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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

PRACTICA N° 2

PROBLEMAS DE GRADIENTE HIDRAULICO Presentado por  Gonzales Hermoza, Yurit  Huaraca Hilario Nestor  Miranda Quispe Pierina  Rodriguez Yaqueto, Rodriguez Docente: Ing. Carlos Luna Loayza

Fecha de practica: 25 de febrero 2019 Fecha de entrega: 27 de febrero 2019 CUSCO – PERÚ

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2019

INDICE. INDICE. ........................................................................................................................................... 2 PRESENTACIÓN. ......................................................................................................................... 3 MARCO TEORICO ........................................................................................................................ 4 1.1.- Granulometría de Agregado Fino y Grueso: ........................................................... 4 1.1.1.- Materiales: .................................................................................................................. 5 1.1.2.- Trabajo De Laboratorio: ........................................................................................... 6 1.2.- Contenido de Humedad. ............................................................................................... 6 1.2.1.- Materiales: .................................................................................................................. 7 1.2.2.- Trabajo De Laboratorio: ........................................................................................... 8 1.3.- Peso Específico y Absorción. ..................................................................................... 9 1.3.1.- Materiales: ................................................................................................................ 11 1.3.2.- Trabajo De Laboratorio: ......................................................................................... 11 1.4.- Peso Unitario. ................................................................................................................ 13 1.4.1.- Materiales: ................................................................................................................ 14 1.4.2.- Trabajo De Laboratorio: ......................................................................................... 14 CÁLCULO Y RESULTADOS DE LOS ENSAYOS................................................................ 17 4.1. Granulometría ................................................................................................................. 17 4.1. Contenido de Humedad................................................................................................ 20 4.1. Peso Específico y Absorción...................................................................................... 20 4.1. Peso Unitario. ................................................................................................................. 20 CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 20 RECOMENDACIONES............................................................................................................... 20 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 20 ANEXOS Y PANEL FOTOGRAFICO ...................................................................................... 21

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PRESENTACIÓN. El presente informe contiene el marco teorico, procedimiento y resultados de los ensayos de granulometría, peso especifico, porcentaje de humedad, absorción y peso unitario para agregados fino y grueso. Esto con el fin de realizar un diseño de mezcla con resistencia de un f’c igual a 350 kg/cm2. Estos ensayos se realizaran en base al manual de ensayo de materiales del MTC y normas internacionales

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MARCO TEORICO 1.1.- Granulometría de Agregado Fino y Grueso: La granulometría se refiera a la distribución de tamaños de las partículas de los granos mediante su medición y graduación. La finalidad es analizar las propiedades mecánicas y calcular la abundancia correspondiente a cada uno de los tamaños previstos. Uno de los métodos mas sencillos consiste en hacer pasar una muestra por una serie de mallas de diferentes tamaños que actúan como coladores de los granos. Los tamices son los artefactos que están compuestos por un marco metálico y una malla en el interior del marco en donde parte de la muestra queda retenida. La luz de malla es la separación libre entre los alambres de la malla. Para una práctica de granulometría se siguen las normas ASTM C33 la cual contiene las especificaciones, la norma ASTM C136 que contiene el procedimiento y las normas ASTM C125 la cual trata sobre el módulo de finura (qué tan grande o pequeño es el grano). La importancia de este ensayo radica en que los suelos poseen un criterio de aceptación muy estricto según sean utilizados para bases de carretera, drenajes, presas, edificios, etc. ASTM C33: “Esta norma define los requerimientos necesarios de graduación y calidad de los agregados fino y grueso que serán usados para concreto estructural, por lo que es considerada adecuada para asegurar materiales satisfactorios para la mayoría de concretos” ASTM C136: “El método de ensayo tamizado es usado para determinar la graduación de materiales propuestos para usarse como agregados o que están siendo usados como agregados. Los resultados son utilizados para determinar el cumplimiento de la distribución del tamaño de las partículas con los requerimientos Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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aplicables especificados y para proporcionar información necesaria para el control de la producción de productos varios de agregados y de las mezclas que los contienen”. Algunos valores del Módulo de Finura son: Arena gruesa: De 2.5 a 3.5 Arena fina: De 1.5 a 2.5 Arena muy fina: De o.5 a 1.5

Ensayo de tamizado Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices(Conservación de la Masa).

Curva granulométrica Curva granulométrica Tomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulométrica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro ha obtenido. La curva granulométrica permite visualizar la tendencia homogénea o heterogénea que tienen los tamaños de grano (diámetros) de las partículas. 1.1.1.- Materiales: Agregado fino y grueso Bandeja. Espátulas. Mallas A.S.T.M, fondo y tapa. Cocina. Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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Balanza de 0.01 de error. Tamizador. Brochas, pool metálico Equipo de protección personal. 1.1.2.- Trabajo De Laboratorio: Se hizo el cuarteo de la muestra 3 veces (por norma). Se secó la muestra en la cocina. Se pesó la muestra Te tamizo la muestra. Se pesa el material retenido en cada tamiz. Con los datos obtenidos se elaboró el cuadro de resultados y el grafico correspondiente. El proceso se hace para agregado fino y grueso.

1.2.- Contenido de Humedad. Los agregados pueden tener algún grado de humedad lo cual está directamente relacionado con la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros. Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a continuación: Totalmente seco. Se logra mediante un secado al horno a 110°C hasta que los agregados tengan un peso constante. (generalmente 24 horas). Parcialmente seco. Se logra mediante exposición al aire libre. Saturado y Superficialmente seco. (SSS). En un estado límite en el que los agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio. Totalmente Húmedo. Todos los agregados están llenos de agua y además existe agua libre superficial. Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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El contenido de humedad en los agregados se puede calcular mediante la utilización de la siguiente fórmula: P= [ (W – D) / D] * 100 Donde, P : es el contenido de humedad [%] W : es la masa inicial de la muestra [g] D: es la masa de la muestra seca También existe la Humedad Libre donde esta se refiere a la película superficial de agua que rodea el agregado; la humedad libre es igual a la diferencia entre la humedad total y la absorción del agregado, donde la humedad total es aquella que se define como la cantidad total que posee un agregado. Cuando la humedad libre es positiva se dice que el agregado está aportando agua a la mezcla, para el diseño de mezclas es importante saber esta propiedad; y cuando la humedad es negativa se dice que el agregado está quitando agua a la mezcla. Esta propiedad está regido por la Norma Técnica Colombiana # 1776 "Determinación del Contenido de Humedad Total" donde explica el procedimiento a seguir para realizar el ensayo para determinar dicha propiedad. Este método no se puede aplicar en aquellos casos en el que el calor pueda alterar al agregado, o donde se requiere una determinación más refinada de la humedad. 1.2.1.- Materiales: Agregado fino y grueso Bandeja. Balanza de 0.01 de error. Horno de secado. Equipo de protección personal.

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1.2.2.- Trabajo De Laboratorio: El procedimiento a seguir para el desarrollo del ensayo de humedad total es el siguiente: Primero se debe comenzar con la extracción y preparación de la muestra la cual debe realizarse de acuerdo con el procedimiento descrito en la Norma Técnica. La muestra debe ser representativa según el lugar de abastecimiento que se va a ensayar y en el caso de agregados de masa normal, la masa de la muestra no debe ser menor que la cantidad especificada en la siguiente tabla: Tamaño

Masa Mínima de

máximo

la muestra (grs)

nominal (mm) 6.3

500

9.5

1500

12.5

2000

19.0

3000

25.0

4000

37.5

6000

50.0

8000

63.0

10000

75.0

13000

Después de escogida la muestra se prosigue a calcular su masa con aproximación de 0.1%, evitando la pérdida de humedad y del mismo material; luego de haberlo pesado se deposita la muestra en un recipiente para después ser sometido a una temperatura de 110°C ±5°C en el horno y de ésta de manera extraer la humedad. Inmediatamente el material esté seco se saca del horno y se deja enfriar (para no causar daños en la balanza) para finalmente calcular su masa.

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Se escogieron tres muestras de diferentes partes del abastecimiento de agregado y se le realizó el mismo procedimiento anteriormente descrito a todas ellas. El proceso se hace para agregado fino y grueso.

1.3.- Peso Específico y Absorción. La densidad o peso específico es una propiedad física de los agregados y está definida por la relación entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que depende directamente de las características del grado de agregado. Como generalmente las partículas de agregado tienen poros tanto saturables como no saturables, dependiendo de su permeabilidad interna pueden estar vacíos, parcialmente saturados o totalmente llenos de agua se genera una serie de estados de humedad a los que corresponde idéntico número de tipos de densidad; la que más interesa en el campo de tecnología del concreto y específicamente en el diseño de mezclas es la densidad aparente que se define como la relación que existe entre el peso del material y el volumen que ocupan las partículas de ese material incluidos todos los poros( saturables y no saturables).Este factor es importante para el diseño de mezclas porque con él se determina la cantidad de agregado requerido para un volumen unitario de concreto, debido a que los poros interiores de las partículas de agregado van a ocupar un volumen dentro de la masa de concreto y además porque l agua se aloja dentro de los poros saturables. El valor de densidad de la roca madre varía entre 2.48 y 2.8 kg/cm El procedimiento para determinarla está se encuentra en las normas peruanas para los agregados gruesos y para los agregados finos. Existen tres tipos de densidad las cuales están basadas en la relación entre la masa (en el aire) y el volumen del material; a saber: Peso específico natural: es la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo los poros no saturables, y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a temperatura establecida. Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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Peso específico aparente: la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo sus poros saturables y no saturables, (pero sin incluir los vacíos entre las partículas) y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida. Peso específico aparente (SSS): la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo la masa del agua dentro de los poros saturables, (después de la inmersión en agua durante aproximadamente 24 horas), pero sin incluir los vacíos entre las partículas, comparado con la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida La densidad aparente es la característica usada generalmente para el cálculo del volumen ocupado por el agregado en diferentes tipos de mezclas, incluyendo el concreto de cemento Portland, el concreto bituminoso, y otras mezclas que son proporcionadas o analizadas sobre la base de un volumen absoluto. La densidad aparente es también usada en el cálculo de los vacíos en el agregado en la norma peruana. La densidad aparente (SSS) se usa si el agregado está húmedo, es decir, si se ha satisfecho su absorción. Inversamente, la densidad nominal (seco al horno) se usa parta cálculos cuando el agregado está seco o se asume que está seco. La densidad nominal concierne a la densidad relativa del material sólido sin incluir los poros saturados de las partículas constituyentes. Absorción en los agregados, es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior

de

las partículas,

expresado como un porcentaje de la masa

seca. El agregado se considera como “seco” cuando se ha mantenido a temperatura de 110º C + - 5º C por suficiente tiempo parta remover toda el agua no combinada. La capacidad de absorción se determina por medio de los procedimientos descritos en Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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la Norma técnica peruana, para agregados gruesos, y la Normal Técnica Peruana. Para losagregados finos. Básicamente consiste en sumergir la muestra durante 24 horas luego de lo cual se saca y se lleva a la condición de densidad aparente (SSS); obtenida esta condición, se pesa e inmediatamente se seca en un horno y la diferencia de pesos, expresado como u porcentaje de peso de la muestra seca, es la capacidad de absorción. 1.3.1.- Materiales: Agregado Fino Agregado fino Bandeja. Balanza de 0.01 de error. Horno de secado. Molde cónico y pisón. Fiola de 500 ml Pipeta Cucharones y bandejas Equipo de protección personal. Agregado Grueso Agregado grueso Bandeja. Balanza de 0.01 de error. Horno de secado. Dispositivo de Arquimidez Tamiz N° 4 Cucharones y bandejas Equipo de protección personal. 1.3.2.- Trabajo De Laboratorio: Agregado Fino

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Primero, se realiza el ensayo con el molde cónico con el cual se determina el estado superficialmente seco del agregado fino. Se agrega agua al agregado mezclándolo, hasta llegar a un estado que sobrepase al SSS. Luego, se vierte un poco del material al molde cónico colocado en una superficie dura y lisa, en nuestro caso, de vidrio. Se apisona 25 veces con ayuda de un pisón, dejándolo caer desde una altura de 5mm. El molde cónico se llega a llenar con el procedimiento anterior. Finalmente, se retira el molde cuidadosamente y se leda un toque a la base de vidrio; si el material con la forma del molde se desmorona ante este primer golpe, se reconoce que se ha llegado al estado SSS. En nuestro caso, el material conservó la forma del molde, entonces se procedió a secarla (se combina arena en estado natural con la arena húmeda). Después, se introduce 500gr del agregado fino en estado SSS en el matraz (“pipeta”) para luego llenarlo de agua hasta el 90% de su capacidad calibrada. Se realiza movimientos al matraz con el fin de que se expulse las burbujas de aire atrapado. Para pesarlo, el nivel del agua debe alcanzar la línea calibrada. Finalmente, se extrae todas las partículas y el agua a una bandeja para colocarlo en el horno 24 horas a 110 ± 5°C. Se pesa la muestra seca al siguiente día. Este ensayo nos permite saber el peso específico del agregado fino. Además, comparar el peso de agregado seco y saturado de agua para así saber el porcentaje de absorción de agua que tiene el agregado fino. Agregado Grueso Debe sumergir el agregado en Agua durante un lapso de 24 horas. Retirar la muestra del agua y eliminar el exceso de agua existente en la superficie utilizando una tela o franela Tamizar el material con la malla N ° 4, para separar el agregado fino. Pesar el material retenido en esta malla lo cual será la masa de la muestra en estado superficialmente seco. Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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Colocar el material en el dispositivo de Arquímedes para determinar el peso del material suspendido en agua. Colocar el material en un depósito para introducirlo en la estufa por un período de 24horas a una temperatura de 105 ° C.

1.4.- Peso Unitario. Por definición, el peso específico unitario, es la relación de luna masa del agregado que ocupa un volumen patrón unitario entre la magnitud de este, que incluye el volumen de vacíos propio del agregado, que ha de ir una ocupación parte de este volumen unitario patrón. El peso específico unitario, tiene idéntica definición en el peso unitario simplemente, es decir, peso dividido por el volumen, pero la diferencia fundamental con el peso específico es que el volúmenes el aparente, es decir, este volumen incluye los vacíos íntimos granulares, el peso no difiere El peso específico unitario, es el peso de la muestra sobre un volumen definido en el molde, viene a ser una vez una constante de cada material, que sirve para transformar pesos a volúmenes o viceversa, principalmente en la dosificación de hormigones. Existen dos valores para el peso unitario de un material granular, que incluye un sistema para el material; La denominación Que se le Dara una Cada uno de ellos será: Peso Unitario Suelto y Peso Unitario Compactado Peso Unitario Suelo (PUS): Se denomina PUS cuando se determina el material se publica suavemente en el recipiente hasta el punto de derrame ya continuación se nivela a ras una carilla. El Concepto PUS es Importante Cuando Se Trata de Manejo, transporte y almacenamiento de los agregados DEBIDO una Que ESTOS SE Hacen en estado suelto Peso Unitario Compactado (PUC): Se denomina PUC cuando los granos han sido sometidos a una compactación incrementando así el grado de acomodación de las partículas de agregado y por tanto el valor de la masa unitaria. El PUC esimportante desde el punto de vista diseño de mezclas ya que con él se determina el volumen absoluto de los Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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agregados por estos van a estar sometidos a una compactación durante el proceso de colocación de agregado Formulas a determinar los cálculos Peso del agregado (PA): PA = PT- PM Peso unitario del agregado (PU): PU=PA/VM Dónde: PM= Peso de molde VM= Volumen de molde PT= peso de (molde + agregado) 1.4.1.- Materiales: Agregado fino y grueso Bandeja. Balanza de 0.01 de error. Horno de secado. Recipientes cilíndricos Plancha de vidrio Varilla de acero Ø5/8 '' x 60 cm Cucharones y bandejas Equipo de protección personal. 1.4.2.- Trabajo De Laboratorio: Agregado Fino Calibración del recipiente para Agregado Fino

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Se va a pesar del recipiente cilíndrico vacío, en donde se colocará la muestra Luego se le agrega agua hasta llenar el recipiente Colocamos La Placa de vidrio en la parte superior de y con la UNA rellenamos Jeringa el Agua Para Que Esté completamente lleno Finalmente, se puede ver el recipiente con el agua. Peso Unitario Suelto [PUS] Se procederá a pesar del recipiente cilíndrico; La balanza debe tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01 g de precisión. Se pone la arena gruesa en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico. Luego sobre el recipiente se agrega la arena en forma helicoidal a una altura no mayor de 5 cm de la superficie del recipiente, hasta que esté totalmente lleno. Posteriormente con la varilla de acero se procede una serie clave con mucho Cuidado el Exceso de arena para que quede a nivel del recipiente, a este proceso se le llama Enrasado. Finalmente se procederá a pesar del recipiente cilíndrico con la arena. Peso Unitario Compactado Se procederá a pesar del recipiente cilíndrico; La balanza debe tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01 g de precisión. Se pone la arena gruesa en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico. Luego se introduce la arena al molde cilíndrico hasta1/3 de su capacidad. Seguidamente con una varilla de acero de Ø5/8 '' Procedemos a golpear 25 veces en forma helicoidal. Luego se sigue agregando la arena hasta los 2/3 de su capacidad. Y también se trata de una varilla de acero.25 golpes en forma helicoidal. Luego se agrega la arena hasta llenar el recipiente incluso un poco Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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más. Y se procede al compactado del mismo con 25 golpes en Forma helicoidal. Luego se agrega la arena hasta llenar el recipiente incluso un poco más. Y se procede al compactado del mismo con 25 golpes en Forma helicoidal. Finalmente se procederá a pesar del recipiente cilíndrico con la arena compactada. Agregado Grueso Calibración del recipiente para Agregado Grueso Se va a pesar del recipiente cilíndrico vacío, en donde se colocará la muestra Luego se le agrega agua hasta llenar el recipiente Colocamos La Placa de vidrio en la parte superior de y con la UNA rellenamos Jeringa el Agua Para Que Esté completamente lleno Finalmente, se puede ver el recipiente con el agua. Peso Unitario Suelto [PUS] Se procederá a pesar del recipiente cilíndrico; La balanza debe tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01 g de precisión. Se pone la piedra en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico. Luego sobre el recipiente se agrega la piedra chancada en forma helicoidal a una altura no mayor de 5cm De la superficie del recipiente, hasta que esté totalmente lleno. Posteriormente con la varilla de acero se procede una serie clave con mucho Cuidado el Exceso de arena para que quede a nivel del recipiente, a este proceso se le llama Enrasado. Finalmente se procederá a pesar del recipiente cilíndrico con la piedra chancada. Peso Unitario Compactado [PUC] Ensayos para Diseño de Mezcla Universidad Andina del Cusco

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Se procederá a pesar del recipiente cilíndrico; La balanza debe tener una exactitud del 0.1% es decir, 0.01 g de precisión. Luego se pone la piedra en un recipiente, para luego colocarla en el molde cilíndrico. Luego se introduce la piedra chancada al molde cilíndrico hasta 1/3 de su capacidad. Seguidamente con una varilla de acero de Ø5/8 '' Procedemos agolpear 25 veces en forma helicoidal. Luego se sigue agregando la piedra hasta los 2/3 de su capacidad. Y también se trata de un compacto con la varilla.25 golpes en forma helicoidal. Luego se agrega la piedra hasta llenar el recipiente incluso un poco más. Y se procede al compactado del mismo con 25 golpes en Forma helicoidal. Posteriormente, con la varilla de acero se eliminará mucho tiempo. Finalmente se procederá a pesar del recipiente cilíndrico con la arena compactada.

CÁLCULO Y RESULTADOS DE LOS ENSAYOS. 4.1. Granulometría

Módulo de finura =2.55

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Módulo de finura = 4.69

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Agregado Grueso

Módulo de finura= 3.8

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4.1. Contenido de Humedad 4.1. Peso Específico y Absorción 4.1. Peso Unitario. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA      

“NORMA TECNICA PERUANA NTP 400.022” “MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES” – MTC 2016 NORMA TECNICA PERUANA: NTP 400.022 – 2002 - AGREGADOS: Método de ensayo NATURALEZA Y MATERIALES DEL CONCRETO - Enrique Rivva López. “CURSO BASICO DE TEGNOLOGIA DE CONCRETO” – Ana Torre Carrillo – 2004. normalizado para peso específico y absorción del agregado fino. Ensayos para Diseño de Mezcla

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NORMA TECNICA PERUANA: NTP 400.010 – 2001 – AGREGADOS: Extracción y preparación de muestras.

ANEXOS Y PANEL FOTOGRAFICO

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