Lab-de-mecanica-de-suelos.docx

UNSCH

2018

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

INEGENIERÍA CIVIL

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA DEPARTAMENTO DE INGENÍERIA MINAS, GEOLOGÍA Y CIIVIL ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

ENSAYO DE COMAPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO DOCENTE : ALUMNO(S) :

Mg. Ing. Saúl Walter, Retamozo Fernández. HUACCACHI PUMALLIHUA, Jhon Paul NAVARRO NAJARRO, Melci Lauriett NIETO HUAYHUA, Milagros OSORIO CLEMENTE, Marco Antonio PALOMINO BECERRA, Roque PALOMINO PARIONA, David PALOMINO TAYPE, Sergio Omar PORRAS MARQUINA, Yarkoff Walter QUISPE HUAMÁN, Fileol Mariño QUISPE HUAMÁN, Kevin Wilmer SIMBRON GASGA, Howard SOTO MENDEZ, Frank TABOADA TABOADA, Rafael TAIPE LLALLAHUI, Joel Alberto ZOSA MEZA, Yelsing Yulmir AYACUCHO - PERÚ

2018 INGENIERIA CIVIL

1

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Contenido 1.

ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO.........................4 1.1.

OBJETIVOS:....................................................................................................5

1.2.

MARCO TEORICO:........................................................................................5

1.3.

EQUIPOS:.......................................................................................................11

1.4.

TOMA DE DATOS.........................................................................................13

1.5.

CÁLCULOS....................................................................................................13

1.6.

RECOMENDACIONES................................................................................13

1.7.

CONCLUSIONES..........................................................................................13

1.8.

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................14

INGENIERIA CIVIL

2

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

INGENIERIA CIVIL

3

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

1.

INTRODUCCIÓN

La Mecánica de Suelos es una ciencia empírica, basada en la experimentación, la cual nos facilita ensayos y procedimientos para poder determinar las diferentes propiedades físicas y mecánicas de un suelo. La importancia del contenido de agua que representa un suelo representa junto con la cantidad de aire una de las características más importantes para explicar cómo el comportamiento de este (especialmente aquellos de textura más fina) como por ejemplo cambio de volumen, cohesión, estabilidad mecánica. El presente informe tiene como finalidad determinar el contenido de humedad de las muestras de los estratos obtenidos en la calicata, en general todo el proceso y los datos registrados en la práctica se encuentran plasmado en las tablas que se presentan líneas abajo, dichos datos son procesados aplicando las fórmulas correspondientes aprendidas en clase.

2.

OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS GENERALES: INGENIERIA CIVIL

4

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

 Determinar la cantidad de agua (libre) que posee una muestra de suelo con respecto al peso seco de la muestra, por el método estándar que consiste en utilizar un horno requerido en el laboratorio de suelo que la temperatura es de 100 a 110 grados Centígrados de temperatura, por un tiempo de 24 horas.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Conocer la cantidad de agua presente en los estratos, que se consiguieron en la calicata.  Conoceremos la utilidad adecuada de los materiales y equipos utilizados.  Utilizar los equipos adecuadamente.

3. MARCO TEÓRICO: CONTENIDO DE HUMEDAD EI contenido de humedad de un suelo es la relación del cociente del peso de las partículas sólidas y en el uso del agua que guarda, esto se expresa en términos de porcentaje. En Japón se han registrado contenidos de humedad de más de mil por ciento, esto indica grandes problemas de suelo debido a que el peso del agua

INGENIERIA CIVIL

5

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

supera quince veces el peso del material salida. El suelo, material bastante abundante y de uso práctico en el desarrollo de un proyecto de construcción, muchas veces no reúne las propiedades o características para su uso. Lo primero que hay que consignar en la obtención de una muestra es que esta sea representativa del terreno. Un muestreo adecuado y representativo es de primordial importancia, pues tiene el mismo valor que el de los ensayos en sí. A menos que la muestra obtenida sea verdaderamente representativa de los materiales que se pretende usar, cualquier análisis de la muestra solo será aplicable a la propia muestra y no al material del cual precede, de ahí la necesidad de que el muestreo sea efectuado por personal conocedor de su trabajo. La fórmula para poder determinar el grado de humedad del suelo es:

El contenido de humedad de los suelos es la propiedad física del suelo es de gran utilidad en la construcción civil y se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los suelos en la construcción están rígidos por la cantidad de agua que contienen. Algunas de estas partículas pueden encontrarse separadas, mientras que otras están unidas entre sí formando agrupaciones mayores, o más o menos duraderas, denominados agregados. Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre biológicamente activa que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella. 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 material orgánico.

4. MATERIALES UTILIZADOS: 1. 2. 3. 4. 5.

Horno de secado. Tamiz Nº4. Espátulas. Platos. Balanza.

INGENIERIA CIVIL

6

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

5. PROCEDIMIENTO: Datos de la muestra  MUESTRA: Estrato 1,2 y 3.  UBICACIÓN: Ciudad Universitaria  Se tamiza la muestra de cada estrato con un tamiz N°4 (tal como se muestra en la figura 01).

FIGURA 01



Se escoge una muestra de un aproximado de 100 gr. De cada estrato de la muestra ya tamizada (tal como se muestra en la figura 02).

INGENIERIA CIVIL

7

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

FIGURA 02 

Se pesa los platos en lo que vas a poner tu muestra (tal como se muestra en la figura 03).

FIGURA 03



Se pesa la muestra junto con el plato (tal como se muestra en la figura 04).

INGENIERIA CIVIL

8

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

FIGURA 04 

Se procede a colocar al horno la muestra ya pesada por un tiempo de 24 horas (tal como se muestra en la figura 05).

FIGURA 05



Pasado las 24 horas se saca la muestra y se procede a pesar, para luego determinar la cantidad de humedad.

INGENIERIA CIVIL

9

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1 Datos de laboratorio:

Formulas usadas para el cálculo de la humedad (w%):

Los datos obtenidos serán:

6. CONCLUSIONES:  

Se concluyó con los resultados, que el tercer estrato es el que tiene la mayor cantidad de agua. Mientras que el primer estrato es el que tiene menor cantidad de agua.

7. RECOMENDACIONES: Se recomienda tener cuidado en el uso de la balanza, ya que un mal uso de esta (pesar cuando no se encuentra nivelado, no tarar el equipo), podría generar errores.

INGENIERIA CIVIL

1 0

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

8. BIBLIOGRAFÍA:  https://es.pdfcoke.com/doc/147996906/Contenido-de-Humedad-de-UnSueloInforme.  http://monogfrafias.com-contenido de humedad

1.

INTRODUCCIÓN:

El análisis granulométrico de un suelo consiste en determinar los diferentes tamaños de las partículas y los porcentajes en que esos tamaños intervienen en su universo que lo componen. Es un indicativo para determinar ciertas propiedades de los diferentes suelos y para proceder a su clasificación. El análisis granulométrico por tamización se realiza hasta las partículas de suelo retenidas en el tamiz No. 200 (0.074 mm), y consiste en hacer pasar el suelo a través de un juego de tamices de aberturas conocidas. Por tanto, el tamaño o

INGENIERIA CIVIL

1 1

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

diámetro de la partícula está definido por la dimensión lateral o lado de la abertura cuadrada del tamiz. En el presente informe se determinará la granulometría del suelo extraído en la calicata realizada.

2.

OBJETIVOS

2.1 OBJETIVOS GENERALES:

 Conocer la distribución en los diferentes tamices para determinar el repartimiento de las partículas de un suelo.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Obtener los diferentes tamaños de suelo según los tamices.

INGENIERIA CIVIL

1 2

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

 Conocer como está distribuido los diferentes tamaños de suelos obtenidos de la muestra.  Dibujar e interpretar la curva granulométrica.

3.

MARCO TEÓRICO:

GRANULOMETRÍA Se refiere a las proporciones relativas en que se encuentra las diferentes partículas minerales del suelo (grava, arena, limo y arcilla) expresada con base al peso seco del suelo en porcentaje después de la destrucción de los agregados. La granulometría estudia la distribución de las partículas que conforman un suelo según su tamaño, lo cual ofrece un criterio obvio para una clasificación descriptiva. La variedad del tamaño de las partículas casi es ilimitada. ANALISIS GRANULOMÉTRICO Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los

INGENIERIA CIVIL

1 3

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

criterios de aceptación de suelos para ser utilizados en bases o sub bases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este análisis. Para obtener la distribución de tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm. Se utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de abertura y numeración indicado en la tabla 1.5. Para suelos de tamaño inferior, se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes. El análisis granulométrico puede expresarse de dos formas: Analítica. Mediante tablas que muestran el tamaño de la partícula contra el porcentaje de suelo menor de ese tamaño (porcentaje respecto al peso total). Gráfica. Mediante una curva dibujada en papel log-normal a partir de puntos cuya abscisa en escala logarítmica es el tamaño del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje del suelo menor que ese tamaño (Porcentaje respecto al peso total). A esta gráfica se le denomina.

CURVA GRANULOMETRICA. Al realizar el análisis granulométrico distinguimos en las partículas cuatro rangos de tamaños: Grava: Constituida por partículas cuyo tamaño es mayor que 4.76 mm. Arena: Constituida por partículas menores que 4.76 mm y mayores que 0.074 mm. Limo: Constituido por partículas menores que 0.074 mm y mayores que 0.002 mm. Constituida por partículas menores que 0.002 mm. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO MECÁNICO POR TAMIZADO: Es el análisis granulométrico que emplea tamices para la separación en tamaños de las partículas del suelo. Debido a las limitaciones del método su uso se ha

INGENIERIA CIVIL

1 4

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

restringido a partículas mayores que 0.074 mm. Al material menor que ese se le aplica el método del hidrómetro. TAMIZ: Es el instrumento empleado en la separación del suelo por tamaños, está formado por un marco metálico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando aberturas cuadradas (tal como se muestra en la figura 01). Los tamices del ASTM son designados por medio de pulgadas y números. Por ejemplo, un tamiz 2" es aquel cuya abertura mide dos pulgadas por lado; un tamiz No. 4 es aquel que tiene cuatro alambres y cuatro aberturas por pulgada lineal.

FIGURA 01

REPRESENTACION DE LA DISTRIBUCION GRANULOMETRICA: La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman. INTERPRETACIÓN DE LAS CURVAS GRANULOMÉTRICAS:

INGENIERIA CIVIL

1 5

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

La gráfica de la distribución granulométrica suele dibujarse con porcentajes como ordenadas y tamaños de las partículas como abscisas. Las ordenadas se refieren a porcentaje, en peso, de las partículas menores que el tamaño correspondiente. La representación en escala semilogarítmica resulta preferible a la simple presentación natural, pues en la primera se dispone de mayor amplitud en los tamaños finos y muy finos, que en escala natural resultan muy comprimidos. IMPORTANCIA Y UTILIDAD DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: En los suelos granulares nos da una idea de su permeabilidad y en general de su comportamiento ingenieril, no así en suelos cohesivos donde este comportamiento depende más de la historia geológica del suelo. El análisis granulométrico nos permite estudiar el tamaño de las partículas y medir la importancia que tendrán según la fracción de suelo que representen. Este tipo de análisis se realiza por tamizado, o por sedimentación cuando el tamaño de las partículas es muy pequeño, se puede encontrar gravas, arenas, limos y arcillas. Si bien un análisis granulométrico es suficiente para gravas y arenas, cuando se trata de arcillas y limos, turbas y margas se debe completar el estudio con ensayos que definan la plasticidad del material.

4. 1. 2. 3. 4. 5.

MATERIALES UTILIZADOS:

Tamices. Cucharon. Maquina Tamizadora. Balanza eléctrica. Platos.

5.

PROCEDIMIENTO:

Datos de la muestra a. NORMAS: ASTM 1226 b. MUESTRA: Estrato 2 c. ALTURA DEL MUESTREO: 1.50 m

INGENIERIA CIVIL

1 6

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1 d. UBICACIÓN: Ciudad Universitaria e. PESO INICIAL: 1339.56 gr f. PESO FINAL: 832.84 gr

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL  Se escogió una cantidad de la muestra del “ESTRATO 2”, con el cual se desarrollará el tamizado.  Luego se procedió a medir la cantidad de muestra del “ESTRATO 2” (tal como se muestra en la figura 02).

FIGURA 02

Seguidamente se ordenó los tamices en forma descendente de acuerdo a la medida de los diámetros (tal como se muestra en la figura 03).

INGENIERIA CIVIL

1 7

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

FIGURA 03 Se hecho la muestra del “ESTRATO 2”, a los tamices (tal como se muestra en la figura 04).

FIGURA 04 Una vez realizado todo lo anterior, se procedió a realizar el tamizado de la muestra del “ESTRATO 2”, con el uso de la máquina de tamizado (tal como se muestra en la figura 05).

INGENIERIA CIVIL

1 8

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

FIGURA 05 Luego se realizó la determinación de la cantidad de muestra retenido en cada tamiz (tal como se muestra en la figura 06).

FIGURA 06 Tabla para la obtención de la curva granulométrica:

INGENIERIA CIVIL

1 9

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Con los datos obtenidos se grafica la siguiente curva granulométrica.

DE ACUERDO A LA CURVA GRANULOMÉTRICA SE OBTIENE LO SIGUIENTE:

INGENIERIA CIVIL

2 0

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Coeficiente De Uniformidad (��):

COEFICIENTE DE CURVATURA (CC):

RESUMIENDO:

CLASIFICACION DEL SUELO:

INGENIERIA CIVIL

2 1

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

6.

CONCLUSIONES:

 Con esta curva granulométrica podemos determinar tres parámetros básicos de nuestro suelo que se una para clasificar los suelos granulares. Los tres parámetros son: _Diámetro efectivo _Coeficiente de uniformidad _Coeficiente de curvatura  El análisis granulométrico al cual se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructurales como de carretera porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo.  Al aplicar el método granulométrico por tamizado se puede clasificar los suelos en grava, arena, y limo es muy fácil de aplicarlo en el laboratorio y se logra el análisis granulométrico con los datos obtenidos.

7.

RECOMENDACIONES: 

Al realizar estos tipos de ensayos, puede haber factores que alteren los resultados obtenidos, caso como los generadores por el pasaje de lo retenido en cada malla. Esta prueba se la obtiene con la precisión necesaria para la aplicación segura en la ingeniería y otras



8.

áreas. Y que han sido restringidas al1% de error. Se recomienda tomar en cuenta la granulometría de un terreno, para conocer el grado de consistencia del mismo.

ANEXO:

INGENIERIA CIVIL

2 2

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Fotografía grupal durante el laboratorio

9.

BIBLIOGRAFÍA:

1. http://monogfrafias.com 2. Juárez, Badillo. Mecánica de suelos (1999. 703). Mineralogía de arcillas de suelos, (1985. 1205). 3. Olivella, S. Problemas resueltos. Geotecnia. Mecánica de Suelos. UPC, 2003.

INGENIERIA CIVIL

2 3

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

1.

INTRODUCCIÓN:

En el presente informe hemos conocido el método para medir límite líquido, límite plástico e índice plástico, correspondiente al ensayo de Atterberg considerando la consistencia del suelo que disminuirá o aumentara dependiendo de la cantidad de componente líquido, una vez disminuida la humedad en el suelo arcilloso líquido, pasara gradualmente al estado plástico. Los límites de Atterberg se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. Los limites se basan en un suelo de grano fino solo pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco, al agregar el agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados

INGENIERIA CIVIL

2 4

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

de semisólido, plástico y finalmente liquido los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro.

2. 

OBJETIVOS: a. OBJETIVOS GENERALES:

Determinar el límite líquido, plástico e índice plástico de una muestra de suelo, así como el respectivo análisis granulométrico por tamizado.

 Obtener un material homogéneo y de consistencia pegajosa.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Determinar el contenido de agua del material.  Conocer el procedimiento adecuado para realizar este tipo de ensayo, así como las dificultades que se pueden representar al momento de realizar.  Determinar el tipo de suelo al que pertenece es decir, si es limoso, grueso, fino.  Determinar la cantidad de golpes hasta lograr que la ranura de la masa sea húmeda.

INGENIERIA CIVIL

2 5

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

3. MARCO TEÓRICO LÍMITES DE ATTERBERG Se define Límites de Atterberg o Límites de Consistencia como las diferentes Fronteras convencionales entre cualquier de los estados o fases que un suelo pueda estar, Según su contenido de agua en orden decreciente; los estados de consistencia definidos por Atterberg son: estado líquido, estado plástico, Llamándose límites de plasticidad a las fronteras (límite líquido y límite Plástico) que definen el intervalo plástico. Existen suelos que al ser remoldeados, cambiando su contenido de agua si es Necesario, adoptan una consistencia característica, que desde épocas antiguas se denominado Plástica. Estos suelos han sido llamados arcillas, originalmente por los hombres dedicados a la cerámica; la palabra pasó a la Mecánica de Suelos, en épocas recientes, con idéntico significado. La plasticidad es, en este sentido, una propiedad tan evidente que ha servido antaño para clasificar suelos en forma puramente descriptiva. En Mecánica de Suelos puede definirse la plasticidad como la propiedad de un Material por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas, sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse. ENFOQUE Con la presente práctica la cual se denomina “Límites de Atterberg” podemos estudiar más a fondo el suelo designado, es decir con la información del análisis granulométrico y los límites líquido y plástico poder clasificar un suelo por cualquier sistema de clasificación. En Mecánica de Suelos el concepto de plasticidad se ha introducido a partir como queda dicho, de ideas antiguas, resultando muy útil manejar en nuestros días dicho concepto simple de plasticidad, basado en ideas con un sentido físico inmediato, pero al tratar de definir en términos simples la plasticidad de un suelo, no resulta suficiente decir un suelo plástico puede deformarse y remoldearse sin

INGENIERIA CIVIL

2 6

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

agrietamiento, pues una arena fina y húmeda tiene esas características cuando la deformación se produce lentamente y, sin embargo, no es plástica en un sentido más amplio de la palabra; hay entre el Comportamiento de la arcilla y el de la arena en cuestión una importante diferencia: el volumen de la arcilla permanece constante durante la deformación, mientras que el de la arena varía, además, la arena se desmorona en deformación rápida. Según su contenido de agua en orden decreciente, un suelo susceptible de ser plástico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia: ESTADOS DEL AGUA ESTADO LÍQUIDO: con las propiedades y apariencia de una suspensión. ESTADO SEMILÍQUIDO: con las propiedades de un fluido viscoso. ESTADO PLÁSTICO: en que el suelo se comporta plásticamente. ESTADO SEMISÓLIDO: en que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aún disminuye de volumen al estar sujeto a secado.  ESTADO SÓLIDO: en que el volumen del suelo no varía con el secado.

   

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (CU):

CU =

D 60 D 10

COEFICIENTE DE CURVATURA (CC)

FRONTERA CONVENCIONAL ENTE LOS ESTADOS PLÁSTICO Y SEMISÓLIDO La frontera convencional ente los estados plástico y semisólido fue llamada por Atterberg límite plástico y definida también en términos de una manipulación de laboratorio. Atterberg colaba 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.

INGENIERIA CIVIL

2 7

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

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,

EL LÍMITE DE ADHESIÓN: Definido como el contenido de agua con el que la arcilla pierde sus propiedades de adherencia con una hoja metálica, por ejemplo, una espátula. Es de importancia en agricultura. EL LIMITE DE COHESIÓN: Definido como el contenido de agua con el que los grumos de arcilla ya no se adhieren entre sí. EL LÍMITE DE CONTRACCIÓN: Frontera entre los estados de consistencia semisólido y sólido, definido con el contenido de agua con el que el suelo ya no disminuye su volumen al seguirse secando. La diferencia que existe entre el límite líquido y límite plástico es que, el límite Plástico es el contenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como Material no plástico. Y límite líquido es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico. Los límites líquidos y plásticos han sido ampliamente utilizados en las regiones del mundo, principalmente con el objetivo de identificar y clasificar los suelos. El límite

INGENIERIA CIVIL

2 8

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

de contracción ha sido utilizado en varias áreas geográficas donde el suelo sufre grandes cambios de volumen entre el estado seco y su estado húmedo. La localización relativa de los límites de contracción W s, plástico Wp y líquido Wl, se muestra sobre una escala de humedad en la siguiente figura.

Para poder establecer valores definidos, reproducibles, de estos límites se propuso que el límite líquido se definiría arbitrariamente como el contenido de humedad al cual en Forma de cápsula de bronce, separada en dos por la acción de una herramienta para hacer una ranura patrón y dejar caer desde una altura de 1cm.

3.

MATERIALES UTILIZADOS

1. Aparato de Casagrande 2. Espátula 3. Recipiente de porcelana 4. recipientes de aluminio 5. Placa de vidrio 6. Horno a temperatura de 110° C 7. Tamiz No 40 8. 100 gr. de suelo 9. Balanza con precisión de 0,01 gr.

INGENIERIA CIVIL

2 9

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

4.

PROCEDIMIENTO

LÍMITE LÍQUIDO 1. Preparar la muestra de suelo seco, realizar el cuarteo para luego pasarlo por la malla N°40 y obtener una muestra representativa de unos 150gr.

Figura 1

INGENIERIA CIVIL

3 0

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

2. Añadir a la mezcla pasante la malla N°40 una pequeña cantidad de agua y mezclar con la espátula hasta obtener un material homogéneo y de

consistencia pegajosa. Figura 2 3. Colocar una pequeña parte de la muestra húmeda en la copa de Casagrande y luego nivelar la superficie.

Figura 3

INGENIERIA CIVIL

3 1

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

4. Luego, con la ayuda del acanalador se corta la pasta en dos por la parte central de la copa.

Figura 4 5. Ahora se procede a dar vuelta la manija y contar los golpes hasta lograr que la ranura de la masa húmeda se cierre 12.7mm (1/2”). 6. Para obtener el límite líquido, sacamos una pequeña masa que se

encuentre en la parte central de la copa de Casagrande. Figura 5

INGENIERIA CIVIL

3 2

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

7. La muestra se coloca en las taras y se pesan para luego ser llevadas al horno por 24 horas.

Figura 6 8. Una vez seco se procede a pesar nuevamente y empezamos a realizar los cálculos.

Figura 7 9. Para obtener el límite plástico se extrae una pequeña muestra de la parte izquierda o derecha de la copa de Casagrande.

INGENIERIA CIVIL

3 3

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

10. Se fabricarán, con la muestra obtenida, pequeños rollitos de aprox. 3; 2mm de diámetro los cuales se frotarán hasta que inicien a resquebrajarse.

Figura 8 11. Los rollitos se colocarán en las taras y se llevarán al horno por 24 horas para luego ser pesadas en la balanza eléctrica. 12. Finalmente se realizan los cálculos respectivos. DATOS:

TABLA PARA LA DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO (L.L)

GRÁFICO DEL LÍMITE LÍQUIDO (L.L)

INGENIERIA CIVIL

3 4

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Por lo tanto, el límite líquido es: 29.85

LÍMITE PLÁSTICO 1. Para obtener el límite plástico se extrae una pequeña muestra de la parte Izquierda o derecha de la copa de Casagrande. 2. Se fabricarán, con la muestra obtenida, pequeños rollitos de aprox. 2 a 3mm de Diámetro, los cuales se frotarán hasta que inicien a resquebrajarse. 3. Los rollitos se colocarán en las taras y se llevarán al horno por 24 horas para luego ser pesadas en la balanza eléctrica.

INGENIERIA CIVIL

3 5

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Figura 8

4. Finalmente se realizan los cálculos respectivos. DATOS:

TABLA PARA LA DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO (L.P) INGENIERIA CIVIL

3 6

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Por lo tanto, el límite plástico es: 14.29 De estos dos resultados podemos decir que el ÍNDICE DE PLASTICIDAD será: IP=L.L-L.P. IP=29.85-14.29=15.56

5. 

CONCLUSIONES: Con los ensayos realizados en el laboratorio de ingeniería civil, hemos

aprendido a utilizar correctamente los materiales y los pasos a seguir, para poder determinar el límite líquido, plástico e índice plástico.

 En cuanto al ensayo para obtener el límite líquido, se observó que a medida que disminuye la humedad de la muestra de suelo, aumenta el número de golpes. Esto es muy intuitivo ya que al ir perdiendo humedad, la fuerza de corte va aumentando, por lo tanto se requieren más golpes para juntar ambas mitades. Sin embargo, hay un punto que no cumple esto, lo cual se debe probablemente a un error en la realización del experimento.  concluimos que el limite liquido es 29.85  límite plástico es: 14.29

 índice de plasticidad es IP=29.85-14.29=15.56

6. 

RECOMENDACIONES: al momento de ejecutar los golpes este debe hacerse a velocidad

constante y según las normas definir los números de golpes que tiene cada muestra.

INGENIERIA CIVIL

3 7

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1



el que inicio debe de terminar, un cambio causara errores significativos que no están dentro de lo admisible por las revoluciones que pueden variar.



Se recomienda profundizar sobre el método de cono, profundizar las ventajas sobre la cuchara de Casagrande.



Es recomendable seguir estos pasos ordenadamente para obtener resultados que estén dentro de lo admisible.

7.

BIBLIOGRAFÍA

1. Mecánica de suelos en la práctica de la geología aplicada a la ingeniería R E DASHKO 2. Manual de laboratorio de suelos en ingeniería civil JOSEPH BOWLES 3. Suelos mecánica JUARES BADILLO

INTRODUCCIÓN El propósito de un ensayo de compactación en laboratorio es determinar la curva de INGENIERIA CIVIL

3 8

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

Compactación para una determinada energía de compactación. Esta curva considera en abscisas el contenido de humedad y en ordenadas la densidad seca. A partir de ella, se podrá obtener la humedad llamada óptima que es la que corresponde a la densidad máxima. Con estos resultados se podrá determinar la cantidad de agua de amasado a usar cuando se compacta el suelo en terreno para obtener la máxima densidad seca para una determinada energía de compactación. Para cumplir este propósito, un ensaye de laboratorio debe considerar un tipo de compactación similar a la desarrollada en terreno con los equipos de compactación a especificar.

El agua juega un papel importante, especialmente en los suelos finos. Hay que hacer notar que cuando hablamos en este párrafo de suelos finos, no estamos refiriéndonos a suelos que contengan más de un 50% de finos, sino a la fracción fina que controla este comportamiento. Esta fracción fina, que puede ser para gravas sobre un 8% y para arenas sobre un 12% (Holtz 1973), lleva a limitar el uso de la densidad relativa y, por lo tanto, obliga a su reemplazo por el ensayo de compactación.

El agua en poca cantidad, se encuentra en forma capilar produciendo tensiones de compresión entre las partículas constituyentes del suelo que llevan a la formación de grumos difíciles de desintegrar y que terminan por dificultar la compactación. Mirado desde un punto de vista físico-químico, se produce una tendencia a la floculación entre las partículas arcillosas, lo que produce uniones entre partículas difíciles de romper. El aumento del contenido de humedad hace disminuir la tensión capilar – y a nivel físico- químico facilita la separación de las INGENIERIA CIVIL

3 9

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

partículas - haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados en el grado de consistencia del suelo, representado por un menor índice de vacíos y un mayor peso unitario seco. Si por otra parte, el agua pasa a existir en una cantidad excesiva antes de iniciar la compactación, ella dificultará el desplazamiento de las partículas de suelo – debido a la baja permeabilidad del suelo y por ende a la dificultad de su eliminación - produciendo una disminución en la eficiencia de la compactación. En consecuencia, existirá para un determinado suelo fino y para una determinada energía de compactación, una humedad óptima para la cual esta energía de compactación producirá un material con densidad seca máxima.

PROCTOR MODIFICADO 8.1.

OBJETIVOS:  Determinar la densidad seca máxima que puede alcanzar un suelo, así como el porcentaje óptimo de humedad

con que se debe de realizarse

la compactación.  Estimar cuales son los factores que influyen en la obtención de los valores de la densidad máxima seca y el contenido óptimo de humedad.

8.2.

MARCO TEORICO: En 1933, R.R. Proctor definió el ensayo conocido como Proctor Estándar, el cual consiste en tomar una muestra de 3 kg de suelo, pasarla por el tamiz # 4, agregarle agua cuando sea necesario, y compactar este suelo bien INGENIERIA CIVIL

4 0

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

mezclado en un molde de 944 cm3 en tres capas con 25 golpes por capa de un martillo de compactación de 24.5 N con altura de caída de 0.305 m.

Esto proporciona una energía nominal de compactación de 593.7 kJ/m3.

Cuando el ensayo incluye el reúso del material, la muestra es removida del molde y se toman muestras para determinar el contenido de humedad para luego desmenuzarla hasta obtener grumos de tamaño máximo aproximado al tamiz # 4. Se procede entonces a agregar más agua, se mezcla y se procede a compactar nuevamente el suelo en el molde. Esta secuencia se repite un número de veces suficiente para obtener los datos que permitan dibujar una curva de densidad seca versus contenido de humedad con un valor máximo en términos de densidad seca, y suficientes puntos a ambos lados de éste. La ordenada de este diagrama se conoce como la densidad máxima, y el contenido de humedad al cual se presenta esta densidad se denomina humedad óptima.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los nuevos y pesados equipos de aviación pasaron a exigir densidades de subrasante en las aeropistas, mayores que el 100 % del Proctor Estándar. Se introdujo entonces el ensayo de compactación modificado (Proctor Modificado, ensayo modificado AASHTO, o ensayo de compactación modificado) en el que se utiliza una mayor energía de compactación.

Las características básicas del ensayo son las misma del ensayo estándar de compactación. El ensayo de compactación modificado aplica una INGENIERIA CIVIL

4 1

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

energía nominal de compactación al suelo de 2710 kJ/m3 lo que representa cerca de 5 veces la energía de compactación del ensayo estándar produciendo un incremento entre un 5 y un 10 % de la densidad y una disminución en la humedad óptima.

Toda curva de compactación estará siempre por debajo de la curva de saturación, S = 100% la que puede ser graficada en la curva de compactación una vez conocido el peso específico de los granos, Gs. En el mismo gráfico se pueden incluir las curvas para S = 90 y 80 %.

La curva S = 100% se obtiene calculando, para cualquier contenido de humedad w, su peso unitario seco: γ d=

G s∗γ w 1+ω∗G s Donde:

Gs : Densidad de los sólidos. INGENIERIA CIVIL

4 2

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1 γ w : Peso unitario del agua.

ω:

contenido de humedad.

La densidad seca la podemos expresar en función de la densidad húmeda y el contenido de humedad: γ d=

γt 1+ω Donde: γ t : Densidad húmeda. ω : contenido de humedad.

Las curvas para otros grados de saturación, pueden ser fácilmente calculadas. PROCEDIMIENTO 1. Cada grupo debe tomar 7 kg (peso nominal) de suelo secado al aire, desmenuzado para que pase a través del tamiz # 4; luego debe ser mezclado con la cantidad de agua necesaria para alcanzar el contenido de humedad basado en porcentaje de peso seco; la humedad deberá ser, para este primer ensayo, aproximadamente un 4 a 5 % menor que la humedad óptima estimada; debe quedar claro que el suelo y el agua en un ensayo deberían mezclarse con anterioridad y dejarse curar - para asegurar su distribución homogénea - durante 24 horas cuando se trabaja con suelos cuyos finos sean plásticos; sin embargo, en esta sesión de laboratorio para estudiantes, esta etapa podrá omitirse.

INGENIERIA CIVIL

4 3

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

2. Pesar el molde de compactación, sin incluir la base ni el collar.

3. Medir las para

dimensiones internas determinar

del

molde de

compactación

su volumen.

4. Compactar el suelo en 5 capas aplicando 56 golpes sobre cada una (para molde grande); se debe procurar que la última capa quede por sobre la

INGENIERIA CIVIL

4 4

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

altura del molde de compactación; en caso que la superficie de la última capa quedara bajo la altura del molde, se debe repetir el ensayo; se debe evitar además que esta última capa exceda en altura el nivel del molde en más de 6 mm ya que al enrasar se estaría eliminando una parte significativa del material compactado, disminuyendo la energía de compactación por unidad de volumen.

5. Retirar cuidadosamente el collar de compactación, evitar girar el collar; en caso que se encuentre muy apretado, retirar con espátula el suelo que se encuentra adherido a los bordes por sobre el nivel del molde; finalmente INGENIERIA CIVIL

4 5

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

enrasar perfectamente la superficie de suelo a nivel del plano superior del molde.

6. Pesar el molde con el suelo compactado y enrasado.

7. Extraer el suelo del molde y tomar una muestra representativa para determinar el contenido de humedad.

8. Desmenuzar el suelo compactado y mezclarlo con suelo aún no utilizado; agregar un 2% de agua (en relación a los 7 kg) y repetir los pasos 4 a 8; realizar la cantidad de ensayos que el instructor indique, suficientes para obtener una cantidad de puntos que permita determinar la humedad óptima y la densidad máxima.

9. Volver posteriormente al laboratorio para obtener los pesos secos de las muestras de humedad. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓN 

Características físicas del suelo (naturaleza del suelo).



Contenido inicial de agua del suelo.



El

equipo de

compactación y

la

energíaespecifica

de

el

equipo seleccionado para

compactación. 

El

procedimiento adoptado

y

compactar. INGENIERIA CIVIL

4 6

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1 

8.3.

El espesor de las capas.

EQUIPOS:  Molde cilíndrico metálico de 6” (15.24 cm) de diámetro; y 4.59 “(11.64) de altura.  Extensión del molde, de igual diámetro y 2” (de altura).  Base metálica con tornillos mariposa para fijar el molde.  Martillo o pisón metálico de 4.54 Kg. (10 lb). de peso, que consta de un vástago en cuyo extremo inferior hay un cilindro de 2” de diámetro. Los golpes se aplica dejando caer el martillo desde una altura de 18”.  Balanza con sensibilidad de 0.01 gr.  Balanza de capacidad de 30 Kg.  Horno eléctrico con control de temperatura. MATERIALES:  Muestra seca de suelo, al aire (generalmente de 6 a 8 Kg por muestra) que pasa por el tamiz ¾ “.  Papeles a forma de la base del molde.  Agua. INSTRUMENTOS:  Tamices N°4 y ¾“.  Enrasador de acero  Probeta graduada de 200ml, 400, 500, y 1000ml.  Badilejo.  Plancha de mezclar.  Bandeja metálica para mezclar y recipientes metálicos donde guardar las muestras.

INGENIERIA CIVIL

4 7

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

8.4.

CÁLCULOS:

PROYECTO : LUGAR : SOLICITA

:LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS CIAUDAD UNIVERSITARIA-ENACE : ING. SAUL RETAMOZO

ENSAYO PROCTOR MODIFICADO (NORMA AASHTO T-180, ASTM D 1557)

LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOS CALICATA

DETRÁS DE AGROMOMIA

Técnico

MATERIAL

:

FECHA

GRUPO 1 13/11/2018

MÉTODO DE COMPACTACIÓN : AASHTO T180

VOLUMEN(cm3) DEL MOLDE(ENSAYO) : PRUEBA N° Peso suelo humedo compactado + molde Peso molde Peso suelo humedo compactado Peso suelo humedo + tara Peso del suelo seco + tara Tara Peso del agua Peso del suelo seco Contenido de agua Densidad suelo humedo Densidad suelo seco

3339.85 1

gr gr gr gr gr gr gr gr % gr/cm3 gr/cm3

3302.108

2622.817

2

3

4

12273

12674

11723

13072

7183

7183

7183

7183

5090

5491

4540

5889

250.1

249.2

176.6

179.6

245

239.3

165.1

159.8

148.6

147.4

75.8

77.8

5.1

9.9

11.5

19.8

96.4

91.9

89.3

82

5.29

10.77

12.88

24.15

1.52

1.66

1.73

1.93

1.447

1.501

1.533

1.552

DENSIDAD MAXIMA - MDS (gr/cm3) HUMEDAD OPTIMA - OCH (%)

INGENIERIA CIVIL

4 8

1.56 22.25

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1 GRAFICO:

Densidad Seca (gr/cm3)

densidad seca 1.600

1.500 1.450

1.552

1.533 1.501

1.550 1.447

1.400 1.350 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

Contenido de humedad (%)

CALCULANDO LA ENERGIA DE COMPACTACION Con el desarrollo de rodillos pesados y su uso en la compactación en campo, la prueba Proctor estándar fue modificada para representar mejor las condiciones de campo. Esto se refiere a veces como la prueba Proctor modificada (Norma ASTM D-1557 y Norma AASHTO T 180). Para la realización de la prueba Proctor modifi cada se utiliza el mismo molde, con un volumen de 943.3 cm3, como en el caso de la prueba Proctor estándar. Sin embargo, el suelo es compactado en cinco capas por un martillo que pesa 44.5 N (masa _ 4.536 kg) y tiene una caída de 457.2 mm. El número de golpes de martillo para cada capa se mantiene en 25, como en el caso de la prueba Proctor estándar. La figura muestra los martillos utilizados para las pruebas Proctor estándar y modificada. La energía de compactación por unidad de volumen de suelo en la prueba modificada puede ser calculada mediante.

E=

(¿ de golpes por capa)(¿ capas)( peso del partillo)(altura de caida) (volumen de la brigueta)

En el ensayo del laboratorio se obtuvieron los siguientes resultados, que a continuación se muestran

INGENIERIA CIVIL

4 9

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

8.5.

RECOMENDACIONES  El ensayo de Proctor modificado se debe de realizar entre dos personas, una que se encargue de la parte del mezclado y otra de lo que es la compactación con el martillo.  El agua que se agrega debe ser preferencialmente roseada por toda la mezcla para lograr así una mezcla uniforme y homogeneizada.  El método usado en este ensayo es válido cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).

8.6.

CONCLUSIONES  Se determinó que la densidad máxima es 2.181gr/cm3 y el contenido de humedad optimo es de 8.15 %  Cuando se agrega agua al suelo para la compactación, ésta actúa como un agente ablandador de las partículas del suelo, que hace que se deslicen entre sí y se muevan a una posición de apariencia más denso. La densidad seca después de la compactación se incrementa primero conforme aumenta el contenido de agua. Más allá de un cierto contenido de agua, cualquier incremento en el contenido de agua tiende a reducir la densidad seca, debido a que el agua toma los espacios que podrían haber sido ocupados por las partículas sólidas. El contenido de agua bajo el cual se alcanza la densidad máxima seca se llama contenido de agua óptimo.  El tipo de suelo, es decir, su distribución granulométrica, la forma de los granos del suelo, la densidad de sólidos del suelo y la cantidad y tipo de minerales arcillosos presentes, tiene una gran influencia en la densidad máxima seca y en el contenido de agua óptimo

8.7.

BIBLIOGRAFÍA

INGENIERIA CIVIL

5 0

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

[1] JUAREZ BADILLO, E., & RICO RODRIGUEZ, A. (1995). MÉCANICA DE SUELOS TOMO I. MEXICO D.F. C.P. 06040: LIMUSA,S.A DE C.V GRUPO NORIEGA EDITORES. [2] HOYOS

SAUCEDO, MARCO

SUELOS

I.

W.

(2012).MECÁNICA DE

CAJAMARCA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA.

[3] DUQUE ESCOBAR, G. & ESCOBAR POTES C. (2002). MANUAL DE MECÁNICA DE SUELOS I. MANIZALES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. [4] WILLIAM LAMBE, T. (s.f.). MECÁNICA DE SUELOS. WINCHESTER, MASSACHUSETTS: LIMUSA PÁGINAS WEB: 

http://es.pdfcoke.com/doc/89415971/Proctor-Modificado. .

INGENIERIA CIVIL

5 1

UNSCH

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1

INGENIERIA CIVIL

5 2