Informe De Mecanica De Suelos.docx

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE PROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL FUNDAMENTOS DE MECANICA DE SUELOS SEGUNDO SEMESTRE DEL 2016

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TABLA DE CONTENIDO PAGINAS INTRODUCCION OBJETIVOS MARCO TEORICO 1. MUESTRA DE SUELO 2. ANALISIS GRANULOMETRICO 2.1 MATERIALES 2.2 PROCEDIMIENTO 2.3 RESULTADOS 2.4 ANALISIS DE RESULTADOS 3. LIMITES 3.1 LIMITE LÍQUIDO 3.1.1 Materiales 3.1.2 Procedimiento 3.1.3 Resultados 3.1.4 Análisis de resultados 3.2 LIMITE PLASTICO 3.2.1 Materiales 3.2.2 Procedimiento 3.2.3 Resultados 3.2.4 Análisis de resultados CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA ANEXOS

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INTRODUCCION En la siguiente practica de labortorio se trabajaran los temas de granulometria, limite de plasticidad y límite líquido. La granulometría, se basa en pasar nuestra muestra de suelo procedente de VILLA DEL ROSARIO, por diferentes tamices, donde segun el diametro de cada uno se va determinando el tamaño de las partículas del suelo. En cuanto al límite plástico y líquido, se debe tener en cuenta que el suelo se puede encontrar en cuatro estados: Cuando está totalmente seco, se habla de suelo sólido; al agregar agua, pasa de semisólido a plástico, y al agregar una cantidad de agua mucho mayor, se habla de suelo líquido. Al realizar el ensayo para límite plástico se buscaba llegar a un numero de golpes entre 28, 37 hasta que se chocaran las dos partes de suelo. Para el límite líquido, por consiguiente, el número de golpes debería ser menor, oscilando entre 11, 25

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OBJETIVOS GENERAL Identificar qué tipo de suelo es la muestra asignada así como sus respectivos límite líquidos y límite plásticos que complementes su índice de plasticidad y su respectiva clasificación. ESPECIFICOS 

Determinar los parámetros claves para la realización de los análisis dentro del laboratorio de suelos  Hacer practica la teoría argumentada dentro del curso de mecánica de suelos Valorar las capacidades productivas de nosotros como ingenieros(as) en formación dentro de un análisis de suelos.

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MARCO TEORICO La fecha de su fundación ha desatado polémica entre los historiadores; porque en sí no existen documentos que indiquen una fecha exacta; quizás porque en ese tiempo para poder fundar una villa, la real corona exigía que hubiera más de 3.400 habitantes y tal vez por ese motivo tuvo un proceso de espera, que desató una gran confusión. Igualmente sucede con sus fundadores porque hubo donaciones de terrenos en diferentes años y es así como no se conoció un orden total sino parcial de su fundación y de sus fundadores. Sin embargo, los historiadores que hasta ahora han tenido que hacer mención del fundador de Villa del Rosario, coinciden en afirmar que fueron Ascencia Rodríguez de Morales (acaudalada matrona que heredó de su esposo don Juan de Morales) y José Díaz de Astudillo (quien fuera gobernador de la ciudad de San Faustino) los cuales eran dueños de la mayor parte del espacioso valle de San José, quienes según escritura pública de 1750 donaron las tierras para su creación.

Templo histórico de Villa del Rosario

Fotografía del Templo histórico de Villa del Rosario.

Hacia 1.760 se destacaban unos pocos ranchos en el mismo sitio en donde hoy existe la población que se conoce con el nombre de "El Antiguo Rosario".

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LOS SUELOS Los suelos son sistemas complejos donde ocurren una vasta gama de procesos físicos y biológicos que se ven reflejados en la gran variedad de suelos existentes en la tierra. Son muchos los procesos que pueden contribuir a crear un suelo particular, algunos de estos son: la deposición eólica, sedimentación en cursos de agua, meteorización, y deposición de materia orgánica. CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE SUELOS (SUCS) Este sistema fue propuesto por Arturo Casagrande como una modificación y adaptación más general a su sistema de clasificación propuesto en el año 1942para aeropuertos. Esta clasificación divide los suelos en:  Suelos de grano grueso.  Suelos de grano fino.  Suelos orgánicos. Los suelos de granos grueso y fino se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz No.200. Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que lo pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50% de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz No. 200 y fino si más del 50% de sus partículas son menores que dicho tamiz. Los suelos se designan por símbolos de grupo. El símbolo de cada grupo consta de un prefijo y un sufijo. Los prefijos son las iníciales de los nombres en ingles de los seis principales tipos de suelos (grava, arena, limo, arcilla, suelos orgánicos de grano fino y turbas), mientras que los sufijos indican subdivisiones en dichos grupos. SUELOS GRUESOS Se dividen en gravas y arena, y se separan con el tamiz No. 4, de manera que un suelo pertenece al grupo de grava si más del 50% retiene el tamiz No. 4 y pertenecerá al grupo arena en caso contrario. SUELOS FINOS El sistema unificado considera los suelos finos divididos entre grupos: limos inorgánicos (M), arcillas inorgánicas (C) y limos y arcillas orgánicas(O). Cada uno de estos suelos se subdivide a su vez según su límite líquido, en dos grupos cuya

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frontera es Ll = 50%. Si el límite líquido del suelo es menor de 50se añade al símbolo general la letra L (baja compresibilidad). Si es mayor de 50 se añade la letra H (alta compresibilidad). Obteniéndose de este modo los siguientes tipos de suelos: ML: Limos Inorgánicos de baja compresibilidad. OL: Limos y arcillas orgánicas. CL: Arcillas inorgánicas de baja compresibilidad. CH. Arcillas inorgánicas de alta compresibilidad. MH: Limos inorgánicos de alta compresibilidad. OH: arcillas y limos orgánicas de alta compresibilidad.

FIGURA 2. CLASIFICACION DE SUELOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO El análisis granulométrico es la determinación del rango de tamaños de partículas presentes en un suelo, como un porcentaje del peso seco total. Los resultados del análisis granulométrico se presentan generalmente en gráficas semi-logarítmicas

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como curvas de distribución granulométrica en las cuales se grafica el porcentaje de partículas inferiores a un tamaño en particular en función de ese tamaño en escala logarítmica. Con la forma de dichas curvas se puede describir la gradación, que depende de la amplitud o estrechez del gráfico. Mediante el coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cz), que se definen, respectivamente, de la siguiente manera:

Donde D10, D30 y D60 son los tamaños de partícula para los cuales el 10, 30 y 60% del material, respectivamente, es más fino que esos tamaños. De acuerdo con el sistema de clasificación SUCS, los suelos se clasifican como bien gradados si Cu > 4 ó 6 y 1 < Cz < 3. LIMITES DE PLASTICIDAD. La plasticidad no es una propiedad permanente sino circunstancial y dependiente del contenido de agua. Una arcilla muy seca puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma arcilla, con gran cantidad de agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilíquido o inclusive, las de una suspensión líquida. Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en el que la arcilla se comporta plásticamente. La plasticidad de un suelo exige, para ser expresada en forma conveniente, la utilización de dos parámetros en lugar de uno solo. Según su contenido de agua en orden decreciente, un suelo susceptible de ser plástico, puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definidos por Atterberg. 1. Estado líquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión. 2. Estado semilíquido, con las propiedades de un fluido viscoso. 3. Estado plástico, en que el suelo se comporta plásticamente. 4. Estado semisólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aun disminuye de volumen al estar sujeto a secado. 5. Estado sólido, en el que el volumen del suelo no varía con el secado.

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Los anteriores estados son fases generales por los que pasa el suelo al irse secando y no existen criterios exactos para distinguir sus fronteras. El establecimiento de estas ha de hacerse en forma puramente convencional. Atterberg estableció las primeras convenciones para ello, bajo el nombre general de Límites de Consistencia. La frontera convencional entre los estados semilíquido y plástico fue llamada por Atterberg Límite Líquido. Atterberg lo definió en términos de una técnica de laboratorio que consistía en colocar el suelo remoldeado en una cápsula, formando en él una ranura y en hacer cerrar la ranura golpeando secamente la cápsula contra una superficie dura; el suelo tenía el contenido de agua correspondiente al límite líquido, según Atterberg cuando los bordes inferiores de la ranura se tocaban, sin mezclarse, al cabo de un cierto número de golpes. La frontera convencional entre los estados plástico y semisólido fue llamada por Atterberg Límite Plástico y también en términos de una manipulación de laboratorio. Atterberg rolaba un fragmento de suelo hasta convertirlo en un cilindro de espesor no especificado; el agrietamiento y desmoronamiento del rollito, en un cierto momento, indicaba que se había alcanzado el límite plástico y el contenido de agua en tal momento era la frontera deseada. A las fronteras anteriores que definen el intervalo plástico del suelo se les ha llamado Límites de Plasticidad. Atterberg consideraba que la plasticidad del suelo quedaba determinada por el límite líquido y por la cantidad máxima de una cierta arena, que podía ser agregada al suelo, estando este con el contenido de agua correspondiente al límite líquido, sin que perdiera por completo su plasticidad. Además, encontró que la diferencia entre los valores de los límites de plasticidad, llamada índice Plástico, se relacionaba fácilmente con la cantidad de arena añadida, siendo de más fácil determinación, por lo que sugirió su uso, en lugar de la arena, como segundo parámetro para definir la plasticidad. IP = LL – LP IP: Indicé de Plasticidad LL: Límite Líquido LP: Límite Plástico

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Los suelos se consideran de grano fino cuando más del 50% pasa en tamiz No 200, y son:  ML, OL o CL: si los límites líquidos son menores que 50% M= Limo, O= Suelos Orgánicos, C= Arcilla.  MH, OH o CH: si los límites líquidos son superiores a 50% H= Alta compresibilidad L= Baja compresibilidad.

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1. MUESTRA DE SUELO La muestra fue tomada en el municipio de villa del rosario en la zona céntrica

Se realizaron los diferentes procedimientos y análisis para dar un análisis de resultados precisos para la sustentación de este laboratorio.

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2. ANALISIS GRANULOMETRICO Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, van desde los grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los que no se pueden ver con un microscopio. El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. Los Análisis granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferente enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la maya. Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy recomendado el método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque se le es más difícil a la muestra pasar por una maya tan fina; Debido a esto el Análisis granulométrico de Granos finos será bueno utilizar otro método, sin embargo en este laboratorio solo se aplicó el análisis granulométrico con tamices finos y gruesos. 2.1 MATERIALES 

Serie de tamices de malla cuadrada y tejido de alambre de abertura de malla siguiente: 200, 100, 60, 40, 30, 20, 16, 10, 8, 4, 3/8, 1/2, ¾.



Una balanza de unos 10 kg de capacidad que aprecie 1 g y otra de unos 1000 g de capacidad y que aprecie 0.01 g.



Un cepillo para limpiar las mallas de los tamices.

2.2 PROCEDIMIENTO 

Pesar la muestra dada en la balanza de mayor capacidad.



Tamizar la muestra a través de la serie de tamices gruesos.



Pesar las porciones retenidas en cada tamiz de la serie gruesa.



Tamizar la muestra no retenida en la serie de tamices gruesos a través de la serie de tamices finos.

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

Pesar las porciones retenidas en cada tamiz de la serie fina.

 

Pesar el fondo 2.3 RESULTADOS

GRANULOMETRIA GRANULOMETRIA

mm

TAMIZ

PESO RETENIDO

% RETENIDO

% QUE PASA

4,76

4

0

0

100

2,38

8

76,1

10,53

89,47

2

10

71

9,82

79,65

1,19

16

78,2

10,82

68,83

0,841

20

70

9,68

59,15

0,595

30

77,7

10,75

48,4

0,420

40

72,8

10,07

38,33

0,25

60

80

11,06

27,27

0,149

100

90,8

12,55

14,72

0,074

200

106,4

14,71

0.01

723

99,9

TOTAL

1. EL % que pasa del tamiz # 200 = 0,01% < 50% es GRANULAR 2. El % que pasa del tamiz # 4 = 100% > 50% es ARENA

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3. El % que pasa del tamiz # 200 = 0.01% < 5% SE OBTIENE Cu-Cc

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DE LA GRAFICA: 

D10= 0,097



D30= 0,3



D60= 0, 84

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (Cu)

𝐶𝑢 =

𝐷60 𝐷10

=

0,84 0,097

= 8,66

COEFICIENTE DE CURVATURA (Cc) 𝐶𝑐 =

(𝐷30)2 (0.3)2 = = 1,1 (𝐷10 ∗ 𝐷60) (0,097 ∗ 0,84)

Cu > 6 y Cc 1-3 (cumple esta condición) Por lo tanto la muestra es: SW (ARENA BIEN GRADADA)

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LIMITE LÍQUIDO TARA #

1

2

3

4

peso de la tara

6,1

6,4

6,6

8

peso tara + muestra húmed Peso de la tara + muestra seca Peso del agua Peso del sólidos Numero de golpes %W

22,1

25,8

37,2

27,3

19,2

21,1

24,6

21,6

2,9 13,1

4,7 14,7

12,6 18

5,7 13,6

37

28

25

11

35,4%

52,5%

70%

123.6%

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FORMULAS UTILIZADAS PESO DEL AGUA = (Peso tara + muestra húmeda) – (Peso tara + muestra seca ) PESO DE SOLIDOS = (peso tara + muestra seca) – (Peso tara) 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑔𝑢𝑎

% W (húmedad) = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 . 100 % Grafica limite liquido (%W - # golpes)

LL = 69%

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LIMITE PLASTICO TARA # peso de la tara peso tara + muestra húmeda Peso de la tara + muestra seca

1 6,4 8,7

2 6,6 9

3 6,4 8,8

8,4

8,5

8,6

Peso del agua Peso del sólidos %W

0,3 2 15%

0,5 1,9 26,3%

0,2 2,2 9,1%

FORMULAS UTILIZADAS PESO DEL AGUA = (Peso tara + muestra húmeda) – (Peso tara + muestra seca) PESO DE SOLIDOS = (peso tara + muestra seca) – (Peso tara) 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑔𝑢𝑎

% W (húmeda) = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 . 100 % LIMITE PLASTICO

𝜀 %𝑊

LP = 𝑁

INDICE DE PLASTICIDAD IP = 69% – 16,8% = 52,2%

𝑑𝑎𝑡𝑜𝑠

=

15+26,3+9,1 3

= 16,8%

IP = Limite Liquido (LL) – Limite Plástico (LP)

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3. LIMITES 3.1 LIMITE LÍQUIDO La frontera convencional entre los estados semilíquido y plástico fue llamada estado líquido; Atterberg lo definió en términos de ciertas técnicas de laboratorio que consistía en colocar el suelo remoldado en una capsula, formando en el suelo una ranura de espesor de dos milímetros en toda la parte profunda, y en cerrar la ranura golpeando secamente la capsula contra una superficie dura; el suelo tenía el contenido de agua correspondiente al límite liquido cuando los bordes inferiores de la ranura se juntan sin mezclarse al cabo de cierto número de golpes. 3.1.1 Materiales 

Aparato de Casagrande: es un utensilio mecánico que consiste en una cuchara de aleación de cobre, suspendida de un dispositivo diseñado para controlar su caída sobre una base dura.



Acanalador normalizado: tenemos el de Casagrande lleva incorporado un patrón de ajuste de la altura de caída de la cuchara en su parte trasera.



Espátulas de hojas flexibles de varios tamaños.



Balanza de 100 g de capacidad como mínimo que aprecie 0.01 g.



Tamiz 40



Una superficie lisa, por ejemplo tabla de madera para amasar el suelo.



Estufa de desecación cuya temperatura sea regulable hasta 115 °C.



Martillo de goma

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3.1.2 Procedimiento 

Homogenizar, dividir las partículas compactas la muestra de suelo golpeando con la masa de goma.



Se toma una parte representativa de la muestra con partículas inferiores a 0,4 mm, coloca en un recipiente y se agrega agua hasta cubrirla, se amasa hasta tener una masa consistente.



Se instala una parte de masa en la cazuela de casa grande.



Realizamos un surco o abertura con el acanalador de Casagrande sobre la masa de la cazuela.



Con la manivela procedemos a realizar los diferentes golpes y contamos hasta que momento que se unan las paredes del surco en la masa de muestra.



Hay que hacer una determinación entre 15 y 25 golpes y otra determinación entre 25 y 35 golpes, teniendo en cuenta que el número de golpes disminuye al aumentar la cantidad de agua destilada que se añade para realizar el amasado.

Para cada una de estas determinaciones se toma una porción entre 10 g y 15 g del suelo próximo a las paredes del surco, en la parte donde se cerró, y se determina su humedad por secado en estufa.

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3.2 LIMITE PLASTICO El límite plástico es la humedad correspondiente en el cual el suelo se cuartea y quiebra al formar pequeños rollitos o cilindros pequeños. Conjuntamente con el límite líquido, el límite plástico es usado en la identificación y clasificación de suelos, teniendo en cuenta otros parámetros como lo es el índice de plasticidad y la carta de plasticidad.

FIGURA 3. CARTA DE PLASTICIDAD SEGÚN CASAGRANDE 3.2.1 Materiales 

Aparato de Casagrande: es un utensilio mecánico que consiste en una cuchara de aleación de cobre, suspendida de un dispositivo diseñado para controlar su caída sobre una base dura.



Acanalador normalizado: tenemos el de Casagrande lleva incorporado un patrón de ajuste de la altura de caída de la cuchara en su parte trasera.

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

Espátulas de hojas flexibles de varios tamaños.



Balanza de 100 g de capacidad como mínimo que aprecie 0.01 g.



Tamiz 40



Una superficie lisa, por ejemplo tabla de madera para amasar el suelo.



Estufa de desecación cuya temperatura sea regulable hasta 115 °C.



Martillo de goma

3.2.2 Procedimiento 

Se toma una parte representativa de la muestra con partículas inferiores a 0,4 mm, coloca en un recipiente y se agrega agua hasta cubrirla, se amasa hasta tener una masa consistente con la que se pueda formar con facilidad una bola.



Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuación se hace rodar entre los dedos de la mano y la superficie lisa con la presión estrictamente necesaria para que se formen cilindros, El ritmo de esta operación debe ser tal que la mano se mueva hacia delante y hacia atrás.



Se hace rodar hasta forma un cilindro de 3 mm hasta que se resquebraje el material.



Se colocan porciones de material y se pesan, determinamos la humedad por estufa.



Se repite con otra parte de la muestra el mismo procedimiento.

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CONCLUSIONES Esta práctica de laboratorio fue de gran importancia ya que obtuvimos un gran conocimiento y experiencia tanto a nivel teórico como a nivel práctico profesional para aprender como clasificar una pequeña muestra de suelo o material por medio del método de granulometría y del método de límite líquido y límite plástico. Con el método de análisis granulométrico se logró conocer y adquirir conocimientos para poder determinar de manera adecuada la distribución de las partículas de un suelo. Con respecto a teoría estos conocimientos fueron tales como el concepto de granulometría, características, uso y procedimiento de este método. Consiste en el sistema unificado de clasificación de suelos el cual es un sistema que presenta ciertas condiciones respecto a los tamaños del tamiz y los porcentajes de muestra que pasa, lo cual gracias a este se sistema se logró identificar qué tipo de suelo presentaba esa muestra si de tipo fino o tipo granular (grava o arena). Para nuestro caso teniendo en cuenta estas condiciones y otros datos de la tabla, de la curva granulométrica y los cálculos de coeficientes de uniformidad y curvatura se concluyó o se pudo determinar que la muestra era una ARENA BIEN GRADADA

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BIBLIOGRAFIA BADILLO JUAREZ, RODRIGUEZ RICO ALFONSO, fundamentos de la mecánica de suelos, tomo I, editorial limusa, México DF, 2005, pág. 97- 121.