocar en la cpsula de porcelana y se aadirn de 15 a 20 mI de agua destilada, removiendo, amasando y agitando la mezcla continuamente con la esptula. Luego se aadir ms agua, en cantidades de 1 a 3 ml, mezclndola bien con el suelo cada vez como se indic anteriormente. No debe usarse el plato de bronce del aparat para efectuar estas mezclas de suelo y agua.4. Cuando se haya mezclado suficiente cantidad de agua con el suelo, y una ves obtenida una masa de consistencia uniforme, se tomar una porcin de sta masa y se le colocar en el plato de bronce, distribuyndola con el menor numero posible de golpes de esptula y teniendo cuidado de que no se formen burbujas de aire dentro de la masa de suelo. Luego se nivelara con la esptula, de tal modo que tenga un centmetro de espesor mximo. El sobrante del suelo deber quitarse y colocarse en la capsula de porcelana. El suelo en el de bronce deber de ser dividido con un corte firme del ranurador diametralmente al plato de bronce, de arriba hacia abajo, de tal modo que se forme un canal limpio y uniforme, de dimensiones normalizadas.5. El plato de bronce que contiene la muestra, preparada y cortada como se indica en el numeral 4, tendr que ser levantado y soltado por medio de el manubrio, a una velocidad de dos revoluciones por segundo, hasta que las dos mitades de la muestra se unan en su base, en una distancia de media plg (12.7mm), aproximadamente; luego se registrar el nmero de golpes que ha si necesario dar para cerrar el canal. Cuando se est levantando y haciendo caer el plato de bronce, es decir, durante el conteo de los golpes, no debe sostenerse con la mano la base del aparato. 6. Una porcin de suelo, aproximadamente del ancho de la esptula, y cortada en toda su seccin, en ngulo recto al canal, se remover, se colocar en un platillo, y se pesar. Luego se secar el suelo, a peso constante, a 110c, y se volver a pesar la muestra. La diferencia de peso entre la muestra hmeda y la secada al horno ser registrara como peso del agua en la muestra.7. El suelo que queda en el plato de bronce ser trasladado a la cpsula de porcelana. Luego se lavar y secar debidamente el plato de bronce y el ranurador y se repetir la prueba.8. Las operaciones anteriores habr de repetirse, por lo menos para dos porciones adicionales de la muestra, aadiendo agua hasta que el suelo tenga una consistencia que el nmero de golpes requerido para cerrar a ranura estar arriba de 25 y abajo de 25. E1 nmero de golpes debe ser menor que 35 y exceder a 15. La prueba siempre se realizar de la condicin seca a la ms hmeda del suelo.9. El contenido de agua del suelo se expresar como su contenido de humedad, en porcentaje al peso del suelo secado al horno.10. Dibjese una grfica (Curva de Flujo) en papel semi-logartmico colocando en las abscisas (escala-log.) el nmero de golpes y en las ordenadas (escala natural) el porcentaje de humedad. La curva que se obtiene debe considerarse como una recta.11. El contenido de humedad correspondiente, a la interseccin de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes, se anotar como Lmite lquido del suelo, y se indicar redondendolo al nmero entero ms prximo.

LIMITE PLASTICO1. Se toman 20 grm aproximadamente, de material que pasa el tamiz N40 (se puede trabajar con el material que se empleo para LL), se le agrega agua destilada mezclndola debidamente, hasta que la masa del suelo se vuelva suficientemente plstica, como para darle forma de bola sin que se pegue a los dedo al apretar la masa.2. Se toman aproximadamente 8 gr de muestra y se amasa hasta darle una forma elipsoidal. Se arrolla esta masa colocndola entre los dedos de la mano y una placa de vidrio despulido y con suficiente presin se hace una barrita o rollito que tenga un dimetro uniforme en toda su longitud.3. Cuando el dimetro de la barrita se reduzca a 1/8plg. (3.2 mm), se rompe en unos 6 u 8 pedazos, unindolos nuevamente, hasta darle a la masa una forma ms o menos elipsoidal y vuelve amasar. Continuar haciendo rollitos de 1/8 y amasando hasta que ya no sea posible obtener rollitos de 1/8. El resquebrajamiento puede ocurrir cuando la barrita de suelo tenga un dimetro mayor de 1/8, esto se considerar satisfactorio siempre que el suelo haya sido previamente amasado en rollitos de 1/8 de dimetro. 4. Luego de tener el suelo resquebrajado, reunir las porciones y colocarlas en un platillo, pesarlo. Secar el suelo a peso constante, 110C 5C. Luego pesar la muestra secada al horno. La diferencia entre ambos nos dar el peso del agua en la muestra.5. Calclese el LP, expresndolo como un contenido de humedad referido en porcentaje, al peso del suelo secado al horno.6. Se realiza la operacin 3 veces para sacar un promedio, y se expresa redondendolo al nmero entero ms prximo.

LIMITE DE CONTRACCION1. Se toman aproximadamente 66 gr (30 por cada petri) de material que pasa por el tamiz N 40 y se preparan con una humedad igual o ligeramente mayor que el LL.2. Llenar con este suelo una (o dos) cpsula petri, previamente lubricada con vaselina u otra grasa pesada para evitar la adherencia del suelo a 1as paredes o que se formen grietas durante el secado. La capsula petri se llena en 3 capas aproximadamente iguales, golpeando ligeramente el petri, en cada capa, sobre una superficie firme, a fin de que la masa de suelo se halle debidamente y uniformeme.nte distribuido, y todas las burbujas de aire sean llevadas a la superficie.3. Al terminar la ltima capa deber retirarse el exceso de suelo y engrasarlo cuidadosamente con una esptula. Pesar el petri con el suelo hmedo.4. La masa de suelo deber ser secada al aire, a temperatura ambiente, hasta que su color cambie de oscuro a claro. luego se secar la muestra, a peso constante, en un horno a 110 C 5C. Se pesara y tambin se registrar el peso del petri vaco.5. Determinar la capacidad (volumen) del petri, que es adems el volumen del suelo hmedo moldeado, mediante uso. de mercurio:a. Llenar el petri con Hg hasta derramar, remover el exceso de mercurio con una, placa de vidrio, presionando firmemente sobre los bordes del molde.b. Se pesa el petri mas Hg; restndole el peso del petri, obtenemos el peso del Hg; y el volumen del petri (volumen in1icial) conociendo la gravedad especfica del Hg:13.55 .

El volumen tambin puede ser medido con una probeta de cristal graduada.

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

7. El lmite de contraccin se obtiene as:

Donde: = porcentaje de humedad.Vi = volumen del suelo moldeado hmedo.Vf = volumen del suelo moldeado seco.Ws = peso del suelo moldeado al horno.8. Generalmente se toman dos muestras para obtener un promedio. Aproximar al entero ms cercano. CALCULOS1. Limite liquido:

2. Limite Plstico:

3. Limite de Contraccin:a. Peso volumtrico

P= Peso de la muestra en el aireV= Volumen de la muestrab. Volumen parafina

Pp= Peso de la parafina= Peso muestra parafinada peso muestra aire Gs Parafinada= 0.96 c. Peso muestra paradinadaPm = peso o sea peso del agua desalojada es = Wap Wpw Wap = peso de la muestra parafinada al aire. Wpw = peso de la muestra parafinada en agua.d. Vm = Vw VpVw = Volumen muestra parafinadaVp = Volumen de la parafinae. Aplicacin de los resultados Conociendo Gs y Pv hmedo encontrar:I. Relacin de vacios II. Porosidad III. Peso saturado IV. Peso sumergido = V. % de w requerido para saturar la muestra = S - % humedad muestra

INVESTIGACION 1. Demostrar grficamente la obtencin de estos resultados o sea mediante el dibujo que relaciona pesos y volmenes de agua, aire, solido. Definir cada uno de estos resultados y explicar en pruebas de anlisis terico se utiliza cada uno de ellos.

= peso volumtrico hmedoW=en decimales Tiene que se mayor la humedad especifica Gs que el peso volumtrico. Vtotal > Vsolidos y el peso volumtrico =

PESO VOLUMETRICO O ESPECIFICO

EQUIPOParafinaBalanza BeakerEsptulaBrochaHiloLatita para humedadHornoEstufaObjetivosDeterminar el peso volumtrico de una muestra de suelo haciendo uso del principio de Arqumedes.

MARCO TEORICOEl peso volumtrico o especfico se define como el cociente de peso de un cuerpo por su volumen.

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

Procedimiento1. Se toma una pequea muestra cbica inalterada de suelo2. Se pesa suspendida por medio de un hilo que atamos a su alrededor, este peso lo llamamos, peso al aire (Wa).3. Se parafina la muestra y se pesa, siendo este peso, el peso de la muestra en el aire parafinada (Wap).4. Se sumerge la muestra parafinada, siempre suspendida por el hilo, en un beaker con agua y obtenemos el peso de la muestra parafinada en agua (Wpa). se debe tener cuidado de sumergir la muestra totalmente en el agua, pero sin tocar el fondo.5. Tomamos una muestra para determinar el porcentaje de humedad.

Principios en que se basa el ensayoPrincipio de Arqumedes: Todo cuerpo sumergido experimenta un empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del lquido desplazado.

INVESTIGACION 1. Calcular las relaciones volumtricas. 2. Gs a 20C para obtener esta gravedad especifica se hace uso del factor K que es un numero encontrado de dividir la densidad del agua a temperatura Tx por la densidad del agua a 20C

Gravedad Especfica Formula para la calibracin del picnmetro

Tx = cualquier temperatura de la del ensayo (Final)Wf= Peso picnmetro limpio y seco. Temp (C)Factor de Correccin K

220.9996

230.9993

240.9991

250.9989

260.9986

270.9983

280.9980

290.9977

Formulas para peso volumtrico

GRAVEDAD ESPECIFICAEQUIPOPicnometro de 500 ml BalanzasTermmetroAgua destiladaEstufaHornoEmbudoCpsula de porcelana Esptula.

ObjetivosFamiliarizarse con el mtodo para la obtencin de la Gravedad especfica de un suelo compuesto por partculas pequeas, las cuales tienen una gravedad especfica mayor que 1.00.

Marco tericoDefinimos como Gravedad Especfica o Densidad de la fase solida de un suelo, la relacin entre el peso especifico de la materia que constituyen las partculas del suelo y el peso especfico del agua destilada a 4C. sabemos que =W/V

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

Por lo tanto la gravedad especfica podemos definir como la relacin del peso al aire, de un determinado volumen de material, a una cierta temperatura, y el peso al aire, de un volumen igual de agua destilada, a la misma temperatura.El valor de la gravedad especfica de un suelo es necesario para el clculo de la relacin de vacos, para el anlisis hidromtrico y para la clasificacin de los minerales que contiene. Los valores de la gravedad especfica de muchos suelos varan entre 2.65 y 2.85. Los suelos orgnicos o con partculas porosas tienen valores Gs menores que 2.0; en cambio los suelos que contienen partculas pesadas como hierro los valores de Gs son mayores que 3.0. Para fines de laboratorio la Gravedad Especfica se obtiene como la relacin entre el peso de los slidos (o sea el peso del suelo sin aire y sin agua) y el peso del volumen de agua que desalojan a una temperatura ambiente. Los valores de la Gs debern ser referidos a 20C.

Existen diferentes mtodos para determinar la Gs en el 1aboratorio, todo depende del tamao de las partculas por las que est compuesto el suelo:1. Para el material que pasa el tamiz N4 se utiliza el mtodo AASHO T100-70.2. cuando el suelo est compuesto por partculas mayores del tamizN4, deber emplearse el mtodo standard AASHO T85.3. Cuando el suelo est compuesto por partculas mayores y menores del N4, la muestra deber separarse utilizando el mtodo correspondiente. en este caso, la gravedad especfica del suelo, ser el promedio de los valores obtenidos.PROCEDIMEINTOEl picnmetro, limpio y seco lo pesamos, registrando su peso como Wf. Llenamos con agua destilada a temperatura ambiente, e1 picnometro hasta la altura de calibracin, registramos su peso como Wa, tomamos la temperatura del agua en el picnmetro y la llamamos TI. Un dia antes de la prueba: se pesan 25 grm. de suelo seco pase N4 (secado al horno durante 12 horas mnimas o a peso contante a 110 5C ; una vez seca se deja enfriar para pesar). Una vez pesada, la muestra se deber empacar en agua destilada durante 12 horas por lo menos. Luego introducimos cuidadosamente, la muestra en el picnmetro con agua evitando botar parte del suelo. Ponemos a hervir el picnmetro con suelo, suavemente, por lo menos durante 10 minutos, con l fin de que aire atrapado pueda ser removido. Se deja enfriar el picnmetro con suelo a temperatura ambiente. Una vez frio, llenamos el picnmetro con agua destilada a la altura de calibracin. Pesamos el picnmetro con agua y suelo llamando al peso W, tomamos la temperatura Tx.

Wo= peso de la muestra secada al horno en gramos

INVESTIGACION Valores tpicos de Gs de las arcillas dependiendo de los minerales que las componen.

CONSOLIDACION

Objetivos

EQUIPOConsolidometroCronometroPesasHornoAnillo de broncePiedras porosasFamiliarizarse con el mtodo de prueba, sus limitaciones y la forma de presentar los resultadosDeterminar el esfuerzo de Pre consolidacin del a curva de compresibilidadDeterminar el coeficiente de consolidacin y el ndice de compresibilidad de la muestra de suelo.MARCO TEORICOTodos los materiales experimentan deformaciones cuando se les sujeta a un cambio en sus condiciones de esfuerzos. Usualmente en la mayora de los suelos, las deformaciones no se producen en forma simultnea a la aplicacin de las cargas di no que se desarrollan en el transcurso del tiempo y esta ve depender de las caractersticas el suelo y sobre todo de su permeabilidad.Cuando un suelo con humedad natural est sometido a un incremento de esfuerzos de compresin debidos a alguna carga, la estructura del suelo experimente deformacin. Esta deformacin da como resultado una reduccin en al relacin de vacios o en el volumen de vacios, que solo puede ocurrir a medida que el fluido de los poros se desplaza. Si el terreno es granular, permeable, el agua de los poros o vacios del suelo, ser desalojada rpidamente bajo la accin de las cargas actuantes y por lo tanto el cambio de volumen o asentamiento ser rpido.Si el terreno es fino, poco permeable como el caso de los suelos arcillosos, los asentamientos tomaran tiempo en registrarse ya que el agua contenida en los poros del suelo de desalojara lentamente. El proceso de deformacin de las arcillas tiene lugar en un lapso posterior a la aplicacin de la carga; por lo tanto puede ser que el agrietamiento de una estructura pueda ocurrir aos despus de su ereccin sin que el proyectista pueda preverlo, a no ser que tenga presente la forma adecuada del comportamiento de los suelos. En los suelos las deformaciones son debidas a dos fenmenos: A la variacin de volumen A los cambios de forma

En la mayora de los problemas ingenieriles y particularmente en el asentamiento de edificios construidos sobre arcillas la deformacin debida a cambios volumtricos es mucho mas importante que la deformacin debida a cambio de forma. Es debido a esto que la mayora de los ensayos estn orientados a estudiar las deformaciones por cambio volumtrico.Para fines prcticos se puede considerar que los suelos no tienen resistencia a Tensin, por lo que se considera que las caractersticas de deformacin bajo Compresin son de mayor inters. Por ello los principales mtodos de prueba estn diseados para someter las muestras de suelo a esfuerzos de compresin. En un tipo de prueba de compresin, que es muy importante en la determinacin de las caractersticas de los suelos finos compresibles, la muestra se confina lateralmente con un anillo metlico colocndose entre dos piedras porosas, esta prueba se llama consolidacin. En esta prueba la muestra no puede deformarse lateralmente debido al anillo, pudindose medir nicamente la relacin entre esfuerzo, volumen y tiempo. Esta prueba fue desarrollada por Terzaghi y solo se utiliza para suelos finos. Consolidacin de un suelo: Cuando la compresin de una mesa de suelo depende del tiempo, esta se denomina consolidacin. Al igual que todos los asentamientos en el suelo, la consolidacin es una deformacin que resulta de una permanente reduccin de la relacin de vacios debido a un incremente en los esfuerzos. La diferencia esencial entre compresin ordinaria y asentamiento por consolidacin es que la consolidacin depende del tiempo.Consolidacin: Es el proceso de disminucin de volumen. Que tenga lugar en un lapso de tiempo, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo.Consolidacin unidireccional: Es cuando el movimiento de la partcula solo puede ocurrir en la direccin vertical. En la consolidacin unidireccional, el volumen de la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partculas solidas son nulos.Este tipo de ensayo es el que ms se utiliza ya que se ha podido comprobar que si un estrato de arcilla es relativamente delgado y est confinado entre estratos de arena o grava o de materiales ms rgidos o si el estrato de arcilla, aun siendo grueso contiene gran cantidad de capas delgadas de arena, la deformacin lateral de la arcilla se restringe tanto que puede despreciarse. En comparacin de los desplazamientos verticales.En la teora de consolidacin. Se hacen las siguientes suposiciones: El suelo esta y permanece saturado (S= 100) El agua y los granos del suelo son incompresibles Hay una relacin lineal entre la presin aplicada y el cambio de volumen El coeficiente de permeabilidad K es una constante La ley de Darcy es valida (v=ki) Hay una temperatura constante La consolidacin es unidireccional Las muestras son sin perturbacin

Una prueba de consolidacin tiene como objetivo determinar los parmetros o caractersticas de consolidacin de un suelo que son: Cc: ndice de compresibilidad Cv: Coeficiente de consolidacin Cc: se relaciona con cuanta consolidacin o asentamiento tendr lugar Cv: se relaciona con el tiempo en que tendr lugar una determinada cantidad de consolidacin.

Resumiendo, O sea lo que se quiere determinar es la disminucin de volumen y la velocidad con que se producen estos decrementos, en un espcimen de suelo confinado lateralmente y sujeto a una carga axial.

ProcedimientoLa muestra que se utiliza en la prueba de consolidacin tiene la forma de un cilindro aplastado, es decir, que la altura es pequea en comparacin con su dimetro.1. La muestra se coloca en el interior de un anillo generalmente de bronce, que le proporciona completo confinamiento lateral.2. El anillo se coloca entre dos piedras porosas de seccin circula y de dimetro ligeramente menor que el dimetro interior del anillo.3. El conjunto se coloca en la cazuela del consolido metro. El consolido metro puede ser de anillo fijo o de anillo flotante.4. Por medio del marco de carga se aplican cargas a la muestra, las cuales se reparten uniformemente en toda su rea con el dispositivo formado por al esfera metlica y la placa colocada sobre la pierda superior.5. Un deformimetro se apoya en el marco de carga, el cual permite llevar un registro de las deformaciones del suelo.6. Las cargas se aplican en incrementos, permitiendo que cada carga actu hasta que virtualmente cese la compresin, o sea hasta que la deformacin se mantenga constante; cuando esto sucede se duplica la carga, finalizndose el ciclo de carga se inicia el ciclo de descarga de la misa forma como se cargo.7. En cada incremento o decremento de carga se hacen lecturas del deformimetro para as conocer la deformacin correspondiente a diferentes tiempos,. Estos tiempos son: 0.25, 1.00, 2.25, 4.00, 6.25, 9.00, 12.25, 16.00, 20.25, 25.00, 30.00, 60.00 minutos. Luego cada hora hasta las 24 horas o cese la deformacin.8. Una vez finalizado el ciclo de descarga, se toma la muestra y el anillo y se determina su peso, despus la muestra se seca en el horno y se registra su peso seco.9. Los datos de las lecturas del deformimetro de dibujan en una grafica semi logartmica que tenga por abscisa los valores de los tiempos (en escala logartmica) y como ordenadas as lecturas del deformimetro (en escala natural).

Se obtiene una grafica para cada incremento y decremento de carga y reciben el nombre de curva de consolidacin. Cuando la muestra alcanza su mxima deformacin bajo Un incremento de carga aplicada, su relacin de vacios llega a un valor menor que el inicial, este valor se puede determinar con los datos inciales de la muestra y las lecturas del deformimetro. Por lo tanto para cada incremento de carga, se tendr un valor de relacin de vacios y de toda la prueba, una vez aplicados todos los incrementos de carga, se tienen los valores suficientes para construir una grafica en cuyas abscisas se plotean lo valores de carga en escala logartmica y en las ordenadas los valores de la relacin de vacios (e); en escala natural. Esta curva es la curva de comprensibilidad y se obtiene una de casa prueba de consolidacin.CALCULOS Datos inciales del ensayoDimensiones del anilloDimetro (d), Altura (h), rea (A)Gravedad Especfica del suelo (Gs)

Expansin de la muestra:Lectura inicial de expansin (Le i)Lectura final de expansin (Le f)Expansin = Le f Le i

Determinacin de Altura inicial (Hi)Hi= altura inicial del suelo despus de la expansinHi= altura del anillo + expansin

Determinacin de la Humedad InicialPeso del anillo + suelo hmedo inicialPeso del anillo + suelo saturado inicialPeso del anilloPeso del suelo hmedo inicial (Whi)Peso del suelo saturado inicial (WHi)Peso del suelo seco al horno + anilloPeso del suelo seco (Ws)

Determinacin de la Altura de los slidos

Despejando:Sabemos que Vs=HsA

Determinacin de la altura inicial de vacios ( Hiv)Hiv= Hi HsComo la muestra inicial est saturada, entonces Viv = Viw

Entonces:

Determinacin de la saturacin inicial (Si):

Determinacin de la relacin de vacios inicial:

Datos finales del ensayo

Lectura inicial del deformimetro LiLectura final del dial despus del a cara LfCambio de altura en la muestra H = Li Lf

Determinacin de la altura final de vacios (muestra SATURADA) Hvf

Tambin: Hvf = Hi - H - Hs

Determinacin del contenido de humedad finalPeso del anillo + suelo finalPeso del anillo / suelo secoPeso del suelo saturado final (WHf)Peso del suelo seco (Ws)

Determinacin dela saturacin final:

Tanto la saturacin inicial como la final tienen que dar 100% o un valor cercano, ya que la muestra est siempre saturada. Vv= Vw

Determinacin dela Relacin de Vacios Final

Carga kg/cm2Ultima deformacin de las cargas mmCambio altura muestraCambio relacin vaciosRelacin vaciose= eo-eAltura promedioHp= Hi-HH= Hp/2T= 50 minCv

0.00Li0.00.0eiHiHi/2

0.20L1H1e1e1H1H1/2

0.40L2H2e2e2H2H2/2

0.80L3H3e3e3H3H3/2

1.60L4-----

3.20L5-----

1.60L6-----

0.80L7-----

0.40L8-----

0.20L9-----

0.00L10-----

H1 = Li L1 e1= ei e1 H1= Hi H1 H2= L1 L2 e2= e1 e2 H2 = H1 H2H3= L2 L3 e3 = e2 e3 H3= H2 H3 T= 0.197

Obtenida la curva de compresibilidad en una prueba de consolidacin, determnese, en primer lugar.

1. El punto de la mxima curvatura t en la zona de transicin entre el yramo de recompresin (II) y el virgen (I) 2. Por T trace una horizontal (h) y una tangente ala curva (t) 3. Determnese la bisectriz (c) del ngulo formado por las rectaras h y t.4. Prolongase el tramo virgen hacia arriba, hasta interceptar a la bisectriz5. Ese punto de intercepcin (c) tiene como abscisa, aproximadamente, la carga de preconsolidacion (Pc) del suelo.

INVESTIGACION 1. Qu es ? Dependiendo de a que est sometido el suelo como es su historial geolgico. (Normalmente Consolidado)2. Carga de Pre-Consolidacin

RESISTENCIA AL CORTE DE LOS SUELOS

8. PRUEBA DE COMPRESION TRIAXIAL (CONFINADA)9. PRUEBA DE COMPRESION AXIAL (SIN CONFINAR)10. PRUEBA CORTANTE DIRECTOOBJETIVO GENERALDeterminar la resistencia al corte de los suelos. MARCO TEORICOLa deformacin total que se registra en un pavimento originada por la accin de la cargas de los vehculos motorizados, es la suma de las siguiente deformaciones parciales: Deformacin Elstica Deformacin causada por la consolidacin del material en las diferentes capas, Deformacin PlsticaSi la deformacin es slo elstica, esta desaparece tan pronto cesan de actuar las cargas exteriores que la producen. En tal caso, el pavimento recupera su posicin primitiva sin dar seales de falla. Las deformaciones producidas por consolidacin, son provocadas por el desalojo del aire y, principalmente, el agua que se halle en la masa del suelo sometida a la accin de as cargas exteriores. Una vez consolidado el material, la deformacin es permanente pero no progresiva. Cuando los materiales tanto el terreno de fundacin, como de la sub-base, han sido compactados debidamente, estas deformaciones son reducidas a su mnimo, asegurndose as la estabilidad del pavimento.Podernos admitir que, prcticamente, ninguna de estas dos clases de deformaciones, ni las dos combinadas, constituyen causas determinantes de las fallas de un pavimento.La causa principal de estas fallas, es la deformacin plstica del terreno de fundacin. Tal deformacin es originada por la accin combinada de las cargas de los vehculos y de la presin interna producida por los fluidos (aire y agua) que se hallan en la masa del suelo. Esta accin combinada crea esfuerzos horizontales de consideracin en la masa del suelo, produciendo desplazamientos laterales del material del terreno de fundacin.Esta deformacin plstica tiene un carcter permanente y progresivo por lo tanto, las deformaciones plsticas que pudieran presentarse en el terreno de fundacin, deben ser anuladas o reducidas a su mnimo. Para ello, es necesario que las diferentes capas de un pavimento sean resistentes y tengan, adems, un espesor conveniente que le permita absorber la mayor parte de los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehculos.La resistencia a la deformacin plstica del terreno de fundacin, causada por desplazamientos laterales del material, es una funcin de su resistencia al corte T. Esta resistencia depende de su cohesin c y de su ngulo de friccin interna Y est dada por la siguiente relacin, conocida la ecuacin de Coulomb:

Donde: Esfuerzo normal que acta sobre el plano de ruptura ngulo de friccin interna del material del terreno de fundacin Cohesin del material del terreno de fundacin

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

Cuando un suelo est sometido a presiones, solamente el esqueleto de suelo opone resistencia a su deformacin. El agua como es incompresible y no tiene resistencia al corte, no se opone a la deformacin, es neutra; de ah que a la presin de poros se la llama tambin presin neutra y a la presin intergranular presin efectiva, pues esta ltima es la presin real que se opone a la deformacin y posterior falla de un suelo.Como vemos por la relacin anterior, el esfuerzo o presin efectiva es igual al esfuerzo total, menos la presin de poros. Si se considera el esfuerzo efectivo, la ecuacin de Coulomb se escribir de la siguiente manera:

Donde: c= cohesin referida al esfuerzo efectivoCohesin: es la atraccin entre Las partculas, originada por las fuerzas moleculares y las pelculas de agua, Por lo tanto, la cohesin de un suelo variar si cambia su contenido de humedad. La cohesin se mide en kg/cm2 o Lb/plg2. Los suelos arcillosos tienen cohesin alta de 0.25 kg/cm2 a 1,5 k/cm2, o ms. Los suelos limosos tienen muy poca y en las arenas la cohesin es prcticamente nula.Friccin Interna: es la resistencia al deslizamiento causada por la friccin que hay entre las superficies de contacto de las partculas. Depende, por lo tanto, de la granulometra del material, de la forma de las partculas y de su densidad. Como los suelos granulares tienen superficies de contacto mayores y sus partculas, especialmente si son angulares, presentan buena trabazn, tendrn fricciones internas altas, En cambio, los suelos finos las tendrn bajas,La friccin interna de un suelo, est definida por el ngulo cuya tangente es la relacin entre la fuerza que resiste al deslizamiento, a lo largo de un plano, y la fuerza normal p aplicada a dicho plano. Los valores de este ngulo llamado ngulo de friccin interna , varan de prcticamente 0 para las arcillas plsticas, cuya consistencia esta prxima a su limite lquido, hasta 45 o ms, para gravas y arenas secas, compactas y de partculas angulares. Generalmente, el ngulo para arenas es alrededor de 30. Los ensayos de suelo comnmente empleados para obtener los parmetros de resistencia incluyen(en orden creciente de costo):1. Presin inconfinada o ensayo qu. La resistencia a la compresin obtenida por este ensayo es siempre identificada como qu.2. Ensayos de esfuerzo de corte directo.3. Compresin confinada o ensayos triaxialesLa evaluacin de la resistencia al esfuerzo cortante es necesaria en la mayora de los problemas de estabilidad de suelos, Estos problemas incluyen: Seleccin adecuada de los taludes para terraplenes y excavaciones. Determinacin de la carga de un suelo puede resistir con cierta seguridad. Determinacin de la capacidad de soporte para zapatas y losas de cimentacin. Determinacin de la resistencia al esfuerzo cortante desarrolladas entre el suelo y pilote cajones de cimentacin.

PRUEBA DE COMPRESION TRIAXIAL EN SUELOS COHESIVOS

OBJETIVOS Determinar los parmetros necesarios para conocer el esfuerzo sin consolidacin y sin drenaje, de especmenes cilndricos de suelos cohesivos en condiciones inalteradas. EQUIPOMquina triaxial de compresinCmara triaxial Compresor de agua o aireCalibrador de vernierHerramientas para el remoldeo de la muestraCronmetroBalanzaHornoLatitas para humedadMembranas plsticas.Proveer informacin para la determinacin de la envolvente de Mohr.MARCO TEORICOLas pruebas de compresin triaxial son las ms usadas para determinar las caractersticas de esfuerzo deformacin y de resistencia de los suelos. Una muestra cilndrica de suelo es sometida a esfuerzos normales y horizontales (de compresi6n o extensin) alrededor del cilindro. Las dimensiones generales de la muestra varan desde 3.3 cm hasta 7.6 cm de dimetro con una relacin H/D entre la altura del cilindro de suelo y su dimetro, comprendida entre 2 y 3.Se considera que los ensayos triaxiales dan mejores parmetros del suelo y la mejor informacin de esfuerzo-deformacin. Esto es cierto solo cuando las muestras de suelo son sin perturbar y se tiene mucho cuidado en la tallada de las muestras y al colocarlas dentro de la membrana plstica.En lneas generales, la prueba consiste en lo siguiente: Una muestra cilndrica, de material, se cubre con una membrana de goma y se la coloca en la cmara de compresin as como lo indica la figura adjunta.La presin lateral es aplicada uniformemente e la cmara cilndrica, mediante aire comprimido, agua o glicerina. La carga normal es aplicada, a travs de un pistn, por medio de un gato de tornillo, o mediante una presin hidrulica. Al comenzar el ensayo, se igualan los esfuerzos . Como la presin dentro de la cmara, es igual en todo sentido y direccin, tendremos:

Una vez alcanzado este estado de equilibrio, se aumenta la presin normal sin modificar la presin lateral existente, hasta que se produzca la falla de la muestra cilndrica. La relacin entre los esfuerzos normales principales, en funcin de los parmetros y c, es la siguiente:

Cuando c=0 (suelos sin cohesin)

Y si =0 (suelos cohesivos)

Hay tres tipos de de pruebas triaxiales:1. Consolidada-sin drenaje, tambin llamada consolidad-rapida o Qc.2. Sin consolidacin-sin drenaje, tambin llamada sin consolidacin rpida o Q.3. Drenada, llamada tambin lenta o S. El fsico alemn Otto Mohr, ideo una representacin grafica para resolver las ecuaciones de los esfuerzos normales y de corte en un plano, que forme un angulo con el esfuerzo principal menor (en este caso ).Mohr estableci la siguiente relacin entre los esfuerzos normales y tangenciales. Esta es la ecuacin de un crculo cuyo centro tiene las ordenadas y cuyo radio es: La representacin grafica de la ecuacin de la ecuacin anterior, mediante un circulo, es lo que se conoce con el nombre de circulo de Mohr. Mediante estos crculos de Mohr se puede determinar el esfuerzo normal y de corte en cualquier plano, cuando se conocen los esfuerzos principales.

En la prueba triaxial, la envolvente de los crculos de Mohr, nos dar el ngulo de friccin interna y la cohesin c del suelo ensayado. Se recomiendo un mnimo de tres ensayos, variando cada vez los esfuerzos laterales En general, los ensayos triaxiales dan valores de , menores que los obtenidos mediante los ensayos de corte directo, habiendo obtenido hasta 2 menos, en arenas densas.

Procedimiento 1. Los especmenes debern tener un dimetro mnimo de 1.3 plg (3.3cm) y el tamao mximo de las partculas contenidas dentro del espcimen de prueba ser menor que 1/10 del dimetro de 2.8 plg (7.11cm) o mayor, el tamao mximo de la partcula ser menor que 1/16 del dimetro del espcimen. Si despus de realizada la prueba en un espcimen inalterado se encuentra partculas mayores que las mencionadas anteriormente, debern registrarse esa informacin en las observaciones. La relacin altura dimetro estar entre 2 y 3. Las alturas y los dimetros se miden con un calibrador de vernier. 2. De una muestra inalterada grande lbrese los especmenes en un cuarto hmedo, teniendo cuidado en evitar cualquier cambio de humedad en la muestra. Los especmenes a usar pueden ser de seccin circular uniforme o de seccin cuadrada, con los extremos perpendiculares al eje del espcimen.3. Determinar las dimensiones (altura y dimetro) y peso del espcimen 4. Coloque el espcimen en una membrana plstica y sllelo respecto a la base y parte inferior de dentro de la cmara de presin (antes puedes ser colocadas piedras porosos en los extremos de la probeta segn sea el tipo de ensayo a realizar). Coloque la cmara triaxial encima y cuide de alinear el eje axial con la muestra (que estn en un solo eje). Aplique la compresin lateral a la presin requerida. Coloque en cero los diales de carga y deformacin. Simultneamente con la aplicacin de la presin de cmara, comience aplicando la carga axial y registre valores de carga y deformacin cada 15 seg. Tomar suficiente lecturas para definir bien la curva de esfuerzo-deformacin; lecturas ms frecuentes pueden ser necesarias al acercarse a la falla. Continuar unas 2 o 3 lecturas despus de la falla. 5. Determine le contenido de humedad del espcimen de prueba usando el espcimen entero a menos que se haya obtenido muestras representativas paras este propsito, como en el caso de los especmenes inalterados.CALCULOS 1. Tomar dimetros y Alturas inicial de la probeta:

2. TiempoLect. CargaCargaLect. Def.Def. Total1-

Carga = lectura de carga x 0.2538 = kgsDef. total = lect def x 0.001 = plg

3. Graficar

Probeta

1

2

3

4

5

4.

5. Tomar dimetros y alturas finales; pesar hmeda y seca la muestra

INVESTIGACION1. Tipos de envolventes de Mohr dependiendo del tipo de suelo2. Valores de (ngulo de friccin) y C (cohesin), segn el tipo de suelo.

PRUEBA DE COMPRESION AXIAL

EQUIPOAparato de compresinIndicador de deformacinCalibrador de vernierCronmetroHornoBalanzaHerramientas para remoldear la muestraLatitas para humedad Objetivos 1. Determinacin rpida de los valores de esfuerzos compresivos de suelos inalterados que poseen suficiente cohesin para permitir la prueba en estado inconfinado. MARCO TEORICOEsfuerzo compresivo sin confinar: la carga mxima por unidad de rea a la cual un espcimen cilndrico de suelo fallara en una prueba de compresin simple.Este es un ensayo simple donde la presin atmosfrica rodean el suelo, consiste en aplicar una carga vertical a un espcimen cilndrico y llevarlo la galla sin proporcionarle ningn soporte lateral. Esta prueba se asemeja a una triaxial en la cual el esfuerzo principal mayor fuera igual al vertical y los esfuerzos principales intermedio menor fueran nulos (= O). El ensayo es similar a los que e efectan con cilindros de concreto. El esfuerzo normal, que se aplica a la muestra cilndrica de suelo hasta que falle, se designa qu y se denomina resistencia a la compresin sin confiar suelo.Si y la formula siguiente: Se reducir a Esta prueba queda circunscrita a suelos cohesivos, pues en los no cohesivos es imposible labrar la muestra.El ensayo se realiza con muestras obtenidas con tubos de pared delgada y sin perturbar hasta donde sea posible. Algunas veces qu se obtiene de muestras procedentes del ensayo de penetracin standard.

PROCEDIMIENTO1. Los especmenes debern tener un dimetro mnimo de 1.3(3.3 cm) y el tamao mximo de las partculas contenidas dentro del espcimen de prueba ser menor de 1/1O del dimetro del espcimen, Para especmenes que tengan un dimetro de 28 (7.11 cm) o mayor, el tamao mximo de la partcula ser menor que 1/6 del dimetro del espcimen. Si despus de realizada la prueba en un espcimen inalterado, se encuentran partculas mayores que las mencionadas anteriormente, dicha informacin deber registrarse como observaciones, La relacin altura-dimetro estar entre 2 y 3, Las alturas y los dimetros se miden con un calibrador vernier.2. De una muestra inalterada grande lbrese el espcimen en un cuarto hmedo, teniendo cuidado en evitar cualquier cambio de humedad en el suelo, Los especmenes a usar pueden ser de seccin circular uniforme o de seccin cuadrada, con sus bases perpendiculares al eje longitudinal del espcimen.3. Determinar dimensiones (altura y dimetro) y peso del espcimen.4. Coloque el espcimen en el aparato de carga de tal manera que se encuentre centrado en la plataforma base. Ajustar el aparato cuidadosamente para que la plataforma superior haga contacto con el espcimen, Colocar en cero el indicador de deformacin. Aplique la carga registrando valores de carga y deformacin cada 30 seg. Contine cargando hasta que los valores de carga decrezcan con in cremento de 1a deformacin.5. Determine la falla del espcimen y anote el ngulo de falla con respecto a la horizontal.6. Determine el contenido de humedad del espcimen entero, a menos que se halla obtenido muestras representativas para ese propsito como en el caso de especmenes inalterados.

Calculos

TiempoLectura cargaLectura def.Def. total1- Ac

Carga = lectura x 0.2972(factor de aro)Def total = lectuira x factor (0.001)

W=%H en decimal

INVESTIGACION 1. Mtodo empricas para determinar la resistencia al corte de los suelos.2. Factores que afectan la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos granulares y como le afectan. 3. A qu tipo de suelo se les puede hacer la prueba axial y porque?

PRUEBA DE CORTANTE DIRECTO

EQUIPOAparato de cargaCaja de cortePiedras porosasApisonadorCalibradorOBJETIVOSFamiliarizarse con los procedimientos para la determinacin de los parmetros y c, de la resistencia al corte del suelo.MARCO TEORICOLa prueba de Corte directo es el procedimiento ms antiguo y sencillo para determinar la resistencia al corte de un suelo..La muestra se coloca en una caja de seccin rectangular o circular, especialmente diseada, de rea y altura determinadas. La caja est dividida por la mitad. La mitad inferior de la caja esta generalmente, fija y La otra mitad se puede mover libremente en direccion horizontal y en ella se aplica la carga normal Pv, una vez que ha sido colocada la muestra de suelo en la caja. Luego, una fuerza horizontal Ph se aplica a la mitad superior de la caja, la cual corta la muestra segn el plano xx (ver fig1); hasta que el material falle. En la prctica la tapa y el fondo pueden ser placas porosas que permitan el cambio de humedad de la muestra y/o placas con estras que ayuden distribuir uniformemente los esfuerzos en el plano de falla.El ensayo se utiliza una muestra relativamente delgada que se consolida rpidamente bajo la carga (cuando se requiere consolidacin). La preparacion en la muestra y la ejecucion del ensayo son simples en la mayoria de los suelos lo que hace que el metodo sea atractivo para los trabajos de rutina. Las simplificaciones inherentes a este metodo de ensayo limitan la confianza de sus resultados:1. La distribucin de los esfuerzos no es uniforme en toda la superficie donde se produce el esfuerzo cortante, son mayores en los bordes y menores en el centro; lo que produce una falla progresiva.2. El suelo est obligado a cortarse en un plano predeterminado, que e puede ser no necesariamente el ms debi1, en, este caso, la resistencia dada por el ensayo puede ser muy alta.3. Es difcil controlar el drenaje o cambio de humedad durante el ensayo; lo cual limita si utilidad en los suelos hmedos.

Los ensayos de Corte Directo se pueden clasificar en:a. Ensayo no consolidados-no drenados o ensayos U:EL corte de inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal Pv. Si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollar exceso de presin de poros; en otras palabras luego de la aplicacin de la carga normal Pv se comienza inmediatamente el corte o sea registramos los desplazamientos horizontales producidos por la correspondiente carga horizontal Ph.b. Ensayos consolidadosno drenados o ensayos CU:Se aplica la fuerza normal, y se observa el movimiento vertical del deformmetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la fuerza cortante, o sea que el ensayo se comienza despus de haber consolidado el suelo bajo la carga Pv completamente, si el ensayo se prosigue rpidamente, se desarrollaran presiones de poros en el suelos cohesivos hmedos o saturados, debido al bajo coeficiente de permeabilidad.c. Ensayo consolidadosdrenados o ensayos CD:La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicacin del corte hasta que se haya desarrollado todo asentamiento; se aplica a continuacin la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poro en la muestra.Para suelos no cohesivos, estos tres ensayos dan el mismo resultado, esta la muestra saturada o no; y por supuesto, si la tasa de aplicacin del cortante no es demasiado rpida.Para materiales cohesivos, los parmetros de suelo estn marcadamente influidos por el mtodo de ensayo y por el grado de saturacin, y por el hecho de que el material este normalmente consolidado o sobreconsolidado.PROCEDIMIENTO 1. Moldear cuidadosamente las muestras, a que tengan el mismo tamao y que se ajusten perfectamente en la caja, mantener las muestras en un lugar donde se controle su humedad.2. Determinar las dimensiones de la caja de corte y armar la caja como sigue:a. Colocar la base de la cajab. Introducir la placa de drenaje, teniendo cuidado que los canales queden perpendiculares a los de la base.c. Colocar la placa porosad. Introducir la muestra de prueba ayudados con un apisonadore. Colocar la otra placa porosaf. Colocar la otra placa de drenaje en el mismo sentido de la de abajog. Colocar la tapa de la caja3. Colocar La caja en La mquina de corte y colocarle la carga normal sobre la tapa de la caja o sea Pv (ya sea 10, 20, 30, 40 Kg).4. Colocar los diales de carga y deformacin en cero5. Quitar los tornillos fijos y dar un cuarto de vuelta a los de prueba6. Iniciar a aplicar la carga de corte o carga horizontal Ph lentamente y tomar lecturas de los diales cada 10 o 15 segundos hasta que e suelo falle.7. Probar unas 2 o 3 muestras ms variando la carga normal.CALCULOS 1. Determinar el rea de aplicacin de las cargas Pv y Ph. 2. Calcular el esfuerzo normal 3. Determinar la fuerza cortante mxima y determinar el esfuerzo cortante mximo para cada muestra.4. Con los valores de los esfuerzos normales y cortantes, graficarlos en un sistema de coordenadas y obtener una recta donde; el ngulo de friccin interna del suelo, estar dado por la tangente que forme la recta con la horizontal, y la resistencia al corte, correspondiente al esfuerzo normal cero, indicar la cohesin c del suelo.

Pv=#libras (pesas) + peso de yunque TiempoLectura cargaCarga libras (ph)

0

15

30

45

60

Ph= carga en libras = lectura dial de carga x 0.278(factor de aro)

Probeta maxima

1

2

3

INVESTIGACION1. Mtodo de la Veleta2. Mtodo de Penetracin Estndar

PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS

EQUIPOPermemetroCronometroTermmetroProbeta graduadaApisonador calibradorSistema de abastecimiento de aguaOBJETIVOSDeterminar el coeficiente de permeabilidad de un suelo por medio del mtodo de carga constante.MARCO TEORICOSe denomina permeabilidad a la facilidad con que se mueve un fluido a travs de un medio poroso. Cualquier material con vacios es poroso y si los vacos estn interconectados posee permeabilidad. En los problemas de ingeniera geotcnica, el fluido es el agua y el medio poroso es la masa de suelos. Los suelos de acuerdo a la mayor o menor facilidad de permitir el paso del agua a travs de sus vacios pueden ser permeables o impermeables.La permeabilidad de una masa de suelo es importante en:a. La evaluacin de la cantidad de filtracin a travs o por de bajo de presas y diques, hacia pozos de agua.b. La evaluacin de la supresin o fuerzas de filtracin bajo estructuras hidrulicas para un anlisis de estabilidad.c. La provisin de un control de los velocidades de filtracin de tal manera que las partculas de grano fino no sean erosionadas de la masa de suelo.En 1856, Henri Darcy propuso que el flujo de agua a travs de un suelo se expresara como: v ki, donde la velocidad de escurrimiento de un suelo es proporcional a una constante k (coeficiente de permeabilidad), propia y caracterstica de cada suelo, y de la gradiente hidrulica i, que es la relacin entre la diferencia de niveles (H)y la distancia L, que el agua tiene que recorrer ( ). Y el gasto que pasa a travs de la muestra de suelo de seccin transversal A, estar dado por: Q kiA En las ecuaciones anteriores aparece una constante fsica de proporcionalidad k, llamada coeficiente de permeabilidad del suelo, que tiene las unidades correspondientes a una velocidad, lo que ha servido para definir en trminos simples el coeficiente de permeabilidad de un suelo como la velocidad del agua a travs del mismo, cuando est sujeta a un gradiente hidrulico unitario. Es obvio que en el valor numrico de K se reflejan propiedades fsicas del suelo y en cierta medida ese valor indica la mayor o menor facilidad con que el agua fluye a travs del suelo, estando sujeta a un gradiente hidrulico dado. Esta facilidad a su vez depende de toda una serie de propiedades fsicas del suelo, y tambin de algunos factores, como: a. Relacin de vacios del suelo b. Estructura y estratificacin del suelo c. La existencia de agujeros, fisuras, etc., en el suelod. El tamao y forma del grano del suelo: la presencia de partculas angulares y laminares tiene a reducir k, las que cuando el suelo esta compuesto predominante por partculas redondeadas o esfricas. e. El grado de saturacin del suelo: a medida que aumenta la saturacin, k aparentemente se incrementa, en parte este aumento se debe a la disminucin en la tensin superficial.f. La temperatura y viscosidad del fluido: a medida que la temperatura aumenta, la viscosidad disminuye y el coeficiente de permeabilidad aumenta, es decir la velocidad del fluido aumenta. Hay varios procedimientos para la determinacin de la permeabilidad de los suelos: unos directos, as llamados por que se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medida de tal coeficiente, otros indirectos, proporcionados en forma secundaria por pruebas y tcnicas que primariamente persiguen otros fines.Estos mtodos son los siguientes: A. Mtodo Indirectos 1. Calculo a partir de la curva granulomtrica2. Calculo a partir de la prueba de consolidacin 3. Calculo con la prueba horizontal de capilaridadB. Mtodo Directo1. Permemetro de carga constante2. Permemetro de carga variable 3. Pruebas directas de los suelos en el lugar Mtodo Indirecto Dentro de los indirectos haremos mencin solamente del mtodo a partir de la curva granulomtrica: una relacin emprica, que relaciona el coeficiente de permeabilidad con el tamao efectivo , de un anlisis de tamizado; fue presentado por A. Hazen en 1892. El encontr que para las arenas uniformes con dimetro efectivo comprendido entre 0.1 y 3.0 mm., el coeficiente de permeabilidad podra ser expresado aproximadamente como: , donde:K = coeficiente de permeabilidad, en cm/seg. Dimetro efectivo, en cm.C = Coeficiente que varia desde cerca de 40 hasta 150. El valor de C=116 suele mencionarse como un promedio aceptable. Sin embargo la variacin de C resuelto excesiva para que la formula sea confiable. Mtodo DirectoPara la determinacin del coeficiente de permeabilidad, puede obtenerse un valor aproximado en el laboratorio, usando un ensayo de permeabilidad de carga constante o uno de carga variable, ambos basados en la ley de Darcy. Estos ensayos se realizan en cilindros especiales (permemetros), cmaras de presin , o consolidacin o en tubos muestreadores. EI tipo de ensayo y el equipo deben ajustarse a los objetivos y de la prueba caractersticas del material. El ensayo de carga variable es el ms econmico para ensayo de larga duracin mientras que el de carga constante es preferido para suelos que tienen grandes relaciones de vacos tales coma grava, arenas y para los cuales es deseable usar una gran cantidad de flujo.Ni el ensayo de carga constante, ni el de carga variable nos permiten obtener el valor del coeficiente de permeabilidad del todo confiable. Algunos factores o limitaciones que reducen su confiabilidad son: 1. El suelo que se utilizo en el permemetro nunca es igual al suelo que se tiene en el terreno, siempre esta algo alterado.2. La orientacin de los estratos con respecto al flujo de agua es probablemente diferente en el laboratorio.3. Las condiciones de frontera son diferentes en el laboratorio. Las paredes lisas del permemetro mejoran los caminos de flujo con respecto a los caminos naturales del terreno.4. La cabeza hidrulica h puede ser diferente (a veces mucho mayor) en el laboratorio, lo cual causa el lavado del material fino hacia las fronteras, reduciendo el valor de k.5. El efecto del aire atrapado en la muestra de laboratorio es grande aun para pequea burbujas de aire, debido al tamao tan pequeo de la muestra. Ensayo de carga constante:Este tipo de prueba se utiliza para suelos relativamente permeables, tales cama gravas, arenes y mezclas de arena y grava. Los coeficientes de permeabilidad de esto suelos varan entre cm/seg.La prueba consiste en someter a la muestra de suelo a un escurrimiento de agua, bajo una carga constante. El coeficiente de permeabilidad se determino directamente con base a la Ley de Dercy, a partir del gasto observado, al rea de la seccin transversal de la muestra, la longitud de la muestra, carga aplicada y la temperatura del agua.PROCEDIMIENTO1. Medir el dimetro interno del permemetro y determinar su seccin transversal.2. Colocar el material en capa, apisonndolas de manera que la muestra quede uniformemente compactada en todo su espesor.3. Medir la longitud total de la muestra del suelo (L) 4. Colocar el permemetro en el sistema de abastecimiento de agua5. Saturar completamente la muestra y estabilizar la condicin de flujo, permitiendo que el agua fluya por un tiempo6. Llenar el permemetro con agua hasta la altura escogida para dar a la muestra el gradiente hidrulico. Mantener esa carga constante durante toda la prueba.7. Registrar el tiempo necesario para almacenar entre 750 y 900 ml. De agua en una probeta de 1000ml.8. Registrar la temperatura del agua9. Repetir 2 o 3mediciones similaresCALCULOS1. Determinar el coeficiente de permeabilidad a cualquier temperatura: Sabemos que:

Entonces:

Donde: V= volumen de agua recibida en la probeta, cm3 L= Longitud de la muestra de suelo que tiene que atravesar el agua, cmA= area de la seccin transversal del parameametro, cm2 H= carga de agua, cm t= tiempo de prueba, seg2. Determinar el coeficiente de permeabilidad a 20CPara poder comprobar fcilmente los resultados de las pruebas de permeabilidad es conveniente referir los resultados a un temperatura constante, normalmente a 20C

Donde: Ktx = coeficiente de permeabilidad a la temperatura del ensayo tx= viscosidad del agua a la temperatura del ensayo 20= viscosidad de agua a 20C.

ANEXOS

34