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MECÁNICA DE SUELOS I

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MECÁNICA DE SUELOS I

Índice I.

INTRODUCCION..................................................................................................................... 1

II. OBJETIVOS .............................................................................................................................. 2 III.

MARCO TEÓRICO ............................................................................................................. 3

A.

IV.

El suelo y su origen ................................................................................................................. 3 1.

Propiedades físicas del suelo ............................................................................................... 3

2.

Degradación ........................................................................................................................ 3

3.

Tipos de suelo ..................................................................................................................... 4 MATERIALES Y EQUIPOS ............................................................................................... 8

A.

Fiola......................................................................................................................................... 8

B.

Balanza .................................................................................................................................... 8

C.

Embudo ................................................................................................................................... 8

D.

Pizeta o gotero. ....................................................................................................................... 9

E.

Estufa....................................................................................................................................... 9

F.

Charola de aluminio ................................................................................................................ 9

G.

Espátula ................................................................................................................................... 9

H.

Termómetro. .......................................................................................................................... 10

I.

Tazones ................................................................................................................................. 10

V.

PROCEDIMIENTOS.............................................................................................................. 11

VI.

CALCULOS......................................................................................................................... 14

VII.

DISCUSION DE RESULTADO ........................................................................................ 15

VIII. CONCLUSION .................................................................................................................... 16 IX. X. XI.

RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 17 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 18 WEBGRAFÍA ...................................................................................................................... 18

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I.

INTRODUCCION

La densidad de sólidos se define como la relación que existe entre el peso de los sólidos (La densidad “p” es una magnitud física derivada, que se define como el cociente entre la masa “m” de un cuerpo y el peso del volumen “v” del agua desalojado por los mismos, P= m/v). Generalmente la variación de la densidad de sólidos es de 2.60 a 2.80 (g/cm3). Aunque existen excepciones como en el caso de la turba en la que se han registrado valores de 1.5 (g/cm3) y aún menores, debido a la presencia de materia orgánica. En cambio, en suelos con cierta cantidad de minerales de hierro la densidad de sólidos ha llegado a 3 (g/cm3).

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II.

OBJETIVOS

 Calcular la densidad de las muestras del sólido, de tal manera su diferencia sea mínima.

 Determinar de una muestra de suelo, el peso específico relativo de los sólidos, o comúnmente denominada, densidad de sólidos (Ss.).

 Determinar o relacionar la densidad de nuestro solido para poder saber si esta en el rango de lo establecido en la norma que es 2.60 g/cm3 a 2.80 g/cm3.

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III. MARCO TEÓRICO A.

El suelo y su origen

Proviene por una degradación de las rocas por agentes externos o internos, por rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias.

Propiedades físicas del suelo a)

Color: Nos informa de cómo se ha formado el suelo y de los materiales que lo componen. A mayor cantidad de humus corresponde mayor cantidad de sustancia orgánica, resultando un suelo de color oscuro. Los suelos rojos se deben a la presencia de óxidos de hierro. b)

Textura: Se refiere al tamaño de los granos minerales

componentes del suelo. Según este tamaño, las partículas se clasifican en grava, arena, limo y arcilla, cuyo tamaño disminuye gradualmente.

c)

Estructura: Constituye la forma como están agrupadas las

partículas o fragmentos mayores, que están unidas y consolidadas por la porción de menor tamaño y por los coloides.

Degradación a)

Degradación Física: Vinculados a éste existen una serie

de micro procesos que alteran el espacio libre “poroso” que tiene el suelo para que se pueda “mover” el aire y el agua. Se producen cambios adversos en el suelo que afectan las condiciones físicas relacionadas con el desplazamiento del aire, del agua y nutrientes, y el desarrollo de las raíces. Estos procesos pueden ocurrir a nivel de superficie del suelo o subsuperficialmente, y los efectos más comúnmente observados son capas compactadas (piso de pezuña o de arado), sellamiento de la superficie del suelo (planchado), costras. Junto al proceso de erosión hídrica es de los más frecuentes, encontrándose ampliamente generalizado en las tierras agrícolas de nuestro país. Y lamentablemente muchas veces es pensado como un proceso natural que ocurre en el suelo y no como un proceso debido al uso y manejo inadecuado del mismo.

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b)

Degradación Química: Varios de los procesos de

degradación química están vinculados a la degradación biológica y suelen ocurrir en condiciones extremas de la ocurrencia de este último. Ejemplos de lo manifestado son el agotamiento de nutrientes y la acidificación del suelo que resultan como consecuencia de, entre otras causas, el agotamiento de la materia orgánica. La contaminación del suelo es otro proceso de degradación química que generalmente está asociado a la contaminación de aguas (superficiales y subterráneas), al inadecuado uso y manejo de insumos y desechos de la agricultura (como metales tóxicos, lodos residuales, desechos de fundición, escombros de minería). El aumento del contenido de sales en el suelo es otro proceso que ocurre en áreas habilitadas al riego (permanente), en donde el contenido salino del agua de riego y las limitaciones en el sistema de drenaje generan un aumento de la salinidad del suelo. La problemática del aumento del contenido de sales en el suelo, no sólo está limitada a regiones de riego, es habitual en áreas ganaderas de nuestra pradera pampeana que presentan drenaje natural limitado (roca, tosca) y nivel freático cercano a la superficie, y que reciben un manejo inadecuado del suelo.

Tipos de suelo Los diferentes tipos de suelo que existen, así como el posible comportamiento de las cimentaciones o estructuras en cada uno de ellos, la información aquí expuesta es totalmente ilustrativa, genérica y es para tener un criterio a grandes rasgos del comportamiento de las estructuras, desde luego que siempre para cada caso en particular será necesario un estudio específico de mecánica de suelos.

Entre los distintos tipos de suelos tenemos los arenosos, los arcillosos, los limosos, o los de turba. Conocer las peculiaridades de cada tipo de suelo es importante en las construcciones u otros.

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a)

Suelos arenosos: Los suelos formados por arenas medias y

gruesas tienen una granulometría favorable para sustentar estructuras con cierta resistencia, este tipo de suelo es muy estable dado a que resiste bien a los cambios de humedad y temperatura. En cuestión de cimentación son recomendables en este tipo de suelos las cimentaciones en losa ya que las puede soportar fácilmente, sin embargo, el principal factor en contra que tienen los suelos arenosos es que son muy propensos a la erosión y eso representa un problema grave en la cimentación y estructura de un edificio. En el caso de las arenas finas el punto en contra es que son muy susceptibles de sufrir cambios importantes con los movimientos sísmicos, ya que por su granulometría tienden a densificarse produciendo efectos y daños en las cimentaciones. En todo caso lo más recomendable en los suelos arenosos son las cimentaciones profundas, ya que a mayor profundidad nos ofrecen mayor capacidad de carga y por lo tanto mayor resistencia.

b)

Suelos arcillosos: Corpúsculos menores de 0.002 mm. Son

silicatos hidratados de Alúmina con impurezas. Son aglomerantes, resistentes en estado seco que pierden cohesión al estar empapadas en agua. Los suelos arcillosos suelen hincharse cuando se exponen a la humedad y se contraen cuando la humedad del suelo disminuye, esto representa un problema para las cimentaciones desplantadas en este tipo de suelo, ya que el suelo buscará separarse de la estructura al expandirse. Este fenómeno en los suelos arcillosos es conocido como “arcillas expansivas” entre otros términos. Por lo regular los suelos arcillosos tienen una zona activa de alrededor de 6 metros, así que se recomiendan cimentaciones profundas ya que se encuentra mayor estabilidad a mayor profundidad. La arcilla es dura cuando tiene poca humedad, al tener humedad se torna plástica y moldeable modificando con ello su consistencia, por lo tanto, en este tipo de suelos la humedad y el clima del lugar son bastante importantes a la hora de determinar o elegir algún tipo de cimentación.

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c)

Suelos limosos: Partículas muy finas, inertes, con un

tamaño variable entre los 0.02 y los 0.002 mm. Forman parte de los finos lavables. El suelo limoso es aquel que está compuesto en mayor medida por el limo, un sedimento cuyo tamaño no supera los 0,05 milímetros. Dado su tamaño tan pequeño y liviano, es transportado a través de las corrientes de aire y de los ríos y es depositado en distintas zonas, especialmente en aquellas cercanas a los cauces de los ríos. Los suelos limosos están compuestos también por partículas de grava, arcilla y arena; probablemente, es esta particularidad la que los hace tan fértiles y fáciles de trabajar. Sin embargo, para que un suelo limoso sea considerado como tal, debe contener al menos un 80% de limo. La característica frágil y suave del limo le permite viajar con el viento y el agua. Durante este recorrido, las partículas se hacen más y más pequeñas, debido al impacto que sufren con distintas superficies en el camino y a otros procesos químicos que ocurren en este traslado. El limo es capaz de cambiar por completo la apariencia de los paisajes, dado que después de su recorrido puede depositarse en espacios como lagunas o humedales.

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B.

PESO ESPECIFICO DE LOS SOLIDOS Definición: La densidad de sólidos se define como la relación que existe entre el peso de los sólidos y el peso del volumen del agua desalojado por los mismos. Generalmente la variación de la densidad de sólidos es de 2.60 a 2.80, aunque existen excepciones como en el caso de la turba en la que se han registrado valores de 1.5 y aún menores, debido a la presencia de materia orgánica. En cambio, en suelos con cierta cantidad de minerales de hierro la densidad de sólidos ha llegado a 3.

Aplicación: El Peso específico relativo de los sólidos es una propiedad índice que debe determinarse a todos los suelos, debido a que este valor interviene en la mayor parte de los cálculos relacionados con la Mecánica de suelos, en forma relativa, con los diversos valores determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales. Una de las aplicaciones más comunes de la densidad (Ss), es en la obtención del volumen de sólidos, cuando se calculan las relaciones gravimétricas y volumétricas de un suelo.

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IV. MATERIALES Y EQUIPOS A.

Suelo: Material de estudio.

B.

Fiola: También llamados “matraces aforados”, son recipientes de vidrio de

cuello muy largo y angosto, en el cual tiene una marca que señala un volumen exacto a una temperatura determinada que está grabada en el mismo recipiente y generalmente es 20ºc. Se emplean en operaciones de análisis químico cuantitativo, para preparar soluciones de concentraciones definidas.

C.

Balanza: Instrumento que sirve para medir la masa.

D.

Embudo: Instrumento empleado para canalizar líquidos.

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E.

Piseta o gotero: Instrumento capaz de entregar agua o cualquier líquido que se encuentre contenido en su interior, en pequeñas cantidades.

F.

Estufa: Material que se utiliza para secar y esterilizar recipientes.

G.

Charola de aluminio: Material para depositar una muestra (suelo, etc.).

H.

Espátula: Material que se utiliza para tomar pequeñas cantidades de

muestra (suelo, arena, etc.).

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I.

Termómetro: Instrumento para medir la temperatura.

J.

Tazones: Material para conserva una muestra (suelo, arena, etc)

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V.

PROCEDIMIENTOS  1° paso: Revisar los implementos necesarios para realizar la práctica de laboratorio.

 2° paso: Se seco el sólido (tierra) en la estufa para deshacer la cantidad de humedad.

 3° paso: Se peso 3 muestras de 70.0 gr.(Ws) En 3 tazones.

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MECÁNICA DE SUELOS I  4° paso: Se vertió agua al Fiola hasta la mitad, luego se elimina el aire que hay dentro de ella, luego se llena hasta la línea indicador de la fiola, se pesa para ver su respectivo peso fiola + agua (Wfs) y se toma la temperatura (°C).

 5° paso: Se retiro agua de la Fiola hasta la mitad, luego se vacío el sólido empleando para ello un embudo, se elimina el aire que hay dentro de ella, luego se llena el agua hasta la línea indicador de la fiola y se pesa para ver su respectivo peso fiola + agua+ solido (Wfws).

 6° paso: Y repetimos el mismo procedimiento 2 veces más.

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 7° paso: Se sustituyó los valores sostenidos en la hoja de cálculo.

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VI. CALCULOS 1 3 1382.5 18 1339 27 240.3 170.3 70 2.642

PRUEBA N° Matraz N° Wfsw (gr) Temperatura (°C) Wfw (gr) Capsula N° Peso de capsula + muestra seca (gr) Peso capsula (gr) Ws Ss

2 3 1382.6 17.6 1339 43 236.6 166.6 70 2.652

3 3 1382.3 17.5 1339.1 48 238.9 168.9 70 2.612

Wfsw: Peso de matraz + agua + muestra a T °C. Wfw: Peso del matraz + agua a T °C (de la curva de calibración del matraz). Ws: Peso del suelo seco. Ss: Peso específico relativo de los sólidos.

𝑆𝑠 =

𝑺𝒔𝟏 =

𝑺𝒔𝟐 =

𝑺𝒔𝟑 =

𝑊𝑠 𝑊𝑠 + 𝑊𝑓𝑤 − 𝑊𝑓𝑠𝑤 70

70 + 1339 − 1382.5

70 70 + 1339 − 1382.6

= 2.642 𝐠/𝐜𝐦𝟑

= 2.652 𝐠/𝐜𝐦𝟑

70 70 + 1339.1 − 1382.3

𝑺𝒔𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 =

𝑆𝑠1 + 𝑆𝑠2 + 𝑆𝑠3 3 14

= 2.612 𝐠/𝐜𝐦𝟑

= 2.635 𝐠/𝐜𝐦𝟑

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VII. DISCUSION DE RESULTADO

De acuerdo a los resultados dados en el laboratorio la densidad de nuestro solido es de 2.64 g/cm3 y por ende está dentro de lo establecido que es entre 2.60 g/cm3 a 2.80 g/cm3.

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VIII. CONCLUSION

 De acuerdo a las 3 muestras dadas se dio que la densidad del solido su diferencia que existe es mínima.  Determinamos de la muestra de nuestro solido (suelo) que su peso específico relativo es de 2.635 𝐠/𝐜𝐦𝟑  Determinamos que la densidad de nuestro solido es de 2.635 𝐠/𝐜𝐦𝟑 y por ende se encuentra en el rango establecido.

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IX. RECOMENDACIONES

 Tener la muestra seca.  Tener los instrumentos del laboratorio necesarios para realizar la practica correspondientemente.  Tener cuidado con los materiales del laboratorio.  Prestar atención a las indicaciones del encargado para realizar una buena práctica del laboratorio.  Procurar sacar todo el aire del solido en la fiola.  Evitar tener perdida de la muestra del sólido.  Tomar los apuntes correctos para la realización del cálculo.

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X.

BIBLIOGRAFÍA  Carlos Crespo Villalaz. (1969). Mecánica de suelos y cimentaciones. Mexico: Limusa.  Juárez Badillo. (2005). Mecánica de suelos. Mexico: Limusa.

XI. WEBGRAFÍA  http://fing.uach.mx/licenciaturas/IC/2012/01/26/MANUAL_DE_LAB_MEC_DE_S UELOS_I.pdf  http://mecanicadesuelosaragon.blogspot.pe/2011/11/peso-especifico-relativo-de-lossolidos.html  http://www.academia.edu/11892156/Peso_espec%C3%ADfico_relativo_de_los_sue los  https://es.pdfcoke.com/doc/72012897/PESO-ESPECIFICO-RELATIVO-DE-LOSSOLIDOS  http://www.arquitectura21.com/2011/06/peso-especifico-relativo-de-los-solidosdensidad-de-solidos.html  https://mecanicadesuelosulacivil.files.wordpress.com/2016/02/practica-nc2ba-2peso-especc3adfico-relativo-de-los-sc3b3lidos-para-arenas-y-finos.pdf

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