UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I

PESOS VOLUMETRICOS

GRUPO: 602

PROFESOR: ING. ALEJANDRO MENDEZ JARAMILLO.

BRIGADA # 3

AYALA GONZALEZ RICARDOAGUIRRE AGUADO ARTURO

GODINES SANCHEZ FERNANDOKRAUSS MORENO ALFREDO

GARCIA HERNANDEZ LUIS ANGELBECERRA BECERRA ANGELICA

MEINERS MUÑOZ ERICH

FECHA DE ENTREGA: 22/02/2012

OBJETIVO:

El alumno aprenderá a determinar los pesos por unidad de volumen de un tipo de suelo en estado natural, suelto y varillado, así como su compacidad relativa y su grado de humedad.

INTRODUCCIÓN:

Peso volumétrico natural.

El peso volumétrico del materia en estado natural, es la relación de su peso entre la unidad de volumen, a contenido natural de humedad. Los valores obtenidos intervienen en el análisis de empujes sobre estructuras de retención, estabilización de taludes, presiones verticales efectivas debidas al peso propio del suelo y para el grado de compactación en pavimentos.

Υ m=W m

V m

Donde:

Υ m=peso volumetrico de lamasade suelo( Kg

m3 )Wm=pesode lamasadel suelo ( Kg )

V m=volumne de lamasadel suelo (m3 )

A partir del peso volumétrico de la masa del suelo (Υ m) y su correspondiente contenido de agua (ω), se puede determinar el peso volumétrico seco (Υ d) en la forma siguiente:

Υ d=Υ m

(1+ω)

Dónde: “ω” se define como la relación de la cantidad de agua con los sólidos, en peso.

Siempre sucede que el peso volumétrico de campo no sea idéntico al peso volumétrico seco máximo. La diferencia entre ambos valores tradicionalmente se mide a través del concepto grado de compactación.

Este método sirve para determinar la masa volumétrica del material en estado natural. Esta masa volumétrica es la que corresponde a la condición que tienen los materiales y en general, es la que se refiere al terreno natural sin haber sido removido. La prueba se

realiza en muestras inalteradas extraídas de materiales cohesivos suaves, que pueden labrarse sin que se disgreguen.

El problema de la identificación de los suelos es de importancia fundamental; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificación para ello se deben estudiar sus propiedades y analizar su comportamiento ya que desde esta práctica se analizaran las tres fases que comprenden el suelo.

Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos (Vv), mientras que la fase sólida constituye el volumen de sólidos (Vs). Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular de solo dos fases, la sólida y la líquida. Es importante considerar las características morfológicas de un conjunto de partículas sólidas, en un medio fluido.

Eso es el suelo.

Fases, volúmenes y pesos

En el modelo de fases, se separan volúmenes V y pesos W así: Volumen total VT, volumen de vacíos VV (espacio no ocupado por sólidos), volumen de sólidos VS, volumen de aire VA y volumen de agua VW.

Luego VT = VV +VSY VV = VA +VW. En pesos (que es diferente a masas), el del aire se desprecia, por lo que WA = 0. El peso total del espécimen o muestra WT es igual a la suma del peso de los sólidos WS más el peso del agua WW; esto es WT = WS + WW.

EQUIPO Y MATERIAL:

Muestra de suelo Olla de 20.1cm de altura y 15.75 de diámetro Pala Cucharon Escoba Mazo Balanzas de 1 y 0.1 gr. De precisión Varilla punta de bala Malla del #4 Cera Parrilla Vaso de aluminio para muestras Cinta métrica Hilo Horno

PROCEDIMIENTO:

Peso volumétrico seco y varillado

1. Prepara y cuartea la muestra, para después utilizar los cuartos opuestos para muestrear. Al momento de tomar las cucharadas de los cuartos, estas se tienen que tomar de adentro del centro de la muestra hacia afuera por sus orillas.

2. Tomar el peso de la olla (W olla¿ ,después llenarla con el cucharon desde una altura de caída de 20 cm. desde la parte superior de la olla, al llenarla enrazarla con el hilo

3. Tomar el peso de la olla + el suelo (W olla+suelo ¿ y repetir el proceso hasta que tengamos dos pesos de olla + suelo que su diferencia entre estas no sea mayor al 1% dela más ligera

4. Repetir los pasos 2 y 3 pero al momento de llenar la olla se tienen que llenar en tres capas y a cada capa se le va a dar 25 varillasos con la varilla de punta de bala para obtener W olla+suelo−varillado

5. Pasar una porción de suelo por la malla #4 hasta obtener un peso de 300gr de muestra

6. Meter esta muestra al horno de 18-24 horas, después pesar la muestra (W seca¿

Peso volumétrico natural

Para el peso volumétrico natural se hace con una muestra inalterada que contenga las mismas propiedades de campo.

1. Tomar 3 pequeños grumos de la muestra2. Amárralos de un hilo cada uno y pesarlos al aire (W aire¿3. Calentar cera y diluir, dejarla enfriar sin que se solidifique y cubrir

los grumos con ella sin que queden porosidades, pesar los grumos con la cera (W aire+ cera¿

4. Sumergir los grumos con la cera en agua y pesarlos dentro de esta (W agua¿

5. Meter una muestra de grumos previamente pesados (W grumos¿

PARA LA OLLA

DM= 25 ALTURA = 20 CM.

PESO DE LA OLLA = 4.657 KG.

PESO VOLUMETRICO SECO SUELTO

PESO DE LA OLLA MAS LA MUESTRA= 19.099 KG.

PESO VOLUMETRICO SECO VARILLADO.

PESO DE LA OLLA MAS LA MUESTRA= 20.268 KG.

PESO VOLUMETRICO NATURAL.

GRUMO 1 GRUMO 2 GRUMO 3

NATURAL 12.89 4.92 9.23

CON CERA 14.64 6.16 11.15 DATOS EN GRAMOS.

SUMERGIDO EN AGUA 6.01 2.01 3.74

SS=2.6 DENSIDAD RELATIVA.

PESO INICIAL DE MUESTRA SECA= 300 gr.

PESO DE MUESTRA SECA DESPUES DE ESTAR 24HRS. EN EL HORNO= 284.6 gr

PESO INICIAL DE MUESTRA EN ESTADO NATURAL= 124.25 gr.

PESO DE MUESTRA EN ESTADO NATURAL DESPUES DE ESTAR EN EL HORNO= 110.7 gr

DATOS DE LABORATORIO:

CALCULOS:

volumende la olla=9817.477 cm3=.00981m3

PARA PESO VOLUMETRICO SECO SUELTO.

1 2 3Wolla + muestra= 18.980 19.252 19.065

Wolla= 4.657 4.657 4.657Wmuestra= 14.323 14.595 14.408

Dif 1-3= 0.085

e = 0.59% < 1%

e (%)= Diferencia1−3Pesomas pequeno

=14.408gr−14.323 gr14.323 gr

∗100=0.59%

ω (%)= Pesode lamuestra−pesode lamuestra secapeso de lamuestraseca

=300 gr−284.6 gr284.6gr

=5.41%

Conocemos:

V m=Volumende laolla=0.00981m3

Wm=Wmuestra+la olla−W la olla=14.3230 kgSs=2.6

Paraobtener el γm realizamos lasiguiente operacion:

γm=W m

V m

= 14.323kg0.00981m3=1460.0408

kgm3

Paraobtener el γd suelto realizamosla sifuiente operacion:

γ d suelto=γm

1+ω=1460.0408

kg

m3

1+0.0541=1385.1065 kg

m3

PARA PESO VOLUMETRICO SECO VARILLADO.

volumende la olla=9817.477 cm3=.00981m3

ω (%)= Pesode lamuestra−pesode lamuestra secapeso de lamuestraseca

=300 gr−284.6 gr284.6gr

=5.41%

Conocemos:

V m=Volumende laolla=0.00981m3

Wm=Wmuestra+la olla−W la olla=15.607 kg

Ss=2.6

Paraobtener el γm realizamos lasiguiente operacion:

γm=W m

V m

= 15.607 kg0.00981m3=1590.9276

kgm3

Paraobtener el γd varillado realizamos lasifuiente operac ion :

γ d varillado=γm

1+ω=1590.9276

kg

m3

1+0.0541=1509.276 kg

m3

PARA PESO VOLUMETRICO SECO NATURAL.

Se calculados los siguientes datos “solo se realizaran los cálculos para el primer espécimen ya que para los demás es el mismo procedimiento”

Wm1=12.89 grs Wm1p=14.64 grs W’m1p= 6.01 grs w=284.6 Ss=2.6

ω=Peso de lamuestra−peso de lamuestrasecapesode lamuestra seca

=124.25gr−110.7 gr110.7 gr

=0.054

Se calcula el volumen de la parafina que cubre los especímenes, empleando la siguiente expresión:

V p=W mP−Wm

γPc

=14.64 gr−12.89 gr

0.92grcm3

=1.902cm3

Se calcula el volumen de los especímenes, empleando la siguiente expresión:

V mp=W mp−W ´

mp

γ o

=14.64 grs−6.01grs

1grcm3

=8.63cm3

V m=¿ Vmp−V p=8.63cm3−1.902 cm3=6.728 cm3¿

Se Calcula γm, empleando la siguiente ecuación:

γm=wm

V m

X1000= 12.89grs6.728cm3=1.916

grcm3

Se calcula γn, empleando la siguiente ecuación:

γ n=( γm

100+w )=( 1.916 Km

M 3

1+.054 )=1.818 grcm3

Se procede a calcular Ws empleando la siguiente ecuación.

W s=( W m

1+w )=( 12.89grs1+ .054 )=12.23grs

Se prosigue a calcular Ww mediante la ecuación que procede.

W w=Wm−W s=12.89grs−12.23 grs=0.66 grs

Se calcula Vw por medio de la siguiente ecuación.

V w=ww

γ o

=0.66grs

1grcm3

=0.66cm3

Se calcula Vs por la siguiente ecuación.

V s=W s

Ss∗γo

= 12.23 grs

2.6∗1 grcm3

=4.704 cm3

Se procede a calcular Vv a través de la siguiente ecuación.

V v=¿ Vm−V s=6.728 cm3−4.704 cm3=2.024 cm3¿

Se calcula va por medio de la siguiente ecuación.

Va=¿ Vmp−(V p+V s+V w)=8.63cm3−(1.902 cm3+4.704cm3+0.66cm3)=1.364 ¿

Se calcula e por medio de la siguiente ecuación.

e=V V

V S

=2.024cm3

4.704=0.43

Se procede a calcular n por medio de la siguiente ecuación.

n (% )=(V v

V m)X100=( 2.024 cm3

6.728cm3 )X100=30.086 Por último se calculara Gm realizándola por medio de la siguiente

ecuación.

Gm (% )=(V m

V v)X100=( 6.728cm3

2.024 cm3 )X100=332.381Al terminar los cálculos se procede a realizar una tabla donde

contenga los tres especímenes.

Espécimen 1

Espécimen 2

Espécimen 3

VP 1.902 1.348 2.087 Vmp 8.63 4.15 7.41Vm 6.728 2.802 5.323γm 1.916 1.756 1.734γn 1.818 1.666 1.645Ws 12.230 4.668 8.757Ww 0.660 0.252 0.473Vw 0.660 0.252 0.473Vs 4.704 1.795 3.368Vv 2.024 1.007 1.955Va 1.364 0.755 1.482e 0.430 0.561 0.580n 30.086 35.930 36.726

Gm 332.381 278.320 272.289

Se calculara γ np que es el promedio de losγ n

γ np=γ n1+γ n1+γn1

3=1.818+1.666+1.645

3=1.710cm3

gr

C r%=γ s−γ np

γ s−γ v

∗100=1385.1065

kg

m3−1709.57 kg

m3

1385.1065kgm3−1509.276

kgm3

∗100=261.307%

OBSERVACIONES:

La practica se realizo con éxito, aunque tuvimos unos pequeños problemas; tuvimos cuartear para tres muestras ya que en las primeras dos se pasaba del margen de error, así que hicimos una tercera y esta si entro en el margen de error. En los grumos tuvimos que hacer una muestra mas, porque cuando metimos uno de los grumos al agua le dejamos un poro así que le entro y exploto; por lo tanto tuvimos que hacer otro grumo y repetir todo el procedimiento.

CONCLUSION:

Estas pruebas pueden realizarse para obtener la compacidad relativa del suelo en casos en los cuales no se puede realizar una prueba de penetración estándar. Aprendimos a cuartear, sacar el peso volumétrico de una muestra de suelo seco, varillado y natural.

BIBLIOGRAFÍA:

Fundamentos de la mecánica de suelos I

Autor Eulalio Juárez Badillo, Alfonso Rico Rodríguez

www.Wikipedia.com

REPORTE FOTOGRAFICO: