Mecánica de Suelos II

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GUIAS DE PRACTICAS ICI Código de registro: RE-10-LAB-026-001 Versión 1.0 UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-1 MUESTREO Y PROCEDIMIENTO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE SUELOS EN CAMPO AASHTO: Ensayo T 86-70 ASTM: Ensayo D 420-69 1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO Para determinar las propiedades de un suelo es necesario contar con muestras representativas del material para realizar los ensayos de laboratorio. Una muestra adecuada y representativa nos proporcionará resultados adecuados con márgenes de error mínimos, de aquí la importancia de que el muestreo sea efectuado por personal conocedor de su trabajo. 2. COMPETENCIA El Estudiante esta capacitado para planificar, identificar y ensayar el método para la obtención de muestras de: Suelo, Piedra, Grava y Arena en el terreno 2.1. Tipos de muestra Las muestras pueden ser de dos tipos, inalteradas y alteradas Muestras inalteradas: Estas muestras son extraídas del suelo con el debido cuidado de no alterar su estado natural, estas muestras nos sirven para la identificación del suelo, la determinación de la densidad, y para el ensayo de CBR que determina la resistencia de los suelos. El tamaño de estas muestras son generalmente de 30cm * 30cm *30cm y un procedimiento para obtener es el siguiente: a) Se limpia y alisa la superficie del terreno y se marca el contorno del trozo.

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Guia de aplicación de la mecánica de suelos

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  • GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001 Versin 1.0

    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-1 MUESTREO Y PROCEDIMIENTO PARA LA IDENTIFICACIN DE SUELOS EN CAMPO

    AASHTO: Ensayo T 86-70 ASTM: Ensayo D 420-69

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

    Para determinar las propiedades de un suelo es necesario contar con muestras representativas del material para realizar los ensayos de laboratorio. Una muestra adecuada y representativa nos proporcionar resultados adecuados con mrgenes de error mnimos, de aqu la importancia de que el muestreo sea efectuado por personal conocedor de su trabajo. 2. COMPETENCIA El Estudiante esta capacitado para planificar, identificar y ensayar el mtodo para la obtencin de muestras de: Suelo, Piedra, Grava y Arena en el terreno

    2.1. Tipos de muestra

    Las muestras pueden ser de dos tipos, inalteradas y alteradas

    Muestras inalteradas: Estas muestras son extradas del suelo con el debido cuidado de no alterar su estado natural, estas muestras nos sirven para la identificacin del suelo, la determinacin de la densidad, y para el ensayo de CBR que determina la resistencia de los suelos.

    El tamao de estas muestras son generalmente de 30cm * 30cm *30cm y un procedimiento para obtener es el siguiente:

    a) Se limpia y alisa la superficie del terreno y se marca el contorno del trozo.

  • b) Se excava una zanja alrededor. c) Se ahonda la excavacin y se cortan los lados del trozo con la ayuda de un

    cuchillo de hoja delgada. d) Se corta el trozo con el cuchillo y se retira del hoyo. e) Se marca la cara superior del trozo, y se le aplica 3 capas de parafina

    caliente con una brocha.

    Muestras alteradas: El propsito de estas muestras, es el de determinar una representacin del perfil de todo el suelo, o del material contenido de un acopio o camellon.

    La toma de muestras se la puede realizar:

    Superficialmente: A mano con herramientas menores.

    Poco Profundas: Dentro de pozos o galeras con herramientas menores.

    Profundas: Por medio de sondeos con saca testigos.

    2.2. Cantidades de muestras para cada ensayo

    Cada tipo de ensayo necesita de cierta cantidad de material para evitar errores o dispersin de datos. La cantidad depende de la granulometra de la muestra, los cuales indicamos a continuacin:

    DIMETRO DE LA MUESTRA CANTIDAD DEL MATERIAL (Kg)

    2 1 1/2

    1 3/4 1/2

    No. 4

    20.0 15.0 10.0 7.5 5.0 0.5

    3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS

    1. Barreno manual de 5 cm. 7.6 cm. de dimetro (o barreno continuo accionado por pequeo motor de gasolina).

    2. Varillas de extensin para el barreno que permitan bajar por lo menos a 6 m de profundidad, 2 bolsas para muestras por pozo.

    3. 12 latas o recipientes para contenido de humedad por pozo (obtener su peso vaco antes de salir al terreno).

    4. Llaves de tuerca grande para manipular las varillas de extensin para el barreno.

    5. Cinta mtrica de 30 m. para localizar las perforaciones.

  • 4. PROCEDIMIENTO

    4.1 Muestras poco profundas y profundas

    1. Cada grupo debe perforar con un barreno un agujero de por lo menos 6 m. de profundidad.

    2. Tomar dos muestras para contenido de humedad por cada metro de perforacin y donde se produzcan cambios visuales en el estrato de suelo. Colocar las tapas de los recipientes de humedad inmediatamente despus de obtener la muestra de forma que se minimice la prdida de humedad. Al regresar al laboratorio, pese los recipientes que contienen suelo hmedo, retire las tapas, y coloque las muestras en el horno para secar. Regrese al laboratorio el da siguiente, pese el suelo seco y calcule el contenido de humedad. El promedio de los dos valores obtenidos para el contenido de humedad se toma como el valor correspondiente a la profundidad de la muestra.

    3. Es necesario recolectar dos bolsas de suelo arcilloso por grupo o suficiente

    material para contar con unos 10 Kg. de suelo para secarlo en el ambiente. Estas bolsas debern llevarse al laboratorio, identificarse mediante un rtulo y almacenarse para una posterior prctica de suelos, excepto 5 Kg. que sern puestos inmediatamente en una bandeja grande para que sequen en el medio ambiente y se utilicen durante la sesin de laboratorio de la siguiente semana.

    4. Para este informe de laboratorio cada grupo deber al da siguiente al trabajo en terreno, colocar sobre el tablero en el laboratorio de suelos el perfil y localizacin de su agujero, y cada estudiante usar estos datos para dibujar un perfil de suelos utilizando una escala de 2 cm. = 1 m. vertical y 2 cm. = 15 m. horizontal sobre una hoja de 21.5 x 28 cm. Deber hacerse una

  • descripcin visual del suelo en cada estrato (por ejemplo: arcilla arenosa, gris; capa vegetal negra, arena gravosa). Cada grupo deber as mismo presentar un dibujo de la variacin del contenido de humedad con la profundidad. Se debe utilizar una leyenda para tal objetivo.

    4.2. CUARTEO Es el proceso de reducir una muestra representativa, en una cantidad necesaria para realizar un determinado ensayo, esto quiere decir que se divide la muestra en dos o ms partes hasta llegar al tamao o cantidad requerido.

    1. Se amontona el material sobre una lona o bandeja, de tal forma que se forme un cono, de modo que el suelo al mezclarse ruede a la base en todas direcciones.

    2. Se distribuye uniformemente el material sobre el equipo cuarteador para una particin uniforme hacia las dos bandejas de distribucin, luego se descarta una de las dos muestras obtenidas.

    3. Repetir el paso anterior hasta llegar a la cantidad de muestra requerida para un determinado ensayo, con el debido cuidado de efectuar una redistribucin del material de la manera mas uniforme posible.

    Descripcin e identificacin de la muestra

    Cada muestra se identifica facilitando la siguiente informacin:

    Identificacin del proyecto.

    Nmero de pozo o calicata

    Nmero de muestra

    Adems de indicar la fecha y el tipo de muestreo. A fin de obtener el mximo de informacin indicaremos a continuacin formularios para seguir correctamente un sondeo.

    a) Diario de sondeo: Deber ser efectuado por el laboratorista, permitiendo conocer informacin sobre las maniobras, las fallas, las prdidas de fluido de

  • perforacin; adems de controlar las profundidades de los tubos y de las prdidas de muestra.

    b) Perfil del sondeo: Ser descrito por el supervisor, el cual deber realizar la siguiente anotacin:

    Se anotar la ubicacin de las muestras.

    Se anotar, en pocas palabras, la naturaleza del terreno, tomando en cuenta la granulometra, el color y olor de la muestra.

    Se anotar los ensayos de campo.

    c) Ensayos de campo: Estos ensayos son sencillos y de rpida ejecucin, que nos permitir describir la muestra llevada al laboratorio. As en caso de una prdida de humedad, se podr conocer su estado natural.

    Estos procedimientos se seguirn con partculas finas de tamao menor al del tamiz N 40 aproximadamente 1/64 de pulgada. Para propsitos de clasificacin en campo no se debe intentar el zarandeo, si no que simplemente se remueva con la mano las partculas gruesas que interfieren en las pruebas. 1. Dilatancia (reaccin al Sacudimiento)

    Despus de remover las partculas gruesas, preparar una pasta de suelo hmedo de un volumen aproximado a una pulgada cbica. Aadir ms agua si es necesario, para hacer el suelo ms blando pero no pegajoso. Colocar la pasta en la palma de la mano y sacudir horizontalmente contra la otra mano varias veces. Una reaccin positiva consiste en la aparicin del agua en la superficie de la pasta, la cual adquiere una consistencia libre y por ultimo brillante. Cuando se exprime la muestra entre los dedos, el agua y el brillo desaparecen de la superficie, la pasta se entiesa y finalmente se raja o se quiebra. La rapidez de la aparicin del agua durante el sacudimiento y la de su desaparicin durante la exprimida, ayuda a la identificacin del carcter de los finos en un suelo. Los limos inorgnicos, tal como un polvo tpico de roca, muestran una reaccin moderadamente rpida. 2. Resistencia (caractersticas de ruptura)

    Despus de remover las partculas gruesas moldear una pasta de suelo con consistencia de masilla, aadiendo agua si es necesario. Secar la pasta en el horno, al sol o al aire libre y probar su resistencia quebrndola y desmenuzndola entre los dedos. Esta resistencia es una medida de carcter y de la cantidad de la fraccin coloidal contenida en el suelo. La resistencia de la mezcla aumenta cuando seca, con un aumento de plasticidad. Una resistencia alta es caracterstica de las arcillas del grupo CH. Un limo inorgnico tpico posee baja resistencia. Las arenas finas y limosas, y los limos tienen igualmente una resistencia baja, pero se pueden distinguir por el tacto

  • cuando se desmenuza el espcimen seco; la arena fina se siente spera, mientras que un limo tpico se siente suave como el polvo. 3. Tenacidad (Consistencia cerca al lmite plstico)

    Despus de remover las partculas gruesas moldear un espcimen de suelo, de de pulgada cbica (cubo de 1.2 cm de lado) aproximadamente, a la consistencia de masilla, si esta muy seco agregar agua, y si esta pegajoso hacer varias capas de espcimen para que pierda humedad por medio de la evaporacin. Luego moldear sobre una superficie lisa o en la palma de la mano hasta que quede como un cilindro de 1/8 (3 mm) de dimetro. Luego este cilindro es doblado y moldeado varias veces. Durante esta manipulacin el contenido de humedad es reducido gradualmente, y el espcimen se entiesa, finalmente pierde su plasticidad y se desmorona cuando alcanza el lmite plstico. Despus de que el cilindro se desmorona debe reducirse a un solo terrn y se amasa ligeramente hasta que se desmorone. Cuanto ms tenaz sea el cilindro cerca al lmite plstico y ms tieso sea el terrn cuando finalmente se desmorona, ms efectiva es la fraccin de arcilla en el suelo. La debilidad del cilindro en el limite plstico y la perdida rpida de adherencia del terrn debajo del lmite plstico indican la presencia de arcilla inorgnica de baja plasticidad, o la presencia de materiales tales como arcillas de tipo caolnico y arcillas orgnicas que se presentan por debajo de la lnea "A". Las arcillas altamente orgnicas son dbiles y esponjosas al tacto en el lmite plstico. 5. TIEMPO DE DURACIN DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. MEDICION Y CALCULOS Se registrara y determinara el volumen total y volumen til del banco de prstamo Para su explotacin. 7. CUESTIONARIO 1.- Describa y dibuje un perfil de suelo, en una calicata a cielo abierto 2.- Definicin de muestreo alterada e inalterada 3.- Para qu tipos de ensayos se obtiene muestras inalteradas? 4.- Qu objeto tiene el conocer a un suelo por su origen A? 5.- Con las muestras inalteradas qu ensayos se realizan?

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-2 DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

    AASHTO: Ensayo T 265 ASTM: Ensayo D2216

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La base requerida para esta prueba es aplicar la frmula de % de humedad de los materiales 2. COMPETENCIA

    El Estudiante determinara el contenido de humedad ms propiamente es la cantidad de agua en la muestra de un suelo, la relacin entre el peso de agua contenido en la muestra y el peso de la muestra despus de ser secada en el horno. Este es sin duda el ensayo que se efecta ms a menudo en los laboratorios de suelos. 3. EQUIPO

    1. Esptula 2. Horno de temperatura constante (110 5C) 3. Balanza con aproximacin de 0,01 gr.

    3.1 PREPARACIN DE LA MUESTRA Seleccionar una cantidad de muestra representativa de acuerdo al ensayo. Si esta cantidad de muestra no es indicada, el peso mnimo de la muestra ser:

    Tamao mximo de partcula

    Peso mnimo de la muestra (gr.)

    Tamiz No. 4 Tamiz Tamiz 1 Tamiz 2

    500 1.000

    10.000 20.000

    4. PROCEDIMIENTO

    1. Se pesa la muestra y el recipiente con la aproximacin de 0,01 gr.

  • 2. Se coloca el recipiente con la muestra en el horno a una temperatura constante de 110 5 C, con el fin de que esta se seque. El recipiente deber ser destapado con el fin de favorecer la evaporacin.

    3. Se saca la muestra del horno y se deja enfriar en un cuarto fresco hasta que baje a la temperatura ambiente. Se debe evitar que la muestra absorba humedad. Se puede hacer el uso opcional del desecador, dejndolo ah hasta que enfre la muestra.

    4. Se pesa el recipiente con la muestra seca con una aproximacin de 0,01 gr. 5. Si el peso del recipiente no ha sido obtenido anteriormente, se debe limpiar

    este y obtener su peso con una aproximacin de 0,01 gr. es recomendable obtener su peso con anterioridad al ensayo para evitar posibles errores.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULO

    Se calcula el contenido de la humedad de la muestra usando la siguiente ecuacin:

    1002

    21 xWW

    WWw

    c

    Donde: W1 = Peso del recipiente y la muestra de suelo hmeda, gr.

    W2 = Peso del recipiente y la muestra de suelo seca, gr. WC = Peso del recipiente, gr. w = contenido de humedad, %

    7. CUESTIONARIO 1.- Cmo afecta la presencia del agua en un suelo arcilloso con alto % de humedad? 2.- Por qu se denomina suelo saturado? 3.- Definir grado de saturacin parcial (Gw) 4.- Definir que es un suelo sumergido 5.- Qu es la humedad higroscpica? 6.- Qu objeto tiene la determinacin de la humedad de los suelos 7.- Qu diferencia existe entre humedad natural y humedad higroscpica?

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-3 ANLISIS GRANULOMTRICO DE LOS AGREGADOS GRUESO Y FINO

    AASHTO: Ensayo T 27 ASTM: Ensayo C 136

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La importancia de conocer la seleccin de granos que tiene una mustra es importante, para clasificar la muestra a que familia pertenece. 2. COMPETENCIA

    El Estudiante en este ensayo abarcara el procedimiento para la determinacin de la distribucin de los tamaos de las partculas de agregado grueso y de agregado fino empleando tamices de aberturas cuadradas siendo tambin aplicables el empleo de Cribas de laboratorio de aberturas circulares.

    3. EQUIPO

    1. Balanza con sensibilidad de 0,1 gramos 2. Juego de tamices 3. Horno de temperatura constante (110 5C)

    4. PROCEDIEMIENTO

    4.2 PREPARACIN DE MUESTRAS

    1. La muestra debe ser representativa, la cual se obtiene por cuarteo.

  • 2. El peso de la muestra de agregado fino necesario para el ensayo deber ser de unos 500 gramos.

    3. El peso de la muestra de agregado grueso necesario para el ensayo deber estar de acuerdo con el siguiente cuadro:

    Tamao mximo de las Partculas, mm (Pulg.)

    Peso mnimo de la muestra (Kg.)

    9,5 12,5 19,0 25,0 37,5 50 63 75

    (3/8) () () (1)

    (1 ) (2)

    (2 ) (3)

    1,0 2,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 60,0

    4. Si se trata de una mezcla de grava y arena se deber separar usando el

    tamiz No. 4 y se analizaran las partes separadamente. 5. Para determinar la cantidad de material fino que pasa al tamiz No. 200 se

    sigue el procedimiento indicado en el ensayo de "Determinacin del material fino que pasa por el tamiz No. 200.

    a) Anlisis sin lavado

    1. Se pone a secar la muestra en un horno a 110 5C y se deja enfriar a la

    temperatura ambiente para luego pesar la cantidad requerida para hacer la prueba.

    2. Se desmoronan los grumos de material con un rodillo de madera. 3. Se colocan los tamices sucesivamente, para el grano grueso los tamices

    desde 2 , 2, 1, 1, , , 3/8, para el grano fino desde la malla No. 4, No. 10, No. 40 y el No. 200 y al final la base. Se agrega el suelo previamente pesado y desmoronado, y se tapa.

    4. Se agita todo el juego de mallas, horizontalmente con movimientos de rotacin y verticalmente con golpeteos eventuales. El tiempo de agitado depende de la cantidad de finos en la muestra, pero por lo general no debe ser menor a 15 minutos si el agitado es manual. Para el agitado de las mallas, es muy conveniente el uso del aparato especial "Agitador Ro-Tap".

    5. Se quita la tapa y se separa la malla No. 4 vaciando la fraccin de suelo que ha sido retenido en la malla sobre un papel bien limpio. A las partculas que han quedado trancadas entre los hilos de la malla no hay que forzarlas a travs de ella; invierta el tamiz y con ayuda de una brocha o un cepillo de alambre, desprenda y agregue a las depositadas en el papel.

  • 6. Se pesa cuidadosamente la fraccin de la muestra del paso anterior. Se pone en una charola o cpsula. Se guarda esta fraccin de muestra hasta el final de la prueba para poder repetir las pesadas en caso de error.

    7. Se hacen las pesadas de las fracciones retenidas en cada malla y en la charola del fondo, procediendo en la forma indicada. Todos los pesos retenidos se anotan en el registro de clculo.

    b) Anlisis con lavado

    1. Se repiten los pasos 1 y 2 del procedimiento anterior, secando,

    desmoronando los grumos con un rodillo y pesando la cantidad de muestra necesaria. Despus se pone la muestra en una charola con agua y se deja remojar hasta que todo el material se haya desintegrado. Esto requiere de 2 a 12 horas.

    2. Se vaca el contenido de la cpsula sobre la malla No. 200, cuidadosamente y con ayuda de agua, lave lo mejor posible la muestra para que todos los finos pasen por la malla. El material que pasa a travs de la malla No. 200 puede analizarse por medio de otros mtodos. Conserve este material en caso de que haya necesidad de realizar este anlisis (hidrometra).

    3. El material retenido en la malla 200 se pasa a una cpsula, lavando la malla con agua destilada.

    4. Se seca el material de la cpsula en el horno y se pesa. 5. Con el material seco del paso anterior, se repiten los pasos 3, 4, 5, y 6 del

    anlisis sin lavado. Se obtienen as los pesos de las fracciones retenidas en cada una de las mallas.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULOS

    1. Se obtiene la suma de los pesos retenidos en cada malla y se verifica ese

    total con el peso de la muestra que se coloc en el juego de tamices; si el error excede el 1%, se vuelve a pesar cada fraccin. Si el error es menor se lo usa para corregir el peso de la fraccin mas grande.

    2. Se obtienen los porcentajes de material retenido en cada malla respecto al peso de la muestra seca original. Se anotan en el registro.

  • 3. Se determina los porcentajes acumulativos de material que ha pasado por cada malla, se resta al 100% el porcentaje retenido en cada malla.

    4. Del anlisis por mallas grandes efectuadas para preparar la muestra se obtiene que el material que paso la malla No 4 es un porcentaje de la muestra total. Con el objeto de tener los porcentajes acumulativos en todas las mallas, es necesario multiplicarlos por el porcentaje obtenido al preparar la muestra.

    5. Se dibuja la curva granulomtrica en papel semilogartmico. En la escala aritmtica se anotan los porcentajes de material que paso por las distintas mallas. En la escala logartmica, las aberturas de las mallas que corresponde al dimetro de las partculas.

    7. CUESTIONARIO 1. Defina que es la granulometra combinada 2.- De 2 suelos, uno bien gradado y el otro Uniforme, cual de los dos tiene mayor valor de Porosidad y por qu? 3.- Describa el Ensayo Granulomtrico 4.- Teniendo la granulometra siguiente, Dibujar la curva y Hallar Cu y Cc

    Tamiz % que pasa

    2 95.0 1 74.8 60.0 3/8 40.0 No 4 26.5 No 10 21.2 No 40 12.8 No 200 8.5 5.- En un ensayo granulomtrico se tiene los siguientes resultados: Tamiz Det. Individual 10 33.1 30 25.3 40 23.9 50 20.1 100 18.8 200 15.6 - 200 58.5 Dibuje la curva granulomtrica 6.- Qu es una curva granulomtrica?

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-13 ANLISIS GRANULOMETRICO METODO DEL

    HIDRMETRO

    AASHTO: Ensayo T 88 ASTM: Ensayo D 422

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO El tamao de los granos obtenidos con el hidrmetro es equivalente a una esfera cuya velocidad de cada sea igual a la del grano del suelo. El dimetro equivalente de los granos para una lectura dada se obtiene por medio de la ley de Stokes, considerando como altura de cada la distancia entre la superficie del lquido y el centro de flotacin del bulbo. El centro de flotacin es variable y no se comete error grave si en un lugar de la distancia al centro de flotacin se usa la distancia al centro de volumen del bulbo. El hidrmetro mide el promedio de la densidad de la suspensin desalojada por el bulbo. De la lectura del hidrmetro puede determinarse directamente el porcentaje de granos de suelo por peso con relacin a la concentracin original, calibrando la escala del hidrmetro en gramos por litro. 2. COMPETENCIA

    El estudiante utilizara el mtodo ms usado para hacer la determinacin indirecta de los porcentajes de las partculas que pasan la malla No 200, es el hidrmetro, basado en la sedimentacin de un material en suspensin en un lquido. El hidrmetro sirve para determinar la variacin de la densidad de la suspensin en el transcurso del tiempo y medir la altura de cada del grano de tamao ms grande correspondiente a la densidad media.

    Puesto que el hidrmetro se conserva sumergido slo durante el tiempo que se requiere para hacer una lectura, la profundidad del centro de volumen del bulbo requiere una correccin debido a que cuando el hidrmetro se sumerge se produce un movimiento en el nivel del agua, resultado de desalojar un volumen igual al volumen del bulbo del hidrmetro. Este movimiento es proporcional al volumen del bulbo e inversamente proporcional al rea del cilindro de sedimentacin usado. La suspensin que esta a nivel del centro del volumen y que

  • es la que determina la lectura del hidrmetro estar mas prxima a la superficie durante el proceso de sedimentacin. El clculo del tamao del grano debe basarse en la profundidad durante el proceso de sedimentacin, que es igual a la distancia que hay entre la superficie de la suspensin y el centro del volumen del bulbo, indicada por la lectura del mismo hidrmetro menos la correccin debida al movimiento relativo causado por la inmersin del hidrmetro. La calibracin de un hidrmetro consiste en la determinacin de la distancia efectiva de cada en funcin de la lectura del hidrmetro. 3.-EQUIPOS

    1. Hidrmetro 2. Agitador mecnico 3. Cilindros graduados de 1000 ml. de capacidad 4. Balanza con sensibilidad de 0.1 gr. 5. Horno elctrico a 105 "C 6. Desecador 7. Termmetro graduado en 0.1 C 8. Recipientes de evaporacin 9. Cronmetro 10. Dispersante (Hexametafosfato de Sodio)

    4. PROCEDIMIENTO

    4.1Procedimientos de calibracin

    1. Se determina el volumen del tubo del hidrmetro Vh. La determinacin se puede hacer por dos procedimientos:

    - Midiendo el volumen del agua desalojada: se llena la probeta de 500 ml.,

    hasta la marca de 400 ml. y se sumerge el hidrmetro observando el nuevo nivel de agua. El volumen desalojado es el volumen del bulbo.

    - Peso del hidrmetro: se pesa el hidrmetro con una aproximacin de 0.01 gr. puesto que la densidad del hidrmetro es aproximadamente igual a la unidad, el peso en gramos puede considerarse como el volumen en mililitros. Este volumen incluye el volumen del cuello del hidrmetro, pero el error es pequeo y puede despreciarse.

    2. Se determina el rea de la probeta de 1000 ml. midiendo la distancia entre dos graduaciones (por ejemplo entre 500 y 1000) por medio del comps de puntas. El rea A es el cociente que resulta de dividir el volumen, incluido en las graduaciones, por la distancia media.

    3. Se afora la probeta de 500 ml., hasta 420 ml. con mucho cuidado. 4. Se sumerge el hidrmetro lentamente hasta que el agua desalojada sea

    igual a la mitad del volumen (desalojado) del hidrmetro determinado en (1). En estas condiciones la superficie del agua seala la altura en se encuentra el centro del volumen, entonces se hace la lectura (RH) en la

  • escala del hidrmetro, donde coincida con la regla de aproximacin de un milmetro, se mide la distancia L, de la regla al nuevo nivel de agua.

    5. "L" es la< longitud de la distancia del centro del bulbo hasta la lectura Rh efectuada en la escala. Para conocer la distancia del centro de volumen a cualquier otra lectura, se miden las distancias en el hidrmetro para cualquier lectura a partir de la Rh conocida y se suma y se resta, segn la lectura mayor o menor.

    4.2 Correccin de la distancia efectiva de cada A las lecturas anteriores hay que hacerles la correccin debida al desalojamiento del agua producido por la inmersin del hidrmetro. La suspensin hasta el nivel del centro de volumen es la que determina la lectura del hidrmetro que est mas prxima a la superficie durante el proceso de sedimentacin que cuando el hidrmetro esta sumergido. La lectura correcta H para la lectura Rh en la escala del hidrmetro ser:

    A

    VhHH

    21

    Donde:

    H1 = La distancia medida para cada lectura al centro del bulbo Vh = Volumen del hidrmetro A = rea de la probeta medida en (2)

    Con el valor de H y la lectura del hidrmetro Rh se dibuja una grfica.

    4.3 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

    a) Se toma 40 grs. De muestra limpia y seca, se mezcla con 250 ml. de agua destilada y 30 ml. Hexametafosfato de Sodio (Solucin al 5%)

    b) Agite la mezcla hasta obtener una suspensin uniforme (por un perodo de 10 minutos aproximadamente).

    c) Entre las lecturas se deben colocar el hidrmetro dentro de una probeta graduada con agua destilada, la cual debe haber sido preparada previamente.

    d) Una vez que la muestra este uniforme, vierta dentro de una segunda probeta graduada y aada agua destilada hasta el nivel de la graduacin de 1000 ml.

    e) Mezcle la muestra con el agua cuidadosamente colocando la palma de la mano en la parte superior de la probeta agitando verticalmente con el agitador manual por 30 segundos aproximadamente.

    f) Coloque la probeta sobre una mesa, introduzca el hidrmetro y el termmetro, en la suspensin y empiece a tomar lecturas al cabo de 1/2, 1, y 2 minutos sin sacar el hidrmetro y el termmetro de la suspensin.

  • Reagite la suspensin y tome nuevamente las mismas lecturas hasta obtener un par de valores consistentes.

    g) Despus de la ltima lectura, saque el hidrmetro, reagite la suspensin y empiece de nuevo el ensayo introduciendo el hidrmetro solo despus de 2 minutos. El hidrmetro ser introducido ms o menos 15 segundos antes de cada lectura con el fin de estar con tiempo suficiente para hacer las adecuadas lecturas, y ser limpiado con cuidado antes de su inmersin.

    h) Tome lecturas a los 5, 10, 20, 40, 80 minutos, 2 , 6 y 24 horas. Entre lecturas, el hidrmetro deber ser conservado dentro del cilindro graduado conteniendo solamente agua destilada. Lecturas de la temperatura de la suspensin debern ser tomadas con frecuencia.

    i) Tome lecturas de la temperatura del hidrmetro en el agua destilada cada 30 minutos.

    j) Determine la altura del menisco del agua destilada. Dicha altura llamada correccin de menisco, es usada en los clculos. La correccin por meniscos es aproximadamente (+0.5) y la correccin por el desfloculante indicado en (b) es aproximadamente (-0.5) as que estas dos correcciones se anulan entre si. Si se usa una cantidad diferente de desfloculante, hay que determinar la correccin respectiva y substraerse de la correccin por menisco. Para determinar la correccin por desfloculante, sumerja el hidrmetro en agua limpia y tome la lectura de la escala. Aada despus la cantidad de desfloculante, sumerja el hidrmetro de nuevo y tome una nueva lectura. La diferencia entre las lecturas, da la correccin por desfloculante.

    k) Contine tomando lecturas hasta que el hidrmetro indique aproximadamente 1.001 o hasta que el tiempo transcurrido sea el mnimo necesario requerido calculado para el tamao de partculas.

    l) Despus de la lectura final, vierta la suspensin en un recipiente de evaporacin sin perder ninguna porcin de la muestra.

    m) Deje evaporar la suspensin en el horno a 105 C hasta que se seque completamente; luego deje enfriar en el desecador y pese con una aproximacin de 0.1 gr.

  • 5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULOS

    1. Dimetro efectivo D, mm.

    t

    Zx

    18D r

    WS

    Donde:

    = Viscosidad del agua a la temperatura del ensayo s = Densidad del suelo w = Densidad del agua a la temperatura del ensayo (t = tiempo) Zr = Distancia entre la superficie de la suspensin y el centro de inmersin del hidrmetro (de la curva de calibracin del hidrmetro)

    2. Porcentaje de material de dimetro menor que el considerado N, %

    100*)RR(*W

    V*

    1G

    GN W

    S

    Donde: G = Gravedad especifica del suelo

    V = Volumen de la suspensin (1000 mi) Ws = Peso del suelo seco al horno = Densidad del agua a la temperatura de calibracin del hidrmetro (generalmente20C) R = Lectura del hidrmetro en la suspensin del suelo. Rw = Lectura del hidrmetro en el agua destilada (a la misma temperatura que la suspensin del suelo)

    7. CUESTIONARIO

    1. Indique cuntos defloculantes conoce, y para qu sirve? 2. Cmo se determina el volumen del densmetro? 3. Cundo se determina el ensayo del hidrmetro?

  • FORMATO GUIAS DE PRCTICA Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001 Versin 1.0

    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-14 ENSAYO DE COMPACTACIN

    (SEGN EL MTODO AASHTO MODIFICADO)

    AASHTO: Ensayo T 180 ASTM: Ensayo C 1557

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La compactacin del suelo mtodo estndar se desarroll en las prcticas de la asignatura Mecnica de Suelos I, por lo tanto ser repasa 2. COMPETENCIA Esta Norma el estudiante aplicara y determinara el ensayo entre el contenido de humedad (%) y la densidad de los suelos compactados (Ds) en un molde de dimetro 6 y un pisn de 10 lb. con una cada de 18 .

    3. EQUIPOS

    1. Balanza (capacidad 20 Kg., sensibilidad 1 gr.) 2. Molde cilndrico con 5" de altura y 4" o 6" de dimetro, junto con su

    extensin y placa de soporte 3. Recipientes para tomar muestras de humedad 4. Pisn cilndrico de compactacin (junto con su gua) de 18" de cada y 10

    lb. de peso 5. Horno (105-110 C) 6. Tamiz y No. 4 7. Regla metlica para enrasar la muestra 8. Gato o extractor de muestras

  • 4. PROCEDIMIENTO 4.1 PREPARACIN DE LA MUESTRA

    1. Si la muestra de suelo extrada en campo est muy hmeda, secarla al aire libre o usando un horno a una temperatura no mayor a 60 C.

    2. Se desmoronan los grumos de material fino con el rodillo cilndrico sobre una superficie plana.

    3. Se pasa por el tamiz y se selecciona una muestra representativa de suelo de 5,4 Kg. o ms para el mtodo C y de 11 Kg. para el mtodo D. Se pasa el material por el tamiz No.4 y se selecciona una muestra representativa de suelo de 3 Kg. o ms (15 Kg. para el ensayo por muestras separadas) para l mtodo A, y de 7 Kg. o ms (35 Kg. para el ensayo por muestras separadas) para el mtodo modificado.

    La muestra representativa seleccionada anteriormente, se mezcla completamente con suficiente agua hasta formar una pasta homognea que est aproximadamente a 4 "puntos-porcentaje" por debajo el contenido de humedad ptimo. Por tanto no se debe mojar mucho el material para obtener el primer punto de la curva. La forma ms simple de mezclar es utilizando las manos, desmoronando los grumos formados a causa de la adicin de agua.

    Se pesa el molde de compactacin en la balanza (20 Kg. de capacidad) con una aproximacin de 1 gr. mas la placa de soporte, luego se coloca la extensin del molde.

    Se pone una parte de la muestra preparada en el molde y se nivela con la mano. La compactacin se realiza en cinco capas aproximadamente iguales en la cual el espesor de cada capa que se compacta debe ser tal que despus de compactada tenga aproximadamente una pulgada de espesor.

    Se coloca el pisn de compactacin sobre la muestra y luego se levanta con el mango hasta que el pisn llegue al extremo de la gua, luego se deja caer sobre la muestra.

    Se cambia la posicin de la gua del pisn y de nuevo se deja caer hasta completar: 25 golpes uniformemente distribuidos en el mtodo A y C; y 56 golpes en el mtodo B y D.

    Se levanta el pisn del molde, se coloca otra capa de material y se compacta esta capa de la misma manera que se indic anteriormente, repitiendo esto hasta completar las cinco capas. Se requiere que cuando haya terminado la compactacin la muestra sobrepase la altura del molde por lo menos, con el fin de permitir el enrasamiento de la muestra compactada despus de retirar la extensin del molde.

    Se quita la extensin del molde y con una segueta se enrasa la muestra teniendo como gua el borde del molde.

  • Se pesa el molde ms la placa de soporte con la muestra compactada con una aproximacin de 1 gr.

    Se toma una muestra de la superficie inferior y otra de la superior, para determinar el contenido de la humedad.

    Luego se saca el suelo compactado del molde. Esta operacin se puede hacer por medio del aparato para extraer muestras de los moldes usando el orificio y la placa correspondiente a 4" o 6".

    Se agrega agua a la muestra que se esta compactando y luego se revuelve hasta obtener de nuevo una pasta homognea. Este paso puede resultar complicado porque se debe deshacer la muestra para aumentar agua. por lo que es recomendable preparar varias muestras al momento de iniciar el ensayo.

    Se hacen varias determinaciones repitiendo los pasos 2 al 11 agregando a la muestra cada vez mas agua hasta que el peso de la muestra compactada empiece a disminuir.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos

    6. CLCULO Y GRFICOS

    moldedelVolumen

    humedamuestraladePesohumedounitarioPeso

    ..

    ......

    humedaddecontenido

    humedounitarioPesoounitarioPeso

    ..100

    ..*100sec..

  • 6.1. GRAFICO CURVA DE COMPACTACIN

    Se dibuja una curva en papel milimetrado aritmtico con el contenido de humedad como abscisa y el peso unitario seco como ordenada. La humedad ptima y el mximo peso unitario corresponden al pico de esta curva.

    7. CUESTIONARIO

    1. Objetivo

    2. Equipo

    3. Qu diferencia existe entre el peso unitario hmedo con el peso unitario seco?

    4. Se conoce que la energa especfica de compactacin para el ensayo compactacin modificado es de 27.2 [Kg/cm3] (hecho en molde de 4 de dimetro)

    En cuantas capas y con cuntos golpes por capa se podr compactar un suelo para alcanzar a 27.2 [Kg/cm3] de energa especfica de compactacin?

    5. Al agua intersticial de un suelo compactado para qu sirve (W. Optima)?

    6. Entre una arena y otra lima arcillosa, cul de las dos tiene mayor la densidad mxima de compactacin?

    7. Por qu se conoce con el nombre Proctor al ensayo de Compactacin?

  • GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001 Versin 1.0

    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II

    Ensayo S-15 ENSAYO PARA DETERMINAR LA RELACIN SOPORTE CALIFORNIA (CBR) EN LABORATORIO

    AASHTO: Ensayo T 193 (CBR compactado en laboratorio) ASTM: Ensayo D 1883 (CBR compactado en laboratorio)

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

    La relacin CBR generalmente se determina para 0.1 y 0.2 pulgadas de penetracin o sea para un esfuerzo de 1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrn, respectivamente. De estos dos valores se usa el que sea mayor. Con el fin de duplicar en el laboratorio la condicin ms crtica que se presenta en el terreno, las muestras para el ensayo del CBR se sumergen en agua hasta obtener su saturacin. Los ensayos de CBR se pueden efectuar sobre muestras compactadas en el laboratorio (suelos perturbados y remoldados), sobre muestras inalteradas obtenidas en el terreno y sobre suelos en sitio. 2. COMPETENCIAS.-.

    La Relacin Soporte California (The California Bearing Ratio, CBR) se expresa como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistn en el suelo que se ensaya, dividido entre el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistn hasta la misma profundidad en una muestra patrn de piedra triturada.

    El Estudiante ensayara este conocimiento definiendo la clasificacin del suelo con relacin al ndice Portante

    Por lo tanto: 100*...

    .......

    patronelsueloenesfuerzo

    ensayadosueloelenEsfuerzoRBC

    VALORES PARA EL PATRON (Roca triturada)

    Penetracin Esfuerzo

    Pulg. mm. lb./pulg.2 Kg./cm2

    0.10

    0.20

    0.30

    0.40

    0.50

    2.54

    5.08

    7.62

    10.16

    12.70

    1000

    1500

    1900

    2300

    2600

    70

    105

    133

    161

    182

  • 3. EQUIPO.

    Para la compactacin: 1. Martillo de 10 lb. con una altura de cada de 18", indicado en el mtodo de

    compactacin Proctor Modificado. 2. Molde cilndrico de acero. 3. Disco espaciador. Para la expansin: 4. Plato y vstago; el vstago con altura graduable se halla fijado a un disco

    metlico. 5. Aparatos para medir la expansin que consisten de un trpode y

    extensmetro (con una aproximacin de 0.001"). 6. Pesas como sobrecarga, se emplea una pesa anular y varias pesas

    cortadas de plomo con un peso de 10 lb. Para la penetracin: 7. Pistn cilndrico de acero, para penetrar el suelo hasta . 8. Prensa para aplicar la carga, que puede ser un gato hidrulico que permita

    aplicar una carga de hasta 44.5 KN a una razn de 1.3 mm. /min. Generalmente los aparatos que se utilizan para este tipo de ensayos llevan anillos calibrados.

    9. Equipo mixto como balanzas, hornos, tamices, papel filtro, reservorios para la inmersin de la muestra, cronmetros, y otros.

    4 PROCEDIMIENTO 4.1. PREPARACIN DE LA MUESTRA

    a. Si el material est hmedo, tiene que ser secado previamente, ya sea al aire libre o calentndolo a una temperatura no mayor de 60 C.

    b. Una vez secado el material, se desmenuzarn los terrones existentes, teniendo cuidado especial de no romper las partculas individuales de la muestra.

    c. Las muestras que se vayan a compactar, habrn de tamizarse en los tamices de y No.4. La fraccin retenida en el tamiz de , se descartar y reemplazar, en igual proporcin, por el material comprendido entre los tamices y No.4 luego, se mezclarn bien las dos fracciones del material tamizado.

    d. Determinar el contenido de humedad de las muestras preparadas de esta manera.

    Cantidad de material En general es necesario alrededor de 50 Kg. de muestra, si se va ha realizar la determinacin de la densidad mxima. Un ensayo de compactacin previamente

  • desarrollado puede ser sustituido por el ensayo de compactacin incluido en este ensayo. En este caso es necesario solo 35 Kg. para la prueba. Como la muestra debe ser preparada de acuerdo al Proctor Modificado AASHTO T-180 D o su equivalente en ASTM, se necesitan alrededor de 11 Kg. para cada punto en la determinacin de la densidad mxima seca y el contenido de humedad ptimo. La curva de densidad mxima se genera con tres, cuatro, cinco o seis puntos, dependiendo de la habilidad del laboratorista. Debe tenerse en cuenta que cada muestra debe ser utilizada una sola vez, es decir, que no podr usarse material que haya sido previamente compactado. L a determinacin de la densidad mxima seca y humedad optima se consigue Usando los especmenes, determinar el contenido de humedad ptimo y la mxima densidad seca de acuerdo al mtodo Proctor T 180 (mtodo D). Un ensayo de compactacin previamente desarrollado puede ser sustituido por el ensayo de compactacin incluido en este mtodo. 4.2. DETERMINACIN DE LA RELACIN DENSIDAD - HUMEDAD

    Suelos de baja plasticidad.

    Abarca a los suelos cohesivos, poco plsticos y poco o nada expansivos.

    GM - Gravas limosas y mezclas limo-areno-gravosas GC - Gravas arcillosas y mezclas arcillo-areno-gravosas SM -Arenas limosas y mezclas limo-arenosas SC - Arenas arcillosas y arcillas arenosas CL- Arcillas orgnicas de baja a mediana plasticidad; arcillas limosas, arenosas y gravosas ML - Limos inorgnicos y arenas muy finas OL - Limos y arcillas limosas inorgnicas, de baja plasticidad

    1. Sujetar el molde a la base del plato y pesar con una aproximacin de 5 gr.

    Colocar su extensin e introducir el disco espaciador en el molde y colocar un papel filtro grueso de 6" de dimetro encima de este disco.

    2. Se preparan 3 muestras, cada una de ellas con "humedad de mezclado" igual en 0.5% de la humedad ptima de la curva de compactacin. Se deben tomar muestras de humedad para cada molde con anticipacin a su compactacin.

    3. La primera muestra se compacta segn el mtodo AASHTO T -180 D (con 56 golpes del pisn). La segunda con 25 golpes de pisn y la tercera con 12 golpes del pisn. Pisn de 10 lb. y 18" de cada.

    4. Cada capa debe ser de 1" de espesor despus de compactada y la ltima capa debe estar por encima de la unin del molde con su extensin. La briqueta compactada debe tener un espesor aproximado de 5 pulgadas.

    5. Una vez compactada la muestra, se retira la extensin; se enrasa la parte superior de aquella con los bordes del molde cilndrico, usando la regla y

  • corrigiendo cualquier irregularidad superficial. Pesar el molde junto con la muestra compactada sin el disco espaciador.

    6. Luego determinar la densidad y la humedad de est muestra compactada.

    Suelos granulares Abarca a los suelos gravosos y arenosos.

    GW- Gravas bien gradadas y mezclas de grava y arena con poco o nada de material fino. GP - Gravas mal gradadas y mezclas de grava y arena con poco o nada de material fino. SW- Arenas bien gradadas y arenas gravosas con poco o nada de material fino.

    SP -Arenas mal gradadas y arenas gravosas con poco o nada de material fino.

    Para la determinacin de la relacin Densidad - Humedad se procede de la misma manera que para los de baja plasticidad. Generalmente estos suelos producen cambios volumtricos poco apreciables por lo que se puede hallar su CBR despus de compactarlos sin remojarlos en agua.

    Suelos de alta plasticidad

    MH - Limos orgnicos, suelos limosos y arenosos de granulometra fina. CH - Arcillas inorgnicas muy plsticas. OH - Arcillas orgnicas de plasticidad media a elevada.

    Para estos suelos de alta plasticidad y que sufren grandes cambios de volumen cuando se sumergen; se determina la humedad y el peso unitario ms satisfactorios que se deben usar en la compactacin; estos valores son aquellos que dan el menor cambio volumtrico. El procedimiento que se usa para preparar las muestras para este tipo de suelos es el mismo que se emplea para los suelos de baja plasticidad con la excepcin de cada espcimen que se usa para el desarrollo de la curva de compactacin debe prepararse para ser sumergido. Jams una curva completa de compactacin debe estar desarrollada usando 25 golpes y otra dando 12 golpes por capa. Cada espcimen as compactado debe ser preparado para ser sumergido.

    Procedimiento para sumergir la muestra y medir los cambios volumtricos (Expansin).

    1. Una vez determinada la densidad y humedad de la muestra, colocar un papel filtro grueso de 6" de dimetro sobre la placa soporte y luego voltear el molde con la muestra compactada (el espacio dejado por el disco queda lgicamente en la parte superior) y se coloca sobre la placa soporte. La muestra esta lista para ser sumergida

  • 2. Se coloca un papel filtro grueso de 6" de dimetro sobre la superficie de la muestra compactada, luego la placa perforada con un vstago graduable y sobre esta, las pesas de plomo requeridas.

    3. La sobrecarga que se aplique mediante pesas de plomo, debe ser prcticamente igual a la correspondiente al pavimento (sub-base, base y capa de rodamiento) a construirse. Estas pesas de plomo son de 5 lb. (2.27 Kg.) y la sobrecarga mnima a emplearse es de 10 lb. (4.54 Kg.), equivalente a la de un pavimento de concreto de 5" de espesor (12.5 cm.).

    4. Una vez colocado el vstago y las pesas en la forma indicada anteriormente, se coloca un extensmetro junto con un trpode que sirva para sostenerlo; se marca sobre el molde la posicin inicial de los soportes del trpode con el fin de colocarlos en la misma posicin cada vez que se haga una lectura. Y se hace la lectura inicial del extensmetro. Luego se quita el trpode y el extensmetro.

    5. Luego se coloca cuidadosamente el molde dentro de un tanque o depsito lleno de agua. Para permitir el libre acceso de agua por debajo de la muestra, se recomienda colocar el molde sobre bloques metlicos, y no directamente sobre la superficie del tanque o depsito. Asimismo, para que la muestra se sature fcilmente por la parte superior, se recomienda verter agua dentro del molde hasta nivelar con el nivel exterior de agua. Durante el remojado mantener este nivel alrededor de 25.4 mm. sobre el tope del espcimen.

    6. Cada 24 hrs. y por un perodo de 96 hr (4 das) se toman y registran las lecturas del extensmetro.

    7. Al cabo de 4 das tomar una lectura final del extensmetro y sacar el molde del agua, secar y dejar escurrir por espacio de 15 minutos. Como para drenar bien el agua hay que voltear el cilindro, sujetar bien las pesas metlicas al hacer esta operacin.

    8. Luego se remueven el disco perforado, las pesas y el papel filtro, para luego pesar la muestra.

    Calcular la expansin como un porcentaje de la longitud de la muestra inicial:

    100*.5,116...(...

    )(......(%)

    mmdealrededorbriquetaladelongitud

    mmremojadoeldurantelongladeVariacionExpansion

    4.3 PENETRACIN DEL PISTN

    1. Aplicar de nuevo la sobrecarga sobre la muestra saturada de la misma forma que se hizo durante la inmersin.

    2. Se coloca la muestra sobre la plataforma de la prensa del CBR, la muestra debe estar centrada con el pistn, luego se levanta la plataforma por medio del gato hasta que el pistn este en contacto con la muestra y se aplique una carga de 10 lb. (4.5 Kg.) como "carga de asentamiento", luego se coloca a cero el indicador de carga.

    3. Colocar el extensmetro tambin en cero.

  • 4. Aplicar la carga por medio del gato hidrulico de la prensa del CBR a una velocidad de 0.05" (1.3mm) por minuto. Registrar las cargas aplicadas cuando la penetracin este en 0.025, 0.050, 0.075, 0.100, 0.150, 0.200 y 0.300 pulgadas. Se pueden registrar las cargas a 0.40 y 0.50 pulgadas de penetracin si se desea.

    5. Se saca la muestra de la prensa del CBR y se toma una muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistn.

    6. Para sacar la muestra del molde se puede usar el extractor de muestras con la placa de 6" de dimetro y el orificio indicado, si se tiene este a disposicin.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos

    6.-. CLCULOS

    Graficar la curva "Resistencia a la penetracin vs. Profundidad de penetracin", en la que se usa como abscisa la penetracin del pistn en pulgadas y como ordenada la carga en libras. El cero de la curva debe ser desplazado para as compensar los errores debidos a irregularidades en la superficie de la muestra y para corregir la curva si esta empieza con concavidad hacia arriba. Este desplazamiento se hace generalmente conectando por medio de una recta los puntos de la curva situados encima de la concavidad, antes mencionada, que formen aproximadamente una lnea recta o pasando una tangente a la curva por su punto de inflexin y, en cada caso, prolongando dicha recta hasta que intercepte el eje de las deflexiones. Este punto de interseccin ser el cero corregido para las deflexiones (ver figura). El valor de la carga corregida es determinado para cada espcimen en 0.10 y 0.20 pulgadas de penetracin. Los valores de Relacin Soporte California (CBR) son obtenidos en porcentaje, por divisin de los valores corregidos en 0.10 y 0.20 pulg. Previamente convertidas a esfuerzos unitarios, con un rea efectiva del pistn de penetracin de 03 entre las cargas estndar de 1000 y 1500 psi. respectivamente, y multiplicando estas relaciones por 100.

  • 100*tan.arg

    arg...(%)..

    dardesaC

    acdegidoValorcorreRBC

    El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1 o 0.2 de penetracin, expresada en porcentaje de su respectivo "valor estndar". Si el CBR correspondiente a 0.2 es muy superior al correspondiente al 0.1, deber repetirse el ensayo. Si los CBR para 0.1 y 0.2 son semejantes, se recomienda usar en los clculos el CBR correspondiente a 0.2

    7. CUESTIONARIO

    1. Qu representa el ndice portante del suelo?

    2. Describa los nmeros de golpes por capa para realizar el ensayo C.B.R.

    3. El valor de la carga normal a cuntos [mm.] de penetracin corresponde?

    4. Qu es la Expansin del suelo?

    5. De dos suelos, uno de ellos grava arenosa y otra de un limoarcilloso, cul de los dos tiene mayor expansin.

    6. Cuntos das de inmersin en el agua deben estar el molde con el suelo compacto?

  • GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001 Versin 1.0

    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-16 ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD EN SITIO

    MEDIANTE EL MTODO DEL CONO DE ARENA

    AASHTO: Ensayo T191 ASTM: Ensayo D1556

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

    La densidad de los cuerpos se determin en la asignatura de Fsica I, por lo tanto aplicara los conocimientos respectivos

    2. COMPETENCIAS

    El estudiante con este ensayo determinara el control de la compactacin de terraplenes. En este ensayo denominamos Peso Unitario Hmedo al peso del material hmedo (humedo) en sitio por unidad de volumen; Peso Unitario Seco (seco) al peso del material seco (secado en un horno de 105 C) por unidad de volumen. Este mtodo puede ser usado para determinar pesos unitarios en sitio de depsitos naturales, agregados, suelos mixtos, u otros materiales similares.

    3. EQUIPO 1. Dispositivo desmontable que consiste en un cono de metal con su vlvula

    de retencin

    2. Una placa metlica rectangular con un hueco en el centro para recibir al cono

    3. Arena calibrada (ver calibracin de arena) 4. Balanza de 10 Kg. de capacidad, con sensibilidad de 1gr 5. Balanza de 2 Kg. de capacidad y sensibilidad de 0.1g 6. Equipo de secado, compuesto por un homo o una cocinilla a gas

  • 7. Equipo miscelneo: frascos grandes, platos, cucharn, cincel, martillo, clavos para la sujecin de la placa metlica al terreno, escobillones, pedazo de vidrio (para secado por cocinilla), etc.

    4. PROCEDIMIENTO

    4.1. SITIO DE ENSAYO

    1. Se elimina un rea circular, de unos 50 cm. de dimetro, todo material suelto y luego se aplana.

    2. Se coloca la placa metlica y se empieza a excavar, con ayuda del cincel y del martillo, un hueco del mismo dimetro del orificio de la placa y de unos 15 a 20 cm. de profundidad. El material que se va excavando se deposita en una bolsa o un frasco, este se tapa completamente con el fin de no perder humedad.

    3. Se obtiene el peso del frasco junto con el suelo excavado. 4. Se obtiene el peso del tarro de 1 galn de capacidad y del cono de metal

    junto con la arena que se va ha usar. 5. Luego se coloca el cono sobre el orificio de la placa (sus dimetros deben

    coincidir) se abre la vlvula del cono y se deja correr la arena hasta llenar el hueco, es decir hasta que no pase mas arena.

    6. Se cierra la vlvula del cono, se pesa de nuevo el tarro de 1 galn ms arena y el cono.

    7. Se recoge la arena depositada en el hueco, tratando de recobrar la mayor cantidad posible sin recoger demasiadas impurezas.

    8. Se halla el contenido de humedad de la muestra extrada tamizando esta sobre el tamiz (con el fin de evitar obtener resultados errneos del contenido de humedad), y pesando una cantidad prxima a 200 gr. de la muestra tamizada. Luego cocinar esta muestra en la cocinilla verificando la prdida total de agua con el vidrio que es colocado sobre el plato eventualmente hasta que este no quede empaado despus de su colocacin. Se debe tener cuidado de no perder el material durante las casuales explosiones de las piedras durante este procedimiento. Luego se hace enfriar a temperatura ambiente y se pesa. Obteniendo as el contenido de humedad de la muestra extrada.

    4.2. CALIBRACIN DE LA ARENA

    a. La arena que se usa para la determinacin de la densidad en sitio debe consistir de partculas redondas y regulares, no cementadas, secas, que permitan el flujo libre y estar limpias de impurezas. El tamao de las partculas debe ser tal que pasen el tamiz No.10, y tengan un coeficiente de uniformidad (Cu = D60 / D10) menor que 2.0, y que menos del 3% en peso pase el tamiz No.60.

  • b. Se lava la arena y se pone a secar en el horno (110 5 C). c. Luego se vaca la arena sobre un recipiente tratando de usar la misma

    velocidad y la misma altura de cada de la arena que en el ensayo de densidad. Generalmente se usa el molde del ensayo Proctor (4" de dimetro) cuyo volumen es de 1/30 pie3 (943.9 cm3).

    d. Luego se enrasa la superficie con una regla o segueta teniendo como gua el borde del molde. Se debe evitar cualquier golpe o vibracin durante esta operacin ya que de otra manera se obtendrn resultados errneos.

    e. Obtener el peso de la arena en el molde. En los clculos se debe usar el promedio de varias determinaciones del peso unitario de la arena, pudiendo tener estas determinaciones un error menor del 1 % para ser aceptadas.

    f. La arena despus de calibrada se coloca en recipientes que se puedan sellar con el fin de evitar la absorcin de humedad ya que la arena debe estar seca cuando se use en el terreno con el fin de que los resultados sean satisfactorios.

    g. Clculo del peso-unitario de la arena:

    moldedelVolumen

    moldeelenarenaladePesoarenaladeunitarioPeso

    ..

    ..........

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULOS

    arenaladeunitarioPeso

    huecoelenarenaladePesomuestraladeVolumen

    ....

    .........

    muestraladeVolumen

    muestraladePesohumedounitarioPeso

    ...

    .....

  • (%)....100

    ..sec..

    humedaddecontenido

    humedounitarioPesoounitarioPeso

    Con el fin de conocer el peso unitario de la arena se efecta la llamada calibracin de la arena descrita en el siguiente prrafo.

    7. CUESTIONARIO

    1. Qu objetivo tiene esta prueba? 2. Qu diferencia existe entre el peso unitario natural al peso unitario

    comparativo? 3. Desarrollar el ensayo 4. Cmo se determina el peso o densidad especfica suelta de la arena? 5. Qu diferencia existe entre densidad hmeda y densidad natural? 6. Qu diferencia existe entre el peso unitario y densidad aparente?

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II

    Ensayo S-18 EVALUACIN Y CONTROL ESTRUCTURAL MEDIANTE LA PENETRACION DINAMICA DE CONO DCP

    ASTM: D-6951 03 1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO El penetrmetro dinmico de cono (DCP), se constituye actualmente en una herramienta simple y econmica para efectuar in-situ, tanto para un pavimento en servicio como para uno nuevo en construccin, una auscultacin rpida y continua de las capas granulares, levemente ligadas y de los suelos de fundacin. Permite en combinacin con otros mtodos de auscultacin mas difundidos, como la medicin de deflexiones y la realizacin de perforaciones, estudiar las caractersticas estructurales de los pavimentos existentes, no solo en su conjunto, sino adems en cada uno de los estratos que lo componen. El principio de funcionamiento es muy simple: una sonda con su extremo en forma de cono penetra a travs de las capas en forma continua bajo la accin dinmica de una masa M igual a 8 Kg., que cae libremente de una altura H de 575 mm de longitud, ambas fijas y preestablecidas. Esta penetracin es funcin de la resistencia al corte in-situ de los materiales del paquete estructural. El perfil en profundidad brinda una indicacin de las propiedades en el lugar de los materiales de los diferentes estratos en las condiciones reales en estos se encuentran en el momento del ensayo. 2.-COMPETENCIAS Entre los usos del ensayo podemos destacar:

    Campaa de reconocimiento rpido del terreno.

    Verificacin de la eficiencia de los equipos de compactacin utilizados en obra.

    Control durante las distintas capas que componen el paquete.

    Deteccin e identificacin de anomalas en alguna o algunas de las capas una ves construidas.

    Evaluacin de pavimentos existentes.

    Identificacin de tramos de un mismo camino con caractersticas estructurales similares.

  • 3. EQUIPO 1. Equipo DCP 2. Regla para lectura 3. Pala

    4. PROCEDIMIENTO

    1. Identificacin del suelo a evaluar e indicacin de la posicin del punto donde se realizara el ensayo.

    2. Realizar una limpieza y nivelacin de cierta rea del suelo, para efectuar el emplazamiento del equipo, y de esta manera facilitar la posicin horizontal de la regleta para tomar las lecturas de penetracin.

    3. Emplazar el equipo DCP, teniendo cuidado de mantener su verticalidad durante el ensayo.

    4. Tomar la primera lectura de penetracin debido al peso propio del penetrmetro.

    5. Elevar el mazo hasta la altura total de cada libre, y dejarlo caer hasta que este impacte libremente.

    6. Tomar la lectura del nmero de golpe y la penetracin efectuada en mm. 7. Se repite los procedimientos 4 y 5, hasta efectuar la penetracin total de

    equipo (1000 mm), o hasta la profundidad requerida de estudio. 8. Se extraer el equipo con golpeteos del mismo mazo de abajo hacia arriba.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6 CLCULOS

    1. Calcular el numero DCP (DN) que es el que define la penetracin del penetrmetro

  • golpesdeNumero

    nPenetracioDN

    ..

    2. Calcular el promedio DN entre los valores ms similares y continuos, de los

    resultados del clculo anteriormente efectuado. 3. Determinar el valor de la Relacin del Soporte de California para un cono

    de 60, mediante la ecuacin siguiente:

    4. Se dibuja el grafico de penetracin DCP en papel semilogartmico, la

    escala aritmtica lleva los datos de penetracin y la semilogartmica los DN 5. Se realiza otro grafico en el papel semilogartmico, donde la escala

    semilogartmica lleva los datos del CBR calculado versus distintas penetraciones

    7. CUESTIONARIO 1. Objetivo del ensayo 2. En qu tipo de suelos se utiliza esta prueba? 3. Cuntos kilos pesa el martinete de percusin? 4. Qu altura de cada libre tiene?

    259.1

    3.405

    DNCBR

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-19 METODO STANDARD PARA EL ENSAYO DE PENETRACION Y OBTENCION DE MUESTRAS DE SUELO (STP)

    AASHTO: Ensayo T 206

    ASTM: Ensayo D 1586 1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La resistencia del suelo es de suma importancia para cualquier diseo de cimentaciones, por lo tanto el estudiante aplicara el conocimiento de la asignatura Fundaciones 2. COMPETENCIAS.- Este mtodo es cotejado por el estudiante que describir el procedimiento para efectuar sondeos en un terreno (ensayos SPT) utilizando un sacamuestras partido, a fin de obtener muestras representativas de suelo para su identificacin y ensayos de laboratorio y obtener, adems una medida de la resistencia del suelo ala penetracin del saca muestras. 3. EQUIPO

    1. Equipo de perforacin: Para evitar que el martinete produzca latigazos, se recomienda que la barra que se usa en la perforacin tenga una rigidez mayor o igual que la barra hueca de acero que sirve para la perforacin del pozo.

    2. Saca muestras partido: El saca muestras debe ser construido con las dimensiones indicadas en la AASTHTO T206, la punta de la cuchara es de acero, reemplazable y reparable cuando se haya torcido o dentado. La cabeza de acoplamiento debe tener cuatro orificios de 12,7 mm. de dimetro como mnimo.

    3. Equipo de hincado, que consiste de: un martinete de 63,5 Kg. de peso, una cabeza de hincado y un tubo gua que permita una cada libre de 76 mm. Debe tenerse cuidado de asegurar que la energa del martinete al caer, no se reduzca por friccin entre el martinete y las guas.

    4. Equipo miscelneo: Etiquetas, planillas de campo, bolsas para colocar las muestras, equipo mecnico para la instalacin y otros.

  • Cuchara partida Standard Cuchara de una sola pared

    4. PROCEDIMIENTO

    1. Se debe limpiar el hoyo hasta el nivel de muestreo, usando un equipo que garantice que el material cuya muestra se desea obtener, no vaya ser perturbado durante la operacin. En arenas y limos saturados, sacar lentamente el muestreador usado, a fin de evitar que se suelte el suelo del hoyo.

    2. Con el saca muestras descansando en el fondo del hueco, hincar el saca muestras, haciendo caer el martinete de 63.5 Kg. (140 lb.) desde una altura libre de 76 cm. (30), hasta el saca muestras haya penetrado 45 cm. (18) o se haya aplicado 100 golpes de martinete.

    3. Repetir esta operacin a intervalos no mayor de 1.5 m (5 pies), cuando el subsuelo es homogneo y cada vez que haya cambios de estrato.

    4. Registrar el nmero de golpes cada vez que se introduzca 15 cm. Del saca muestras. Los primeros 15 cm. (6) se considera que son para asentar el saca muestras.

    5. Una vez asentado el saca muestras, se hincan nuevamente 15 cm. (6) del mismo anotando el numero de golpes del martinete. Luego se introducen otros 15 cm. Del saca muestras y se vuelve anotar el numero de golpes. La suma de los golpes dados para introducir el saca muestras los ltimos 30

  • cm. O sea los golpes correspondientes a la segunda y a la tercera hinca, se indica como la resistencia N, a la penetracin del saca muestras.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CALCULO Podemos mejorar los datos del ensayo SPT aplicando factores de correccin en la siguiente ecuacin:

    FN NCN *60

    Donde: N60 = valor corregido de N para los procedimientos en campo CN = Factor de correccin 2/(1+0.01o) (Segn Skempton)

    o = 95.8 kN/m2

    NF = valor N del ensayo SPT en campo Los datos del ensayo SPT tambin pueden ser ajustados usando correcciones por sobrecarga que compensen los efectos de profundidad. Los ensayos realizados cerca del fondo de un suelo uniforme tienen valores de N ms altos que los realizados cerca de la superficie. Entonces se hace necesario corregir estos valores por sobrecarga de la siguiente manera.

  • zkPaNN

    '

    100*)( 60601

    Donde: (N1)60 = valor N corregido por procedimientos en campo y esfuerzo de sobrecarga z = esfuerzo vertical efectivo en la localizacin del ensayo, kPa N60 = valor N del ensayo SPT corregido por procedimientos campo 7.- CUESTIONARIO

    1. Descripcin del objetivo 2. Indique la altura libre de cada del martinete 3. Para qu sirve la cuchara partida? 4. Cuando se considera el Rechazo y fin del sondeo? Indicar el N de golpes 5. Seale el peso del martinete en [Kg.] 6. Para qu sirve el baco de Hoogs?

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS Ensayo S-20 DISPERSIVIDAD DE ARCILLAS

    AASHTO: Ensayo NN ASTM: Ensayo 4648-87

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO En la naturaleza existen ciertos suelos muy finos que son altamente erosionable Y son conocidos como suelos dispersivos. 2. COMPETENCIAS.- En esta practica el estudiante realizara el ensayo de gran importancia, y tiene como objetivo principal medir directamente la dispersin de los suelos (erosin coloidal) de grano fino y compactado, que identifica y suministra conocimientos acerca de los suelos altamente dispersivos. 3. EQUIPO

    1. Aparato de Ensayo (Pinhole) 2. Balanza con 0.1[grs.] de sensibilidad 3. Probeta de 500 [c.c.] 4. Cronmetro 5. Pisn para compactar

  • 4. PROCEDIMIENTO PREPARACIN DE LA MUESTRA:

    1. La muestra se prepara sobre la fraccin inferior a 2 [mm.] 2. La muestra se prepara en el molde, compactando el espcimen de arcilla

    de 38 [mm.] de longitud, con un contenido de agua cercano al lmite plstico (L.P.) obteniendo el 90 al 95% del Proctor estndar, compactando 5 capas con 16 golpes/capa con un pisn de 340 [grs.] su densidad mxima, se deben hacer pruebas variando el contenido de agua en la compactacin.

    3. La virola de plstico o metlica se hinca manualmente en la extremidad superior de la muestra. Mediante una aguja rgida de acero de dimetro 1 [mm.] se practica un agujero en la muestra.

    4. Despus de la preparacin de la muestra y su colocacin al aparato de ensayo se somete a un escurrimiento axial sucesivamente bajo una carga de agua de 5, 18, 38 y 92 [cm.]; cada intervalo deber mantenerse durante un periodo que vara de 5 a 10 min. Sin interrupcin se mide el caudal mediante un cronometro a unas probetas de vidrio de 50 a 100 [ml.] donde se anotar la hora observando el color del agua mirando por la parte de frente.

    5. La carga inicial de 5 [cm.] en la ausencia de escurrimiento debido especialmente a la obturacin del agujero, se destapa el agujero, este problema se presenta raras veces.

    6. Los resultados obtenidos se verifican segn la tabla de Identificacin de Suelos Dispersivos.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CALCULO

    Los resultados son evaluados en base a: 1. Apariencia del agua 2. Grado de flujo 3. Apariencia final del agujero punzado en el espcimen o cuerpo de prueba

    compactada Segn a estas caractersticas se han clasificado los suelos segn las siguientes categoras:

    D1 = Suelo muy dispersivo D2 = Suelo Dispersivo ND4 = Suelo Intermedio ND3 = Suelo Intermedio ND2 = Suelo resistente a la erosin ND1 = Suelo muy resistente a la erosin

  • 7. CUESTIONARIO

    1. A qu tipo de suelo se denomina dispersivo? 2. Qu valores clasifica a un suelo D2 por la coloracin, caudal y dimetro del

    agujero?

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS Ensayo S-21 DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD

    AASHTO: Ensayo T 215 ASTM: Ensayo D 2434

    1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

    El coeficiente de permeabilidad K depende del tamao y forma de los granos que componen el suelo, de su relacin de vacos, del contenido de materia orgnica y de la temperatura. Siendo este coeficiente distinto para cada tipo de suelo, es necesario determinarlo, experimentalmente, mediante pruebas de permeabilidad, para cada suelo en particular. Con el objeto de establecer una base de comparacin, es conveniente expresar el coeficiente de permeabilidad refirindolo a la temperatura de 20 C si se conoce el valor de K, a cualquier temperatura T, su valor a 20 C ser:

    2. COMPETENCIAS.-

    El estudiante aplicara los conocimientos tericos de Darcy estableci la ley que rige el flujo del agua a travs de los suelos, expresando como sigue:

    Q = K* i * A

    Donde: Q = Gasto que pasa a travs de la muestra del suelo K = Coeficiente de permeabilidad i = Gradiente hidrulico A = rea de la seccin transversal de la muestra.

    ttK

    V

    VK

    20

    20

    Donde: K = Coeficiente de permeabilidad V = Viscosidad del agua

    La permeabilidad de un suelo se puede determinar directamente en el terreno o bien en el laboratorio utilizando muestras representativas de este. A continuacin se describen los mtodos seguidos en el laboratorio

  • 3.- EQUIPOS

    1. Permemetro de lucita: Dimetro interior de 5 cm., longitud de 20 cm. Dispositivo para desaguar el exceso de agua en el aparato

    2. Tanque de abastecimiento de agua 3. Recipiente de descarga 4. Probeta graduada. 5. Termmetro. 6. Cronmetro. 7. Tapn de hule perforado 8. Pisn metlico de 4 cm. de dimetro y 30 gr. de peso 9. Malla de No.100 10. Balanza de 2 Kg. de capacidad y 0.10 de gr. de sensibilidad

    4.- PROCEDIMIENTO Las pruebas de laboratorio se ejecutan utilizando aparatos especiales llamados permemetros que pueden ser de carga constante o de carga variable. Las pruebas deben efectuarse a una temperatura lo mas constante posible.

    4.1. PRUEBAS DE PERMEMETRO DE CARGA CONSTANTE

    Este permemetro se utiliza para suelos relativamente permeables tales como grava, arena, y mezclas de arena y grava. Los coeficientes de permeabilidad para esta clase de suelos varan entre 100 y 0.001 (cm. / seg). El procedimiento consiste en someter la muestra del suelo a un escurrimiento de agua bajo una carga constante. Es necesario conocer el rea de la seccin transversal de la muestra, su longitud, la carga a que esta sometida y la temperatura del agua.

  • 1. Se mide el dimetro promedio del permemetro y se determina su rea. Es conveniente hacer esta operacin una sola vez y conservar el dato para cada vez que se utilice el permemetro.

    2. Se coloca la malla en el extremo inferior del permemetro y se pesa este. 3. El material de la muestra seca se coloca en capas de 1 cm. de espesor,

    apisonando cada capa con un nmero variable de golpes a fin de que la muestra quede uniformemente compactada en todo su espesor. La primera capa se apisona con 10 golpes dejando caer el pisn de una altura de 4 cm. la segunda capa se apisona con 14 golpes, la tercera con 18 y as sucesivamente, conservando en todas la misma altura de cada (4 cm.).

    4. Se pesa el permemetro con la muestra compactada; este peso menos el peso del permemetro vaco es el peso de la muestra. Se mide la longitud total de la muestra (L).

    5. Se satura la muestra por capilaridad sumergindola lentamente en un recipiente con agua destilada, procurando que el nivel de la lnea de saturacin quede arriba del nivel de agua del recipiente, con objeto de que la saturacin se efectu exclusivamente por la capilaridad y la expulsin del aire de la muestra sea ms efectiva. Al terminar de saturar la muestra se permite que el agua del recipiente quede arriba del nivel superior de la muestra e inmediatamente se coloca el permemetro en posicin de prueba agregndole agua por la parte superior. La parte inferior del permemetro debe quedar sumergida dentro de un recipiente que fijara el nivel de descarga. Se deja escurrir el agua por espacio de 15 minutos a fin de establecer el rgimen y una vez logrado esto, se procede a hacer las mediciones.

    6. Se recoge el agua vertida por el recipiente de descarga durante un tiempo medio t en una probeta graduada.

    7. Durante la prueba, se mide y registra la distancia entre el nivel superior del agua y el dispositivo que proporciona la carga constante y el nivel del agua en el recipiente de descarga. Esta distancia "b" es la carga bajo el cual se produce la filtracin. Se toma igualmente la temperatura del agua.

    Procedimiento para gravas

    1. Para materiales gruesos, puede usarse un permemetro de mayor dimetro, el procedimiento de la prueba es semejante al descrito anteriormente para los suelos finos.

    2. La medicin de la carga en un permemetro de este tipo y el clculo de la permeabilidad se efectan en la forma indicada anteriormente.

    4.2. PRUEBAS DE PERMEMETRO DE CARGA VARIABLE

    Esta prueba se utiliza para determinar el coeficiente de permeabilidad de suelos relativamente impermeables, tales como arenas muy finas, mezclas de arena y limo, mezclas de arena, limo y arcilla. El coeficiente de permeabilidad para estos suelos varia entre 10-3 (0.001) cm. /seg. y 10-9 cm. /seg.

  • Para determinar el coeficiente de permeabilidad menores de 10-3cm. /seg. se requiere que el operador tenga amplia experiencia en esta clase de pruebas. Es necesario que la prueba se haga con agua destilada y sin aire. El agua des-aireada se obtiene calentando el agua destilada (sin aire) ligeramente y haciendo pasar por un tubo al vaco. El aparato es un permemetro como el aparato de carga constante, al cual se le agrega un tubo de vidrio (piezomtrico) que sirve para medir las cargas que actan sobre la muestra y los volmenes de agua que se filtran a travs de esta. Con el fin de conocer con precisin el rea interior del piezmetro, se vierte dentro de el una cantidad de agua conocida, se mide la longitud del tubo que se llen con ella; dividiendo el volumen vertido por dicha longitud se obtiene el rea interior media del tubo. El dimetro de piezmetro se elegir de acuerdo con el orden de magnitud de la permeabilidad del suelo que se va ha ensayar.

    1. Permemetro de lucita: Dimetro interior 5 cm., y longitud 10 cm. 2. Tapn de hule y piezmetro calibrado. 3. Dispositivo de compactacin. 4. Tapn de madera para apoyar la muestra mientras es compactada 5. Pisn metlico de 4 cm. de dimetro y 500 gr. de peso. 6. Cronmetro. 7. Termmetro 8. Mallas de No.100

    Tctica

    1. Se mide el dimetro interior del permemetro y se anota en el registro. 2. Se compacta el material ligeramente hmedo con el pisn dando golpes en

    la forma indicada en el procedimiento de carga constante. Para evitar que el permemetro se mueva, es conveniente colocarlo en el dispositivo de compactacin.

    3. Se coloca el permemetro en el recipiente donde se va a hacer la prueba, teniendo el cuidado de que no queden burbujas de aire bajo el mismo. Es conveniente tener un volumen grande de agua para que la variacin de temperatura en el permemetro sea mnima.

    4. Una vez que la base del permemetro este dentro del agua, se tapa dejando el piezmetro como escape de aire. Se deja en el recipiente hasta que el agua empiece a aparecer en la superficie superior de la muestra.

    5. Una vez que haya aparecido el agua en la parte superior de la muestra se llena la parte superior del permemetro con agua y arena gruesa (retenida en la malla 20), teniendo el cuidado de eliminar las burbujas de aire de la mezcla.

    6. Se permite el flujo del agua a lo largo del tubo dos o tres veces, sin dejar que el nivel de ella baje tanto que permita la entrada de aire al permemetro.

    7. Se hacen tres marcas en el piezmetro y se miden cuidadosamente las distancias entre ellas y el nivel libre del agua en el recipiente. Este nivel se

  • debe mantener constante con un vertedor. La distancia entre las marcas varia entre 5 y 25 cm. dependiendo de la permeabilidad del material.

    8. Se mide y se anota el tiempo que el nivel del agua tarda en pasar de una marca a la otra. Para esto una vez lleno el tubo y cerrada la llave de admisin del agua, se espera que el nivel libre del agua dentro del tubo coincida con la marca superior, y se pone en marcha el cronmetro.

    9. Inmediatamente despus de poner en marcha el cronmetro, se lee la temperatura y se anota en el registro.

    10. Se lee el cronmetro cuando el agua pasa por la segunda marca y se anota en el registro el tiempo transcurrido. Inmediatamente despus, se vuelve a leer la temperatura anotando en el registro. Las observaciones deben repetirse hasta obtener resultados concordantes. El tiempo que tarda el agua en pasar de una marca a otra puede variar de fracciones de minutos a horas.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6.-CALCULOS Para encontrar el coeficiente de permeabilidad para Carga Constante, se aplica la siguiente frmula:

    Aht

    QLK

    Donde: Q = Volumen medido L = La longitud de la muestra A = El rea de la seccin transversal de la muestra h = La carga bajo la cual se produce la filtracin t = El tiempo en el cual se efectu la prueba.

    Se calcula el valor del coeficiente de permeabilidad a la temperatura de 20 C por medio de la frmula:

    ttK

    V

    VK

    20

    20

    Se repite el proceso anteriormente descrito hasta encontrar una concordancia satisfactoria en los resultados.

    Se determina la relacin de vacos "e" de la muestra con la frmula:

    Ws

    WsVG

    Vs

    Vve

    Ct

    *

  • Donde: Vv = El volumen de vacos de la muestra de suelo Vs = El volumen de slidos Vt = El volumen total G = Gravedad especfica Ws = El peso de los slidos

    El coeficiente de permeabilidad para Carga Variable se calcula mediante la frmula:

    2

    1ln*H

    H

    tA

    aLKt

    Dnde: Kt = Coeficiente de permeabilidad a una temperatura t, en cm. /seg. L = Longitud de la muestra en cm. A = rea de la seccin transversal de la muestra en centmetros cuadrados. a = rea del tubo de vidrio (piezmetro) en centmetros cuadrados. t = Tiempo transcurrido en seg. H1 = Altura inicial del agua en el piezmetro, en cm. H2 = Altura final del agua en el piezmetro, en cm. ln N = 2.3*log10N

    N = H1/ H2 ln = logaritmo natural 7. CUESTIONARIO

    1. Cuntos mtodos conoce y para que sirve el ensayo? 2. Describir objetivamente el mtodo que mas conozca 3. Que diferencia existe entre el coeficiente de permeabilidad y la capilaridad

    del suelo? 4. Describa a los suelos permeables e impermeables 5. Cuntos metros de altura representa una columna de agua = 1 [Kg./cm2]? 6. En un ensayo de permeabilidad se tiene los siguientes datos :

    Muestra de arena de 25 cm. De longitud y 30 cm2 de rea

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    UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-23 RESISTENCIA A LA RUPTURA DEL SUELO MTODO DEL

    PENETRMETRO DE BOLSILLO ASTM: D-1558 ASTM D-1558

    1.-CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

    La utilizacin de ensayos in situ nos permite determinar de forma directa parmetros de

    resistencia del suelo, mediante la utilizacin de un penetro metro de bolsillo.

    2. COMPETENCIAS.-

    El estudiante determinara el valor de la resistencia a ruptura en los suelos con muestras finas inalteradas.

    3. EQUIPO

    Penetrmetro de Bolsillo Horno con control termosttico regulada a 110C Balanzas

  • 4. PROCEDIMIENTO

    1. Baje el anillo rojo hasta el fondo del penetrmetro, es decir hasta la escala ms baja.

    2. Tmese la muestra y el penetrmetro y empuje el pistn con presin dentro del suelo hasta la marca indicada por medio de una ranura alrededor del pistn.

    3. Lase el esfuerzo de ruptura a compresin axial no confinada, directamente en [Kg./cm2] en la parte baja del anillo rojo siguiendo el orden de crecimiento de la escala.

    5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos

    6. CLCULOS

    Haciendo un promedio de varias penetraciones se determina el valor de la resistencia del suelo

    7. CUESTIONARIO

    1. Qu clases de suelos es recomendable el uso del Penetrmetro de Bolsillo? 2. Los resultados que se obtienen del penetrmetro en qu unidades estn?