Informe Final de Mecanica de Suelos II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA “Norte De La Universidad Peruana”

Proyecto: análisis de las propiedades físicas y mecánicas del suelo

“ANALISIS DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DEL SUELO”

INTRODUCCION

El presente trabajo ha sido elaborado con la finalidad de desarrollar los aspectos más resaltantes del tema relacionado con los suelos, los cuales abarcan la cubierta superficial de la mayoría de la superficie continental de la Tierra. Es un agregado de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de desintegración orgánica.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS

MECANICA SUELOS II Página 1



I. ASPECTOS GENERALES.

1. RESPONSABLES DEL PROYECTO :

- Altamirano Rimarachin Nelbin.- Campos Zurita Lorenzo.- Davila Bernal Walter Manuel.- Herrera Idrogo Dennis omar.- Mestanza paz Sandy Liziret.- Olivera Huamán Jheferson.

2. FECHA DE LA EXPLORACIÓN :

- 2 de septiembre de 2014

3. UBICACIÓN :

La zona de trabajo se encuentra ubicada en la calle 25 de octubre, urbanización San Francisco, en el Distrito de Jaén, Provincia de Jaén, Región Cajamarca.

4. UBICACIÓN GEOGRÁFICA :

- REGIÓN : Cajamarca.- PROVINCIA : Jaén.- DISTRITO : Jaén.- LOCALIDAD : Sector Magllanal.

5. ACCESIBILIDAD :

El acceso se realiza por medio de transporte terrestre; moto lineal, moto taxi, auto, entre otros. Desde el parque sector Magllanal dos cuadras ala izquierda y cuatro hacia arriba hasta llegar a la calle, en donde se realizó la calicata para efectuar los estudios correspondientes.

6. CONDICIÓN CLIMÁTICA :

El clima de Jaén es cálido, moderadamente lluvioso y con amplitud térmica moderada.




La media anual de temperatura máxima y mínima es 30.2°C y 19.8°C, respectivamente.

7. COORDENADAS Y ALTITUD DE LA ZONA :

El terreno en estudio se encuentra ubicado entre las coordenadas U.T.M.:

CALICATA C - 1NorteEste

Altitud (M.S.N.M.)

II. DESCRIPCIÓN DE LA NORMATIVIDAD .

Según las normas siguientes se han determinado los estudios para este informe los cuales son:

- Contenido de Humedad ASTMD 2216- Densidad Aparente (método Volumétrico)- Análisis Granulométrico ASTMD 422- Clasificación Unidimensional de Suelos (SUCS) ASTMD 2487- Limite Líquido y Plástico ASTMD 4318- Ensayo de compactación y Proctor Modificado ASTMD2166

III. METODOLOGÍA DE TRABAJO .

1. TRABAJO DE CAMPO :Para los ensayos propuestos, se realizó el siguiente trabajo de campo:

A. MATERIALES :

Pico. Barreta




Palana. Wincha métrica

Saquetas Libreta de campo

B. EXCAVACIÓN :

Con la finalidad de determinar el Perfil Estratigráfico del área en estudio se ha realizado una excavación a cielo abierto o Calicata de forma geométrica rectangular, con las siguientes dimensiones:

CUADRO DE CALICATAS

CALICATA

Nº

COTA DE FONDO

(m.s.n.m.)

COTA DE TERREN

O(m.s.n.m.

)

PROFUNDIDAD

(m.)

LARGO

(m.)

ANCHO

(m.)




C - 1 1.50 1.50 1.50

Ilustración fotográfica

- REGISTRO DE EXCAVACIÓN .Se realizó el registro de las Calicatas, bajo la Norma A.S.T.M. D 2488 (Procedimiento Visual-Manual, Descripción e Identificación de Suelos), anotándose las principales características del suelo.

C. MUESTREO :

Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos encontrados, en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de clasificación e identificación de suelos y rocas, (Guía para muestreo de Suelos y Rocas), Norma A.S.T.M. D 420 y el Procedimiento de Conservación y Transporte de muestras de Suelos, bajo la Norma A.S.T.M. D 4220.

Muestreo progresivo para el contenido de humedad en envases herméticos (Botella de Gaseosa).

Obtención de muestra para granulometría, límites y compactación. Las muestras extraída es de aproximadamente de 75 kg obtenida a una

profundidad de 80 cm, al igual que para contenido de humedad se extrajo una aproximado de 160 gr.

D. PERFIL ESTRATIGRÁFICO :

a. PERFIL ESTATIGRÁFICO


MUESTRA PROF.(cm) SÍMBOLO DENOMINACIÓN DESCRIPCION DEL SUELO

Estrato – 01 45 CL (SUCS)A – 6 (11)(AASHTO)

Estrato – 02 32Estrato – 03 30 CL (SUCS)

A – 6 (13)(AASHTO)

Estrato – 04 43



IMAGEN

FOTOGRAFIA

b. ESTRATIGRAFIA DE LA CALICATA La calicata presenta 3 estratos diferentes, los cuales presentan las siguientes características:

- ESTRATO 01: Espesor: Características:






IV. ENSAYOS DE LABORATORIO .

1. ENSAYO DE CONTENID DE HUMEDAD.

2. ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE.

3. ENSAYO DE GRANULOMETRIA .

DETERMINACION DE LA GRANULOMETRIA DE UN SUELO

OBJETIVOS - Aprender a diferenciar cual es el espesor de las partículas del suelo.- Reconocer y aplicar los materiales respectivos del laboratorio de suelos

para el siguiente ensayo.- Conocer cuál es el mejor procedimiento para calcular la granulometría

de un suelo.

ANALISIS GRANULOMETRICO .

Es el proceso para determinar la porción en que participan los granos de suelo, en función de sus tamaños, lo que llamamos gradación de suelos.

La gradación por tamaños es diferente al término geológico en el cual se alude a los procesos de construcción (agradación) y la destrucción (degradación) del relieve, por fuerzas y procesos tales como tectonismo, vulcanismo, erosión, sedimentación, etc.

Los resultados obtenidos de los ensayo se lleva a un gráfico en papel semilogarítmico y se le denomina curva granulométrica (distribución de granos de distintos tamaños), con la escala aritmética (ordenadas) los porcentajes en peso de partículas con ∅<¿ que cada uno de los lados de las abscisas y en la escala logarítmica (abscisas) los tamaños de los granos en milímetros. Los límites de tamaño de las partículas que constituyen un suelo, ofrece un criterio obvio para una clasificación descriptiva del mismo.




La representación en escala semilogarítmica (solo el eje de abscisas en escala logarítmica) resulta preferible a la simple representación natural ay que en la semilogarítmica se dispone de mayor amplitud en los tamaños finos y muy finos, que en escala natural resultan muy comprimidos.

Para los suelos gruesos – granulares, el diámetro equivalente está referido a la abertura cuadrada de la malla. Para los finos, al diámetro de una esfera.

Un suelo constituido por partículas de un solo tamaño, estará representado por una línea vertical; una curva muy tendida indica gran variedad de tamaños (suelos muy heterogéneos, suelo bien granulado).

1 100

102030405060708090

100

L. INFL. SUP% QUE PASA

DIAMETRO (mm)

PORC

ENTA

JE Q

UE P

ASA

(%)

N°4

1/4"

1"

3/8"

1/2"

3/4"

N°8

- La curva A, nos indica un suelo bien gradado y de grano grueso.- La curva B, nos indica un suelo mal gradado, poco uniforme (curva parada

sin extensión).- La curva C, nos indica un suelo arcilloso o limoso (fino).

Según estas curvas granulométricas, se pueden apreciar, por ejemplo, que una arcilla está constituido no solo por sus propios tamaños de granos (en la zona <0.002 mm) sino de partículas más gruesas. O sea en lo sucesivo, los términos, arena, limo, arcilla, se emplearan únicamente para designar tipos de suelo, recurriendo a la mención específica de un tamaño de partícula cuando se requiere designar cierta fracción granulométrica.




Esta clasificación es necesaria en Geotecnia, pero no suficiente. La granulometría se complementa siempre con los ensayos de Límites de Atterberg, que caracterizan la plasticidad y la consistencia de los finos en función del contenido de humedad.La información obtenido en el análisis granulométrica puede utilizarse para predecir movimientos del agua a través del suelo, aun cuando el ensayo a utilizar es el permeabilidad, también puede predecirse la susceptibilidad de sufrir la acción de las heladas en zonas frías, otro de los usos es en la gradación adecuada de materiales para filtros, así como para compactación adecuadas, etc.Como la medida simple de la uniformidad de un suelo, se utiliza el coeficiente de uniformidad (Cu).

GRADACION DE UN SUELO .Tamaño Efectivo, Coeficiente de Uniformidad y Coeficiente de Curvatura.

Distribución no acumulada de las frecuencias de los tamaños de las curvas anteriores.La forma de la curva de distribución de tamaño de partículas, indica si los tamaños varían en un rango amplio (O) o estrecho (B); si el rango tiende a los tamaños mayores del suelo grueso (A) o a los menores del suelo fino (C). Si todos los tamaños tienes proporciones en peso relativamente iguales, el rango es amplio y la curva es suave, el suelo así será bien gradado (A y C). La mala gradación puede ser por falta de extensión (B) o por discontinuidad.

Las curvas granulométricas se usas para comparar diferentes suelos. Además tres parámetros básicos que se usan para clasificar el suelo, los que son: Diámetro efectivo, Coeficiente de Uniformidad (Cu) o coeficiente de HAZEN que nos indica la variación o rango del tamaño de las partículas presentes en la muestra y el Coeficiente de Curvatura (Cc) que es una medida de la forma de la curva entre el D60 y D10 y si el valor es diferente de 1.0 nos indica que falta una serie de diámetros entre los tamaños correspondientes a D60 y D10. Cuyos coeficientes dan la gradación (gradación o uniformidad) del suelo expresado numéricamente.

Cu=D60

D10 , y Cc=

( D30)2

D10∗D60

Bien gradado cuando:




- Cu<4 a6gr- 1<Cc<3 gr

Los Di , con i=10,30,60, son los tamaños o diámetros de las partículas, para el cual el i% del material es el más fino que ese tamaño.

Cuando más alto sea Cu, mayor será el rango el tamaño del suelo.

El diámetro en la curva de distribución de tamaños de las partículas correspondientes al 10% de finos, se define como diámetro efectivo o D10.

METODO POR LAVADO .El empleo de este método, es adecuado cuando la muestra contiene gran cantidad de partículas cohesivas (finos).

- REFERENCIAS.La norma NTP 339.128 (ASTM D 422), ASTM D421.

- MATERIALES: Suelo arcilloso- limos: 200gr. Suelo arenoso con finos, de 200 a 500 gr.

- EQUIPOS: Juego de tamices, dependiendo del tipo de suelo (generalmente de

recomiendo: (N ° : 4 ,10 ,20 ,40 ,60 ,140 ,200). Mortero y mango de mortero. Balanza de sensibilidad a 0.1 gr. Estufa con control de temperatura. Recipientes (taras).

- PROCEDIEMIENTO: S e seca una muestra, y se pesa la muestra seca Pms (Antes del

lavado). Se coloca la muestra en un recipiente, empapara la muestra con agua

por varias horas considerando el tipo de material. Colocar la muestra empapada en la malla N °200 y lavar el material

cuidadosamente utilizando agua a chorro (si es necesario apoyarse con un cepillo), hasta que el agua que pase a través del tamiz mantenga su transparencia (tener cuidado de no causar daño ala




tamiz y evitar la pérdida de suelo que eventualmente pueda salpicar fuera del tamiz).

Se recupera las partículas retenida en la malla N °200 colocandalas en un recipiente y se las seca en una estufa generalmente 24 horas y a 105 °C .

La muestra ya seca, se pasa por el juego de tamices agitándolos ya sea mecánica o manualmente.

Se pesa el material retenido en cada tamiz (PR), y se determina el peso del suelo perdido durante el lavado, lo cual nos indica el suelo que pasa el tamiz N °200.

Se calcula los porcentajes de los pesos retenidos en cada tamiz:

%PR=100∗PRPms

Se determina los porcentajes de los pesos retenidos acumulados

(%PAR ). Luego se calcula los complementos a 100% que son los porcentajes

pasantes acumulativos por los tamices: %PASA=100−%PAR Se dibuja la curva granulométrica en escala semilogarítmica a partir

del tamaño que corresponde a la malla N °200, teniendo como abscisa y en la escala logarítmica a los tamaños de los tamices en mm y en la ordenada a los % porcentajes acumulados que pasa.

Se clasifica al suelo según su granulometría.




Grafica y datos

4. ENSAYO DE LIMITE LÍQUIDO .

INTRODUCCION

Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo

pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo

se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco

va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente

líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al

otro son los denominados límites de Atterberg. Los ensayos se realizan en el

laboratorio y miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para

ello se forman pequeños cilindros de 3mm de espesor con el suelo. Siguiendo

estos procedimientos se definen tres límites:

- Límite líquido:

Cuando el suelo pasa de un estado semilíquido a un estado plástico y puede moldearse. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara deCasagrande.2.- Límite de retracción o contracción:

Cuando el suelo pasa de un estado semisólido aun estado sólido y deja de

contraerse al perder humedad.

OBJETIVO:

- Objetivo General:

Determinar la cohesión de las muestras de suelo y su contenido de humedad- Determinar en laboratorio el Límite Líquido y Límite Plástico de una muestra de suelo




- Objetivo Específico:

Determinar la fluencia de las muestras de suelo en condiciones normalizadas.- Determinar la curva de fluencia de las muestras de suelo.

MARCO TEORICO

- CONSISTENCIA DE LOS SUELOS (PLASTICIDAD)

El objetivo de estos ensayos de identificación (en suelos cohesivos: arcillas, limos, margas, arcillas arenosa) es el conocer cualitativamente desde el punto de vista de la consistencia el comportamiento de un suelo dado en función de su humedad con la cual se podrá trabajar un suelo de forma tal que este sea capaz de resistir solicitaciones deformándose sin fallar. Además permite obtener una información cuantitativa del cambio de volumen que pueda experimentar una masa de suelo ante variación de temperatura (límite de contracción).

La plasticidad puede definirse como la propiedad de algunos suelos de deformarse sin agrietarse, ni producir rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse.

La plasticidad de los suelos cohesivos no es una propiedad permanente, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua. Por ejemplo una arcilla bastante seca puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma, con gran contenido de agua puede presentar las propiedades de un lodo semilíquido.

Entre ambos extremos un intervalo del contenido de agua en que la arcilla se comporta plásticamente.

- DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO .




Con el propósito de determinar el contenido de agua de un suelo que corresponde al límite líquido se emplea una técnica basada en el uso de la copa de Casagrande. Copa de bronce, de ciertas dimensiones, en la cual se coloca una pasta de suelo hasta cierta altura distinta y se hace que la copa caiga periódicamente, golpeándose contra una base. La altura de caída es de 1 cm. El suelo dentro de la copa será ranurado mediante un acanalador (la ranura debe tener dimensiones especificas).

El contenido de agua que tenga el suelo cuando cierre la ranura del fondo de la capa; dándole un numero de 25 golpes, corresponde al valor para el límite líquido. Para encontrar este contenido de humedad (según 25 golpes), se lleva a cabo el ensayo varias veces con pastas de diferentes consistencias, o sea de distintos contenidos de agua luego se entra en grafico para hallar el valor buscado. Este grafico tiene por abscisa una escala logarítmica donde están apuntados los números de golpes y una refiere a porcentaje de agua.

DETERMINACIÓN DEL LIMITE LÍQUIDO DE UN SUELONORMA ASTM D4318 – 00




- DESCRIPCIÓN :

Este método cubre la determinación del límite líquido de un suelo mediante la elaboración de una curva de flujo, resulta de la determinación de tres puntos con la ayuda del equipo de Casagrande.

- DEFINICIÓN:

El límite líquido es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto al peso del suelo seco, que delimita la transición entre el estado líquido y plástico de un suelo.El límite líquido se define como el contenido de agua necesario para que la ranura de un suelo colocado en el equipo de Casagrande, se cierre después de haberlo dejado caer 25 veces una altura de 10mm.

- MATERIALES:

La cantidad usada de suelo es aproximadamente 100 g que pasa la malla 40 de la muestra original, previamente secada al aire libre.

- EQUIPO:

Tamiz N° 40 Copa de casa grande. Acanalador Espátula Balanza de precisión, con sensibilidad a 0.01 gr. Estufa con control de temperatura Probeta graduada Mortero y mango Pipetas Regla metálica graduada.

- AJUSTE Y CONTROL DE LA COPA DE CASAGRANDE.

Ajustar la altura de caída de la tasa, para lo cual se gira la manivela hasta que la tasa se eleve a su mayor altura. Utilizando el calibrador de 10mm, se verifica que la distancia entre el punto de percusión y la base sea de 10mm exactamente, de ser necesario se aflojan los tornillos de fijación y se mueve el ajuste hasta obtener la altura de caída requerida. Además se debe verificar periódicamente que:

No se produzca fuego lateral de la tasa por desgaste de pasador que la sostiene.

Los tornillos que conectan la tasa con el apoyo estén apretados El desgaste de la tasa no sobre pase la tolerancia de la masa.




L desgaste de la base no exceda de 0.1 mm de profundidad. Cuando esto suceda se debe pulir nuevamente.

El desgaste del ranurador no sobre pase las tolerancias dimensionales.

- PROCEDIMIENTO:

Colocar la muestra dentro de un equipo adecuado que permita mezclarlo con agua.

Adicione agua y empiece un proceso de homogenización, de tal forma que el agua se incorpore totalmente a la muestra del suelo.

Cuando el suelo y el agua formen una masa uniforme y consistente, colocar una porción el recipiente del equipo de Casagrande, con la ayuda de la espátula verifique el nivel de la muestra no supere el borde del recipiente y que el nivel máximo entre la base del recipiente y el suelo sea 10mm. El exceso de suelo retírelo y retornelo al recipiente donde está realizando la mezcla.

Con la ayudad del ranurador (pasar manteniéndolo perpendicular a la

superficie interior de la taza), divida a la muestra del suelo que está en el recipiente del equipo Casagrande en dos mitades, mediante un movimiento suave a lo largo del diámetro de este, de atrás hacia la parte frontal. El movimiento debe ser cuidadoso propiciando la construcción de la ranura en un solo movimiento y de manera que esta llegue hasta el fondo, y quede limpia y no se dañen los bordes de las mitades de suelos generadas.

Una vez hecho el surco o ranura, con la ayuda de la manivela del equipo, damos golpes sin para la cuchara a una velocidad aproximada de 2 golpes/segundo, hasta que las dos mitades se junten (cierren) aproximadamente 12.7 mm. Se debe registrar el número de golpes en los cuales se cerró dicha ranura.

Se remueve del parte de la muestra de suelo (10 gr), procurando tomarla del sector donde se cerró la ranura (junta el fondo del surco). La muestra tomada es llevada a un recipiente, se registra su peso y se somete a secado para determinar su humedad.

Luego retirar el resto de la muestra al recipiente de mezclado, y limpiar y secar la copa de Casagrande así como el ranurador.

Este proceso se repite 3 veces, adicionando agua o extendiendo la muestra para someterla a secado, facilitando así la obtención de otros puntos con diferente humedad y numero de golpes. Se recomienda que el número de golpes para cerrar la ranura deban estar comprendidos entre 10 y 35.

- CÁLCULOS:




Determinar el contenido de agua, expresado en porcentaje de peso respecto al peso del suelo seco:

w=WwWs

x100

Dónde:

Ww : Peso del agua presente dentro de la muestra. Se determina como la diferencia entre el peso húmedo y el peso seco de la muestra.

Ws : Peso seco de la muestra.

Recuerde que en varias ocasiones es necesario tener en cuenta el peso del recipiente en que la muestra es llevada al horno.

- ELABORACIÓN DE LA CURVA DE FLUJO El objetivo de este procedimiento es obtener los puntos suficientes para co0nstruir un gráfico semilogaritmica con el número de golpes como abscisa en escala logarítmica vs. Contenido de humedad como ordenada en escala aritmética.

Dibujar los puntos correspondientes a los resultados correspondientes a cada una de las tres (o más) ensayos efectuados y construir una recta (curva de flujo).

Expresar el límite liquido del suelo como la humedad correspondiente al a intersección de la curva de flujo con la abscisa de 25 golpes aproximando al entero más próximo.

Otros métodos

A. Método de un punto ( a manera de verificación, dependiendo de la norma)

Se procede en forma similar al método antes mencionado, encontrando el número de golpes necesarios para producir la unión de la ranura de la muestra excepto que esto se ha desarrollado para un punto, el cual deberá estar dentro del intervalo de 20 a 30 golpes.

Se obtiene la humedad correspondiente al punto anterior (W n) Todo el procedimiento se repite para otro punto, el cual es comparado con

el anterior. No deben diferir en más del 2 %. El punto de debe confrontar con la curva de flujo determinada previamente

para el mismo tipo de suelo. Se calcula el límite líquido, mediante la siguiente expresión:




¿=( N25 )tgβ

∗W n%

Dónde:

Tgβ: Pendiente de la curva de flujo en escala logarítmica en el intervalo antes mencionado (vecindad del límite liquido) y cuyo valor varía entre 0.12 y 0.13. Usualmente se usa el valor de tgβ=0.121;el cual entrega buenos resultados a pesar de no ser un valor estándar para todo tipo de suelo.

para facilitar el calculo se obtieneel valor ( N25 )0.121

N (N /25 )0.121 N (N /25 )0.121

20 0.974 25 1.00021 0.979 26 1.00522 0.985 27 1.00923 0.990 28 1.01424 0.995 29 1.01825 1.000 30 1.022

B. Penetrometro de cono

Se basa en la relación entre el contenido de humedad y la penetración de un cono en la muestra de suelo bajo condiciones contralada. Es de gran ventaja, puesto que se puede utilizar en una amplia gama de suelos.

- HOJA DE CÁLCULO

CALICATA: se trabajó con el material de la calicata para este ensayo

específicamente con el estrato E0

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ÁCADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERIA DE LOS RECURSOS HIDRÍCOS

PROYECTO: MUESTRA: M - 1




UBICACIÓN: Sector magllanal N° DE CALICATA: 1FECHA DE MUESTREO:

03-09-2014

DIMENSIONES:

Ancho: m

METODO DE EXPLORACIÓN:

A cielo abierto Largo: m

NORMA: ASTM D Profundidad: 1.50 m

LIMITE LIQUIDODATOS DE LABORATORIO

N° MUESTRA 1° 2° 3°Peso de la tara + peso de la muestra humedad

55.64 54.48 33.14

Peso de la tara + peso de la muestra seca

52.52 51.96 31.01

Peso de la tara 38.91 40.46 21.76Peso de la muestra seca 13.61 11.50 9.25Peso de la muestra humedad 16.73 14.02 11.38Peso del agua 3.12 2.52 2.13Contenido de humedad (%) 22.92 21.91 23.03Número de golpes 18 22 28

MECANICA SUELOS II Página 2016 18 20 22 24 26 28 3021.2021.4021.6021.8022.0022.2022.4022.6022.8023.0023.20

f(x) = 0.378335961705534 ln(x) + 21.4469046540129R² = 0.0184820400959322

LÍMITE LÍQUIDO MUESTRA 3

LIMITE LIQUIDO MUESTRA 3Logarithmic (LIMITE LIQUIDO MUESTRA 3)



LL (%) 22.66

- CONCLUCIONES

Se logró concretar el ensayo en condiciones adecuadas obteniendo lo que se

propuso para el respectivo ensayo

Identificamos las normas de trabajo para este ensayo (Norma ASTMD4318-

00)

Se obtuvo una pasta adecuada para el respectivo ensayo de límite líquido,

su respectiva cohesión de la muestra.

Se calculó de forma respectiva y adecuada el contenido de humedad para

realizar la gráfica de fluencia de nuestro suelo con respecto al límite líquido.

- RECOMENDACIONES

Se recomiendo en una primera instancia realizar un buen tamizada de la

muestra.

Se debe preparar la pasta adecuada con una cantidad de agua respectiva

para evitar mayores inconvenientes el realizado de los golpes con la copa de

Casagrande

Realizar un buen pesado de la muestra ensayada en la copa de Casagrande

para evitar posibles errores.

Se recomienda trabajar con un esmeró adecuado y al borde de las

circunstancia y con total seriedad que requiere dicho ensayo mencionada

anteriormente.




5. ENSAYO DE LIMITE PLASTICO .

D ET E R MI N A C IÓN D E L L Í M ITE P L A S T I C O ( A STM D- 4 3 1 8 , A A S H T O T - 90)

Se denomina límite plástico (L.P.) a la humedad más baja con la que pueden formarse barritas de suelo de unos 3,2 mm (1/8") de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa (vidrio esmerilado), sin que dichas barritas se desmoronen.

OBJETI V O

Es la determinación en el laboratorio del límite plástico de un suelo.

APARATOS

- Espátula, de hoja flexible, de unos 75 a 100 mm (3" – 4”) de longitud por 20 mm (3/4") de ancho.

- Recipiente para Almacenaje, de 115 mm (4 ½”) de diámetro.- Balanza, con aproximación a 0.1 g.- Horno o Estufa, termostáticamente controlado regulable a 110 ± 5 °C (230 ±

9 °F).- Tamiz, de 426 µ m (N° 40).- Agua destilada.- Vidrios de reloj, o recipientes adecuados para determinación de humedades.- Superficie de rodadura. Comúnmente se utiliza un vidrio grueso esmerilado.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

- Si se quiere determinar sólo el L.P., se toman aproximadamente 20 g de la muestra que pase por el tamiz de 426 mm (N° 40), preparado para el ensayo de límite líquido. Se amasa con agua destilada hasta que pueda formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una porción de 1,5 gr a 2,0




gr de dicha esfera como muestra para el ensayo.

- El secado previo del material en horno o estufa, o al aire, puede cambiar (en general, disminuir), el límite plástico de un suelo con material orgánico, pero este cambio puede ser poco importante.

- Si se requieren el límite y el límite plástico, se toma una muestra de unos 15 g de la porción de suelo humedecida y amasada, preparada de acuerdo a la guía (determinación del límite líquido de los suelos). La muestra debe tomarse en una etapa del proceso de amasado en que se pueda formar fácilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarla.

- Si el ensayo se ejecuta después de realizar el del límite líquido y en dicho intervalo la muestra se ha secado, se añade más agua.

PROCEDIMIENTO - Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuación,

se rueda con los dedos de la mano sobre una superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar cilindros.

- Si antes de llegar el cilindro a un diámetro de unos 3.2 mm (1/8") no se ha desmoronado, se vuelve a hacer una elipsoide y a repetir el proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone aproximadamente con dicho diámetro.

- El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto, en los diversos tipos de suelo:

- En suelos muy plásticos, el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm de longitud, mientras que en suelos plásticos los trozos son más pequeños.

- La porción así obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa-filtros tarados, se continúa el proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y se determina la humedad de acuerdo a la guía de Determinación del contenido de humedad.

- Se repite, con la otra mitad de la masa, el proceso indicado.

CÁLCULOS.

Calcular el promedio de dos contenidos de humedad. Repetir el ensayo si la diferencia entre los dos contenidos de humedad es mayor que el rango aceptable para los dos resultados listados en la tabla 1 para la precisión de un operador.




Tabla 1.- Tabla de estimados de precisión.

Índice de precisión y tipo de ensayo

Desviación Estándar

Rango Aceptable de dos resultados

Precisión de un operador simple

Límite PlásticoPrecisión Multilaboratorio

Límite Plástico

0,9

3.7

2,6

10.6

El límite plástico es el promedio de las humedades de ambas determinaciones. Se expresa como porcentaje de humedad, con aproximación a un entero y se calcula así:

limite plástico= pesode aguapesode suelo secado alhorno

∗100

CÁLCULO DEL ÍNDICE DE PLASTICIDAD

Se puede definir el índice de plasticidad de un suelo como la diferencia entre su límite líquido y su límite plástico.

L.P.= L.L. – L.P.

Dónde:L.L. = Límite LíquidoP.L. = Límite Plástico

L.L. y L.P., son números enteros

• Cuando el límite líquido o el límite plástico no puedan determinarse, el índice de plasticidad se informará con la abreviatura NP (no plástico).

• Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el límite líquido, el índice de plasticidad se informará como NP (no plástico).

EXPRESION DE RESULTADOS.




DATOS DE LABORATORIO

N° MUESTRAM - 1

M - 2M - 3

Peso de la tara + peso de la muestra humedad

42.97 28.67 28.42

Peso de la tara + peso de la muestra seca

42.55 28.51 28.26

Peso de la tara40.28 27.68 27.38

Peso de la muestra seca2.27 0.83 0.88

Peso de la muesta humedad2.69 0.99 1.04

Peso del agua0.42 0.16 0.16

Contenido de humedad (%)18.50 19.28 18.18

CONTENIDO DE HUMEDAD PROMEDIO (%)

18.50 19.28 18.18

6. ENSAYO DE COMPACTACION PROCTO MODIFICADO .

INTRODUCCION

En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, condición que optimiza el inicio de la obra con relación al costo y el desarrollo estructural e hidráulico.

Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba




en la distinta energía utilizada, debido al mayor peso del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado.

Ambos ensayos se deben al ingeniero que les da nombre, Ralph R. Proctor (1933), y determinan la máxima densidad que es posible alcanzar para suelos o áridos, en unas determinadas condiciones de humedad, con la condición de que no tengan excesivo porcentaje de finos, pues la prueba Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente por la malla No 4, o que tengan un retenido máximo del 10 % en esta malla, pero que pase (dicho retenido) totalmente por la malla 3/8”. Cuando el material tenga retenido en la malla 3/8” deberá determinarse la humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo con la prueba de Proctor estándar.

El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener el punto de compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de compactación. El ensayo puede ser realizado en tres niveles de energía de compactación, conforme las especificaciones de la obra: normal, intermedia y modificada.

OBJ ET IVOS:

- OB J E T I V O G E N E R A L .

Determinar el contenido de humedad óptima y el peso específico

seco máximo para una muestra de suelo compactado en el laboratorio.

- OBJETIVOS ESPECIFICOS .

Establecer la importancia del método de compactación como medio

para aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los

suelos.

Obtener la curva de compactación de la muestra de suelo compactado

en el laboratorio de los pesos específicos secos contra el contenido de

humedad.

Obtener una curva de saturación del 100% para la muestra de

suelo compactado a partir de la cual todas las curvas de compactación




deberán ubicarse a la izquierda de dicha curva de saturación.

Analizar el ensayo cumpliendo las normas que lo regulan, considerando

los pasos que se deben seguir y los materiales que se deben usar.

COMPACTACIÓN DE SUELOS La compactación de suelos es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades.

PROCTOR ESTÁNDAR La prueba consiste en compactar el suelo a emplear tres capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el método c) con un pistón de 2.5 kg de peso , que se puede dejar caer libremente desde una altura de 30.5 cm.

Con este procedimiento proctor observo que para un suelo dado, a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se obtenían densidades secas sucesivamente más altas (mejor grado de compactación). Asimismo, noto que esa tendencia no se mantenía indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la humedad agregada, las densidades secas disminuían, con lo cual las condiciones empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada energía de compactación, existe un valor de humedad óptima con la cual puede alcanzarse la máxima densidad seca.

El ensayo proctor estándar también es conocido como ensayo AASHTO T-99 (America Association of estatehigway and transportation officials – Asociacon A mericana de Agencias Estatales de Carreteras y Transportes).

PROCTOR MODIFICADOLa prueba consiste en compactar el suelo a emplear en cinco capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 por el método c) con un pistón de 4.5 kg de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45.7 cm. Todo método de compactación, sea por impacto, como es el caso del ensayo proctor, o bien por amasado, vibración o compresión estática o dinámica, produce estabilización del suelo al transferirle energía al mismo.Ciertamente, no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea contraparte o comparable al ensayo de impacto en el laboratorio (a diferencia de lo ocurre en el caso de ensayos de amasado, vibración o compresión de laboratorio que encuentran su contraparte en los rodillos pata de cabra, Vibro compactadores, de rueda lisa, etc.)No obstante ello, es tanta la experiencia que se ha acumulado sobre la prueba




patrón proctor, así como la gran cantidad de información que da indicio de su eficacia, que desde el comienzo de su implementación hasta el presente es un método aceptado y referenciado un sin número de pliegues de obras.

MATERIALES Y EQUIPOS

Para la consecución satisfactoria de los resultados del laboratorio del

proctor estándar Se emplearon los siguientes equipos:

- Muestra de suelo de 6000 gramos.

- Cilindro de compactación.

- Espátula (arrasador).

- Cuchara

- Brocha




- Balanza de sensibilidad de 0.01 gr.

- Bandejas

- Recipiente de agua.

- Pistón o martillo.

- Recipientes adecuados para la determinación de la humedad.

- Horno de secado.




- Juego de tamices

TIPO Y PROCEDENCIA DE LA MUESTRA

Para la ejecución del ensayo del proctor estándar, empleamos una muestra de

6000 grs, obtenida del laboratorio de suelos del propietario Ing. Luis Rafael

Quiroz Chihuan docente de la Universidad Nacional de Cajamarca-sede Jaén de

la facultad de ingeniería civil, esta muestra, presentaba una coloración amarrilla-

parda con ciertas características granulares, y aparentemente húmedo, por lo que

se hizo notorio la presencia de algún grado de humedad en el contenido de la

muestra.

DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA

E l material base no presenta ningún tipo de residuo.

Para realizarse la compactación en una zona de dimensiones 60x60x20 cm3, se toma la prueba de la calle ubicada en el sector Magyanal.

Las características necesarias son:

W natural =

P unitario suelto=

- Selección del método A, B o C:

De acuerdo a los datos granulométricos, se utiliza el método C que se usa cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos del 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).

- Datos del ensayo granulométrico




W inicial= 843gr

W final= 830.34 gr

% de perdida= 1.50%

TABLA DE DATOS

TAMIZ P.RET. PARCI

AL

P.RET. ACUMULA

DO

% RETENID

O ACUMULA

DO

% QUE PASANO ABERTURA(

MM)

1" 25.4 0.00 0.00 0.00% 100.00%

3/4" 19.00 12.56 12.56 1.51% 98.49%

1/2" 12.5 33.14 45.70 9.26% 90.74%

3/8" 9.50 52.14 97.84 11.78% 88.22%

1/4" 6.30 56.3 154.14 18.56% 81.44%

N° 04 4.75 137.49 291.63 35.12% 64.88%

N° 10 2.00 203.6 495.23 59.64% 40.36%

N° 20 0.85 104.54 599.77 72.23% 27.77%

N° 40 0.43 111.66 711.43 85.68% 14.32%

N° 60 0.25 44.05 755.48 90.98% 9.02%N° 140 0.11 55.82 811.30 97.71% 2.29%N° 200 0.08 14.14 825.44 99.41% 0.59%CAZOLETA

4.90 830.34 100.00% 0.00%

TOTAL 830.34

PROCEDIMIENTO:Este procedimiento se realiza para los dos ensayos de proctor donde solo varia el número de capas (3 en estándar y 5 en modificado) y el tamaño del pistón.

- Se pesa el molde sin el collarín

- Se determina el volumen del molde




- Se toma 6kg de muestra de afirmado por recipiente para cada uno de los cinco ensayos, se utiliza el material que pase el tamiz no 4.

- Se agrega el agua necesaria para cada muestra (variando el porcentaje de humedad de manera progresiva), y luego se homogeniza.

- Se compacta la muestra 5 capas (modificado) con 56 golpes por cada capa.

- Al terminar de compactar se quita el collarín se enrasa, se retira el material que se encuentra fuera del molde y se pesa( se obtiene el peso húmedo compactado)

- Extraer tres muestras del afirmado húmedo compactado, colocarlas en las taras y pesarlas.

- Llevarlas al horno a 110±5C0 y dejar secar por 24 horas y pesar (se obtiene el contenido de humedad)

La densidad de la muestra húmeda se halla con la siguiente formula:

El contenido de humedad de la muestra se obtiene de:

Densidad seca:

DATOS Y RESULTADOS.

ANALISIS DE RESULTADOS .

Después de haber realizados todos los cálculos pertinentes para la obtención del


ρhumeda=wmolde+muestra humeda−wmolde

V molde

w%=wmuestra humeda+tara−wmuestra seca+tara

wmustra seca+tara−w tara∗100%

ρ seco=ρseco

1+w



peso específico seco y el contenido de agua optimo, por medio de los resultados que se pudieron obtener para el suelo que se le realizo agregándoles diferentes porcentajes de humedad, se llegar a los resultados de:

Suelo: al que se le agrego una humedad del 5% se obtuvo un contenido de agua del 7.1%.

Para cuando se le agrego una humedad del 8% se obtuvo un contenido de agua del 10.2%.

Para cuando se le agrego una humedad del 14% se obtuvo un contenido de agua del 16.7%.

Con el pesa de los suelos compactados y los respectivos volúmenes de cada

cilindro se hallaron las densidades húmedas en gr/cm3.

Seguido con los diferentes contenidos de humedad y las densidades húmedas encontradas, seguido de la realización de las operaciones para se hallaron las

diferentes densidades teóricas secas en gr/cm3, que fueron los siguientes para el contenido de agua del 7.1% fue de 1.74, para el contenido de agua de 10.2% fue de 1.84 y para el contenido de humedad de 16.7% fue de 1.81.

Para representar estos resultados en una graficar es necesario pasar estas

densidades a pesos específicos en kn/m3. En la gráfica plasmas como peso específico seco vs contenido de agua, también es necesario dibujar en esta grafica el peso específico con ceros de vacío o 100% saturado, el cual se calculó y resultaron, los siguientes resultados respectivamente de 22.57, 21.07, y del 18.49.

Al graficar todos estos puntos constatamos que nuestra curva de compactación se encuentre del lado izquierdo de la línea de ceros vacíos y que no la toque, lo cual nos permite decir que es de confianza el ensayo realizado, se obtuvo un peso

específico seco máximo de 18.291kn/m3 y un contenido de agua óptimo de 12.85%, como la norma nos indica que para el campo mínima del 95%, tomamos el peso específico seco máximo y los multiplicamos por este 95%(grado

de compactación) lo cual nos arroja un resultado de 17.37kn/m3, al ubicarlo en la gráfica nos permite hallar un rango que contenido de aguas al cual debe agregarse para poder cumplir con este especificación que será de 7.9% a 17.8%.




CONCLUSIONES

El óptimo contenido de humedad del material de base para energía

modificada es ,,,, lo cual indica que se debe agregar ,,, debido a que el

afirmado ya tiene un ,,, de humedad.

La densidad máxima para energía modificad es …..

Después de haber concluido satisfactoriamente el ensayo proctor normal o

estándar, aseveramos con un rango amplio de confiabilidad el hecho de haber

alcanzado los objetivos propuestos al inicio del ensayo; logramos obtener un

peso específico seco máximo el cual fue del 18.29 KN/m3 y un grado de humedad

óptimo de 12.85%, evidenciados en la respectiva curva de compactación, además,

se obtuvo la correspondiente curva de saturación del 100%, para la cual

nuestra curva de compactación se encuentra a la izquierda de esta.

Esta curva de compactación; humedad-peso específico, representa la variación de

los pesos específicos secos alcanzados por una muestra de suelo que se ha

compactado en el laboratorio en dependencia a la variación de los contenidos de

humedad de la misma.

Para cumplir con las especificaciones de las normas ASTM 698, INVE 141-07 y

ASSHTO T180, de mantener un peso específico máximo del 95%, obtuvimos que

este valor fue de 17.37kn/m3 , para el cual estas normas plantea que este valor

(95%),del peso específico seco máximo en el laboratorio, para el campo este

deberá ser mayor al del laboratorio, para poder garantizar un rango óptimo de

confiabilidad, es decir nuestro peso específico se muestra ubicado en el

rango, para el cual puede considerarse optimo y confiable,

Cuando se trabaja con una humedad mayor que la obtenida, la compactación se

vera afectada y mientras más se desee compactar esto no será posible porque el

índice de vacío presente en este suelo estará saturado de agua lo que provocara

que las partículas de suelo no se puedan juntar más, provocando una




compactación ineficiente.

El contenido de humedad optima es un valor que nos sirve como guía para ver

en el campo cuanto de agua se le debe agregar al suelo a compactar.

Como la curva no corte a la curva de saturación (con S=100%) el ensayo y los cálculos se hicieron con propiedad.

RECOMENDACIONES

Para mejorar el grado de confiabilidad de los resultados obtenidos en el

laboratorio nosotros recomendamos:

Efectuar medidas congruentes en los procesos de mezclado.

Usar algún dispositivo que facilite o que propenda a conseguir una homogeneidad casi del 100% al mezclar el material con el agua adicional.

Llevar una secuencia lógica del número de golpes del pisón sobre la superficie del material.

Asegurarse de que el martillo llegue al máximo de la altura para garantizar la caída de potencial requerida según la norma que regula el método del proctor estándar

7. ENSAYO DE CBR.


Informe Final de Mecanica de Suelos II

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