Proyecto 1 Mecanica De Suelos.docx

Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia.

CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES INDICE DE LOS SUELOS. MECANICA DE SUELOS LABORATORIO. PROYECTO 1.

Estudiantes:



Cristian Danilo Camargo Suárez. ID: 168071.  Marlon Fabián Leal Quintero. ID: 279659.  Sergio Andrés Uribe Hernández. ID: 272622.  Andrés Francisco Tarazona Gamboa. ID: 268137. GRUPO: #4 Docente: Néstor Augusto Bohórquez Solano. Curso NRC: 44832.

Facultad de Ingeniería Civil. ÁREA DE GEOTECNIA Y PAVIMENTOS

Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. Segundo (2°) Semestres 2017.

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. Proyecto de Mecánica de Suelos. 1. Objetivos Educacional(es):  Ser capaz de clasificar cualquier tipo de suelo.  Conocidos los diferentes pesos de una masa de suelo, estar en capacidad de determinar los respectivos volúmenes.  Determinar la densidad seca máxima y la humedad con que esta se obtiene para un suelo.  Aprender a calcular el grado de compactación de un relleno. 2. Preguntas (Problemas) o Situaciones: Debido al alto volumen de transitó en la autopista Bucaramanga – Floridablanca, el Área Metropolitana de Bucaramanga decidió construir un intercambiador en el sector del colegio Panamericano. La empresa TGB ESTUDIOS GEOTECNICOS S.A.S. fue contratada para realizar los estudios geológico y geotécnico. En la exploración del subsuelo se encontró lo siguiente:  A 5 metros de profundidad se encontró el suelo de fundación representado por el material A.  En los primeros 5 metros se encontró un material B. Debido a que el proyecto involucra obras complementarias (las cuales requieren materiales de relleno), debe estudiarse la competencia del suelo B para usarcé en tales rellenos.  Con el material proveniente de las excavaciones (Suelo B) se realizaran algunos terraplenes de prueba como control de calidad. 3. Preguntas y requisitos para clasificación y determinación de propiedades índice de los suelos. 3.1 ¿Qué normas o códigos se deben utilizar para el estudio geotécnico en el proyecto? Normas o códigos utilizados:  

   

INVIAS NORMAS DE ENSAYOS DE MATERIALES PARA CARRETERAS SECCIÓN -100: I.N.V.E. - 122 – 13 DETERMINACION EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE AGUA (HUMEDAD) DE MUESTRAS DE SUELO, ROCA Y MEZCLAS DE SUELO -AGREGADO. I.N.V.E. - 123 – 13 DETERMINACION DE LOS TAMAÑOS DE LAS PARTICULAS DE LOS SUELOS. I.N.V.E. – 125 – 13 DETERMINACION DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS. I.N.V.E. - 126 – 13 LIMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS. I.N.V.E. - 128 – 13 DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LAS PARTÍCULAS SOLIDAS DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL, EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA.

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I.N.V.E. - 130 – 13 PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS GRANULARES (CABEZA CONSTANTE).  I.N.V.E. - 141 – 13 RELACIONES DE HUMEDAD –PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS (ENSAYO NORMAL DE COMPACTACIÓN).  I.N.V.E. - 142 – 13 RELACIONES DE HUMEDAD –PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN).  I.N.V.E. - 161 – 13 DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL SUELO EN EL TERRENO POR EL MÉTODO DEL CONO Y ARENA.  Bowles Joshep (1981). Manual de laboratorio de suelos de ingeniería civil, experimento #12, Pagina 114 a página 119.  NORMA COLOMBIANA DE DISEÑO DE PUENTES – LRFD – CCP 14___ SECCIÓN 10-CIMENTACIONES _NUMERAL 10.4 4. Clasifique el suelo encontrado al nivel de la fundación (Suelo A). Material A: Catalogaremos el tipo de suelo (A) sobre él se cimentaran las bases del intercambiador, por esta razón es pertinente el estudio de granulometría, límites de ATTERBERG, su respectivo limite líquido y plástico. Este suelo se determinara su clasificación con ayuda de los resultados de cada ensayo, siguiendo de guía el sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) y sistema de clasificación AASHTO. 4.1 I.N.V.E. - 123 – 13 DETERMINACION DE LOS TAMAÑOS DE LAS PARTICULAS DE LOS SUELOS.  “Granulometría”. 4.11 Se tiene una muestra representativa del suelo. Esta es lavada y secada durante 24 horas en el horno. La muestra anterior se hace pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado. La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se deposita en un platón por tamiz, que esta previamente pesado, luego se pesa cada platón nuevamente con la muestra retenida. Lo mismo se realiza con el agregado fino pero se pasa por la siguiente serie de tamices (# 4, # 8, # 25, # 30 #50, #140, #200 y Fondo). Se supone que al hacer la suma del material que queda retenido en cada uno de los tamices, debe dar el mismo peso con el que iniciamos el ensayo. 4.1.2 Cálculos: a. Se calculan los % retenidos acumulados: % acumulado retenido (anterior) + % de masa retenida en el tamiz. b. Se calcula el % que pasa: 100% - % acumulado retenido del tamiz c. Se grafican las abscisas de la abertura en escala logarítmica y en las ordenadas el % que pasa.

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. d.   

Hallar cantidades de gravas, arenas y finos: Gravas = 100% - % que pasa por el tamiz No 4 = Gravas= 5.432 % Finos= % que pasa por el tamiz No. 200, Finos= 1.661 % Arenas= 100% - (F+G), = 92.907 % Tabla Granulometría de suelo Fundación (A). Peso de la muestra

1141

g

Peso muestra lavado y seco

495,7 g

Porciento real (%) Peso suelto % que pasa retenido gr Retenido Acumulado 3/8" 9,52 24,93 5,029 5,029 94,971 No. 4 4,75 2,00 0,403 5,432 94,568 10 2,00 25,96 5,237 10,670 89,330 20 0,84 74,57 15,043 25,713 74,287 40 0,42 186,02 37,527 63,240 36,760 60 0,25 65,47 13,208 76,447 23,553 140 0,15 88,78 17,910 94,357 5,643 200 0,07 19,75 3,984 98,341 1,659 Pasa 200 8,02 1,618 99,959 0,041 peso de ensayo 495,50 masa perdida durante el analisis % 0,04 menor al 2% OK Factor de error 0,17g

Malla No



Abertura mm

Curva Granulométrica.

Curva Granulometrica % que pasa

100 80 60 40 20 0 10.00

1.00

0.10

0.01

Diametro (mm)

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4.1.3 Determinación del tamaño de las partículas=



𝐷60=0.164 𝑚𝑚

𝑫

𝑪𝒖 = 𝑫𝟔𝟎 𝟏𝟎

𝐷10 = 0.115 𝑚𝑚 𝐷30 = 0.126 𝑚𝑚

𝑫𝟑𝟎𝟐



𝑪𝒄 = 𝑫



𝑪𝒖 = 𝟎.𝟏𝟏𝟓 = 𝟏. 𝟒𝟐

𝟏𝟎 𝒙𝑫𝟔𝟎

𝟎.𝟏𝟔𝟒

(𝟎.𝟏𝟐𝟔)𝟐

𝑪𝒄 = 𝟎.𝟏𝟏𝟓𝒙𝟎.𝟏𝟔𝟒 = 𝟎. 𝟖𝟒𝟏𝟕

Dónde: 𝐶𝑢 = Coeficiente de uniformidad. 𝐶𝑐= Coeficiente de curvatura. 𝐷10= tamaño tal que el 10% en peso del material es menor o igual a dicho tamaño. 𝐷30= tamaño tal que el 30% en peso del material es menor o igual a dicho tamaño. 𝐷60= tamaño tal que el 60% en peso del material es menor o igual a dicho tamaño. 𝟎.𝟏𝟔𝟒

𝑪𝒖 = 𝟎.𝟏𝟏𝟓 = 𝟏. 𝟒𝟐

(𝟎.𝟏𝟐𝟔)𝟐

𝑪𝒄 = 𝟎.𝟏𝟏𝟓𝒙𝟎.𝟏𝟔𝟒 = 𝟎. 𝟖𝟒𝟏𝟕

𝑪𝒖 < 𝟒; 𝑪𝒄 < 𝟏. 𝑪𝒐𝒏𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒂 > 𝒄𝒐𝒏𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝑨𝒓𝒆𝒏𝒂.  𝐂𝐥𝐚𝐬𝐢𝐟𝐢𝐜𝐚𝐜𝐚𝐝𝐚 𝐜𝐨𝐦𝐨 𝐮𝐧𝐚 𝐠𝐫𝐚𝐯𝐚 𝐦𝐚𝐥 𝐠𝐫𝐚𝐝𝐚𝐝𝐚. 4.2 I.N.V.E. - 126 – 13 LIMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOS.  “Limite Plástico”. 4.2.1 El procedimiento fue de forma manual, se escoge una cantidad de suelo húmedo y se empieza a moldear en forma de esfera y con varios movimientos, logrando que la esfera o pedazo de suelo llegue a su ruptura o que simplemente se agriete debido a la resequedad que empieza a adquirir. Cuando esto se logra, se comienza a fabricar los rollitos de 3.0 mm, una y otra vez hasta lograr que estos se partan en pequeños pedazos, se fractura se obtiene por el calentamiento de la porción de suelo. Se introducen en unos frascos para tomar muestras, se pesan y se llevan los pedazos de suelo moldeados al horno por aproximado 24h. 5

Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. 4.22 CALCULOS: Se calcula parámetros en el suelo para definir su plasticidad como:   

Peso de la capsula + suelo húmedo: Este se toma del suelo en su estado normal, sin pasar por el horno. Peso de la capsula + suelo seco: Se saca del horno y se pesa con la capsula. Peso del agua: (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜) − (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜)

 



Peso de la capsula o recipiente: Se toma el recipiente vacío y se pone en la báscula para obtener este dato. Peso del suelo seco: (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) − (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) Contenido de agua: 𝑊= LIMITE PLASTICO peso capsula capsula No. +suelo húmedo (gr) 47 18.92 40 18.89 54 28.91



peso capsula + suelo seco (gr) 17.24 17.29 27.38

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑥100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 peso peso de del Contenido la suelo de agua capsula seco (W) (%) (gr) (gr) 1.68 10.97 6.27 26.79 1.6 11.31 5.98 26.75 1.53 21.76 5.62 27.22

peso del agua (gr)

26.79 + 26.75 + 27.22 = 26.92% 3 𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃 = 46.43 − 26.92 = 19.51% 𝐿𝑃 =

    

W= 45.78% LL=46.43% LP=26.92% IP=19.51%

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. CARTA DE PLATICIDAD DEL SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (USCS):

 𝐼𝑃 = 0.73(𝐿𝐿 − 20); 0.73(46.43%-20) = 19,2939.  Ingresando a la carta de plasticidad el suelo es clasificado como [CL Arcilla de baja comprensibilidad]. 4.3 I.N.V.E. – 125 – 13 DETERMINACION DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS.  “Limite Liquido”. 4.31 Procedimiento:  Se toman 50 o 60 gr. del material obtenido de acuerdo al punto “preparación de la muestra”  Se humedece con agua destilada o potable de buena calidad, dejándose reposar por lo menos durante 1 hora.  Posteriormente se continúa agregando agua en pequeñas cantidades, mezclando cuidadosamente con la espátula después de cada agregado  Cuando la pasta adquiere una consistencia tal que, al ser dividida en dos porciones, éstas comiencen a fluir cuando se golpea la cápsula contra la palma de la mano; se transfiere una porción de la misma a la cápsula de bronce del aparato, se la amasa bien y se la distribuye de manera que el espesor en el centro sea aproximadamente 1 cm.

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. 







Con el acanalador se hace una muesca en forma tal que quede limpio el fondo de la cápsula en un ancho de 2 mm.; la muesca debe seguir una dirección normal al eje de rotación en su punto medio Se acciona la manivela a razón de 2 vueltas por segundo, y se cuenta el número de golpes necesarios para que, por fluencia, se cierren los bordes inferiores de la muesca, en una longitud de aproximadamente 12 mm. Verificar si la unión es por fluencia y no por corrimiento de toda la masa. Para esto se procura separar con la espátula los bordes unidos. Si ha habido corrimiento de toda la masa, la separación se logra fácilmente, quedando limpio el fondo de la cápsula. Se repiten estas operaciones dos o más veces, con contenidos crecientes de agua, procurando que el número de golpes requeridos para el cierre de la muesca sean, uno mayor y otro menor de 25 golpes.

4.32 Cálculos y Resultados: 

Peso de la capsula + suelo húmedo: Este se toma del suelo en su estado normal, sin pasar por el horno.



Peso de la capsula + suelo seco: Se saca del horno y se pesa con la capsula.



Peso del agua:



(𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜) − (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) Peso de la capsula o recipiente: Se toma el recipiente vacío y se pone en la báscula para obtener este dato.



Peso del suelo seco:



Contenido de agua:

(𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) − (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎)

𝑊=

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑥100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

• El porcentaje de humedad se debe calcular con aproximación al entero más próximo.

4.33 Análisis y Conclusiones:

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. Tabla de Datos Limite Líquido. Prueb a#

Capsul a#

Numer o de golpes

Peso capsula +suelo húmedo( gr)

Peso capsula +suelo seco(gr )

Peso del agua(gr)

Peso capsula (gr)

Peso suelo seco

Contenid o de agua(W)

1

123

38

23.61

19.06

4.55

8.57

10.4 9

43.4

2

11

30

33.72

28.96

4.76

18.51

10.4 5

45.5

3

H.100 2

20

24.38

18.86

5.52

7.46

11,4

48,4



A medida que aumenta el límite líquido de los suelos, también aumenta su plasticidad y compresibilidad



La resistencia del suelo a la deformación de los lados de la ranura es la resistencia al corte del mismo; por lo tanto, el número de golpes necesarios para cerrar la ranura es una medida de la resistencia al corte. Se necesita un contenido de humedad de 46.43% para alcanzar el limite liquido esto quiere decir que el limite plástico requiere de un 19.51% de contenido de humedad más para llegar a él LL Se puede concluir con el ensayo que el suelo tiene una mediana plasticidad.





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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia.  La Clasificación según el SISTEMA DE LA AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS – AASTHO (1945).  Clasificación General: Material de limo y arcilla (más de 35% de la muestra total pasa la malla No 200.).

 Clasificación de grupo: [A-7-6]. Material con alto IP en relación con el LL y presenta un alto potencial de expansión. Con un índice de grupo: 𝐼𝐺 = (𝐹200 − 35)[0,2 + 0,005(𝐿𝐿 − 40)] + 0,01(𝐹200 − 15)(𝐼𝑃 − 10). 

𝐼𝐺 = (57,276 − 35)[0,2 + 0,005(47 − 40)] + 0,01(57,276 − 15)(19.51 − 10). IG = 9.2553; Redondeado IG = 9.

5. Si para cualquier tipo de suelo se conocen los pesos húmedos y secos de muestras representativas, ¿Es posible conocer sus volúmenes respectivos? ¿Cómo lo haría?, usar en los suelos encontrados. 5.1 I.N.V.E. - 128 – 13 DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LAS PARTÍCULAS SOLIDAS DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL, EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA. 5.11 La gravedad específica de un fragmento de suelo, determina la cantidad de partículas que contiene dicha muestra. 𝐺𝑠 =

Ɣ𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 Ɣ𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎 20˚𝐶

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. Gs: Relación de masa de cierto volumen de muestra y la masa de agua, a temperatura ambiente (20° Celsius), de un volumen anterior. Naturalmente las partículas no solubles en agua hacen referencia a la fase sólida, facilitando el estudio del cálculo en la relación de vacíos en un suelo. Por otro lado, partículas combinadas con sustancias químicas que reacción al ser solubles en agua, es remitido a un ensayo especial de gravedad específica. 5.12 Cálculos y Análisis de Resultados. 



Según la norma INV E - 128-13 Manual del INVIAS. (2013). Especificaciones Generales de Construcción de carreteras- Seccion-100 Suelos. Se grafica (Peso de agua - VS – Temperatura). En la práctica de laboratorio graficamos (Peso de matraz + agua – VS – Temperatura). Grafica de Calibración. Matraz#2 Aforado de 500(ml).



Peso de matraz +agua (g)

Temperatura (°C)

657,77

24

659,13

9,8

655,75

37

Calcular la gravedad especifica del suelo ensayado, y comentar el error humano, o sistemático, en los resultados. Tabla de datos obtenidos en el ensayo de laboratorio. Peso Específico Relativo del suelo ensayado. Prueba # Matraz N° 𝑀𝑚𝑤𝑠 , 𝑡𝑔𝑟 Temperatura (T°C) 𝑊𝑚𝑤 (gr) Capsula de Evaporación N° Peso de Capsula + Muestra Seca (gr) Peso de la Capsula (gr) 𝑊𝑠 (gr)

1 2 709,85gr 25° 657,375 gr Sábado 8 am a 10 am 283 gr 198,64gr 84,36 gr 11

Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. 

Calculo de peso solido: 𝑊𝑠 = (Peso de Capsula + Muestra Seca) − ( Peso de la Capsula) =



Calculo de la masa del agua 𝑊𝑚𝑤 .

Donde: y = -0,1238x + 660,47; es la ecuacion de la recta generada por la calibracion del matraz. Consideración:

𝑊𝑚𝑤 = 𝑦; 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 °𝐶 = 𝑋. 𝑊𝑚𝑤 = −0,1238(25) + 660,47 = 657,375 𝑔𝑟



Calculo de la gravedad específica de las partículas sólidas del suelo a la temperatura de ensayo Gt. 𝑃𝑠 𝑊𝑠 84,36 gr = = { 𝑊𝑚𝑤 , 𝑡 − (𝑊𝑚𝑤𝑠 , 𝑡 − 𝑊𝑠 )} { 657,375 gr − (709,85gr − 84,36 gr) 𝑃𝑤 , 𝑡 𝒈 = 𝟐, 𝟔𝟒𝟓𝟕 . 𝒄𝒎𝟑 𝑔 𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑃𝑠 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑠ò𝑙𝑖𝑑𝑎𝑠, 3 . 𝐺𝑡 =

𝑐𝑚

𝑀𝑠 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜. 𝑀𝑝𝑤 , 𝑡 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜. 𝑀𝑝𝑤𝑠 , 𝑡 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑦 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑎 𝑙𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜.

5.13 Se conocen los pesos húmedos y secos de muestras representativas, es posible conocer sus volúmenes respectivos al despejar su densidad. Ɣ𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝐺𝑠 = Ɣ𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎 20˚𝐶 𝐺𝑠 = Relación de masa de cierto volumen de muestra y la masa de agua, a temperatura ambiente (20° Celsius), de un volumen anterior. 𝑴𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂 𝑾𝒔 (𝐠𝐫) 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂 𝒄𝒎𝟑 𝑮𝒔 = Ɣ𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒂 𝟐𝟎˚𝑪 𝑴𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂 𝑾𝒔 (𝐠𝐫) 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂 𝒄𝒎𝟑 = 𝑮𝒔 ∗ Ɣ𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒂 𝟐𝟎˚𝑪 Volumen suelo seco 𝑽𝒎𝒔 =

𝟖𝟒,𝟑𝟔 𝐠𝐫

(𝟐,𝟔𝟒𝟓𝟕

Volumen suelo húmeda 𝑽𝒎𝒘 =

𝒈 )∗(𝟎,𝟗𝟗𝟖𝟐𝟗) 𝒄𝒎𝟑

= 𝟑𝟏, 𝟗𝟒𝟎𝟑𝒄𝒎𝟑

𝟒𝟓𝟖,𝟕𝟑𝟓 𝐠𝐫 (𝟐,𝟔𝟒𝟓𝟕

𝒈 )∗(𝟎,𝟗𝟗𝟖𝟐𝟗) 𝒄𝒎𝟑

= 𝟏𝟕𝟑, 𝟔𝟖𝟓𝟖 𝒄𝒎𝟑

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Caracterización del suelo según su gravedad especifica SP: Arena mal gradada, marrón amarillento, llamada arena de Frederick, 20% de arena gruesa, 48% de arena media, 30% de fina y 25 de finos.

6. ¿Cuál será la humedad con la cual se puede obtener la máxima densidad seca del suelo usado para terraplenes? ¿Cuáles métodos existen para determinar el grado de compactación? 6.1 Para la obtención de la máxima densidad esperada de un suelo, es el proceso de reorganizar las partículas presentes en el, tratando de reducir sus vacíos de aire o huecos; el agua actúa como lubricante facilitando la homogeneidad del material sometido a compactación. 6.2 El objetivo principal es la optimizar las propiedades mecánicas del suelo, mejorando el comportamiento mecánico frente a diferentes cargas solicitadas, respondiendo con la resistencia y vida útil esperada en una obra. 6.3 Los métodos en práctica para evaluar la relación de (humedad – peso específico seco óptimo), se encuentran en las normas. 6.5 Análisis de Resultados. “Relación peso específico seco – Humedad. Estándar”. 𝑘𝑔 ). 𝑚3

6.51 Tablas y Grafico de relación Humedad –Peso Específico seco (

6.52 La relación humedad optima de este suelo se encuentra clasificado entre (15%-30% arcillas.) 6.53 La adición de agua se realizó de 3 pasos:



a. Agregamos un porcentaje de agua estimada de 8%. b. Seguido un porcentaje de agua estimada de 5%. c. Continuando con un porcentaje de agua estimada de 5%. Datos molde: o Diámetro: 10.1 cm o Profundidad: 11.6 cm 𝜋 o Volumen del molde: 4 (10.1𝑐𝑚)2 (11.6𝑐𝑚) o

Volumen del molde: 911,0618cm3

o

Peso suelo húmeda (gr) = Peso molde + suelo húmedo – Peso molde

o

Peso especifico húmedo =

o

Peso del agua = (Peso capsula + suelo humedo) − (Peso capsula + suelo seco)

Cálculos:

Peso suelo humedo (gr) Volumen molde (𝑐𝑚3 )

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

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑔𝑟) 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 (𝑔𝑟) 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 (𝑔𝑟) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (𝑐𝑚 3 )

o

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎(%) =

o

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 =

Tabla de datos de Proctor Estándar. Proctor Estándar.

Determinación 1 2 3 No. Peso molde + 5855 5906 5845 suelo húmedo [g] Peso molde [g] 4052 4052 4052 Peso suelo 1803 1854 1793 húmedo (g) Peso específico 1979,009547 2034,9882 1968,03334 húmedo [T/m3] Cápsula No. 13 7 29 Peso cápsula + 64,5 52,5 53,2 suelo húmedo [g] Peso cápsula + 55,15 43,64 43,23 suelo seco [g] Peso del agua [g] 9,35 8,86 9,97 Peso capsula [g] 6,9 6,9 6,6 Peso suelo seco 48,25 36,74 36,63 [g] Contenido de 19,37823834 24,115406 27,2181272 agua [g] Peso específico 1657,764074 1639,5936 1546,97557 seco [Kg/m3] Volumen del Molde Estándar 911,0618 911,0618 911,0618 cm^3 

Tabla de datos para graficar. Proctor Estándar

peso peso Muestra contenido contenido específico específico # de agua de agua húmedo seco 1 0,193782 1979 1657,75661 19,3682 2 0,241154 2034,98 1639,58703 24,1154 3 0,274428 1968,03 1544,24573 27,4428

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𝒌𝒈

Peso específico seco =1664,8736(𝒎𝟑), para una humedad aproximada de 22

%.  El suelo se comporta a compactación con contenido óptimo de humedad en un peso 𝑘𝑔

específico de 1664,8736(𝑚3 ), para una humedad aproximada de 22 %. 6.6 Análisis de Resultados: “Relación peso específico seco – Humedad. Modificado”. 6.61 La relación humedad optima de este suelo se encuentra clasificado entre (10%20% arenas limosas y limo) 𝑘𝑔

6.62 Tablas y Grafico de relación Humedad –Peso Específico seco (𝑚3). 6.63 La adición de agua se realizó de 4 pasos: d. e. f. g.

Tomamos una muestra con la humedad natural del suelo. añadimos un porcentaje de agua estimada de 5%. Continuando con un porcentaje de agua estimada de 5%. Finalizando con un porcentaje de agua estimado de 5%.

Los datos resueltos en la tabla y graficados se encuentran con una humedad real o natural, a partir de datos de peso húmedo y peso seco.

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Tabla de datos de Proctor Modificado Proctor Modificado.

Determinación 1 2 3 4 No. Peso molde + suelo húmedo 6006 6175 6174 6077 [g] Peso molde [g] 4231 4231 4231 4231 Peso de suelo 1775 1944 1943 1846 húmedo (g) Peso específico 1948,276176 2133,774 2132,6764 2026,2072 húmedo [Kg/m3] Cápsula No. 115 110 139 108 Peso cápsula + suelo húmedo 78 76,8 53,6 56,9 [g] Peso cápsula + 71,89 67,22 45,75 46,53 suelo seco [g] Peso del agua 6,11 9,58 7,85 10,37 [g] Peso capsula [g] 6,8 8,69 6,8 6,9 Peso suelo seco 65,09 58,53 38,95 39,63 [g] Contenido de 9,387002612 16,367675 20,1540436 26,167045 agua [g] Peso específico 1781,085622 1833,6484 1774,95183 1605,9718 seco [Kg/m3] Volumen del Molde 911,0618 911,0618 911,0618 911,0618 Modificado cm^3 

Tabla de datos para graficar. Proctor Modificado

Peso Muestra contenido específico 𝐾𝑔 # de agua húmedo𝑚3 1 0,094374 1948,27 2 0,163425 2133,77 3 0,20154 2132,67 4 0,26167 2026,2

peso específico contenido 𝑘𝑔 de agua seco𝑚3 1780,25976 9,4374 1834,04173 16,3425 1774,94715 20,154 1605,96669 26,167 16

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𝐤𝐠 ), 𝐦𝟑

Peso específico seco =1831,909(

para una humedad aproximada de 15.1 %

 El suelo se comporta a compactación con contenido óptimo de humedad en un peso 𝑘𝑔

específico de 1831,909(𝑚3 ), para una humedad aproximada de 15.1 %. 6.4 Ventajas:  Aumenta la resistencia a carga del suelo.  Reduce la comprensibilidad y disminuye la disposición de absorber agua.  Reduce los asentamientos debido a reducción de la relación de vacíos.  Mejora las condiciones de esfuerzo - deformación del suelo. 6.5 Desventajas:  La compactación muy extrema tiende a ser susceptible al agrietamiento.  En suelos finos, por la acumulación de humedad es de potencial hinchamientos o expansión del terreno. 6.6 La densidad máxima de compactación para terraplenes. 6.61 El requisito para relleno o terraplén en una zona vial para el intercambiador en el sector del colegio Panamericano; con posibles solicitaciones de cargas de diferentes tipos de vehículos pesados, con alta capacidad de servicio de circulación. Ocupamos de una mayor energía de compactación determinada por el ensayo de proctor modificado siendo mayor al ensayo de proctor estándar es menor.  La competencia del suelo B para usarcé en tales rellenos nos permite 𝐤𝐠

identificar la máxima densidad de 1831,909(𝐦𝟑), para una humedad aproximada de 15.1 %

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. Relación para comprobar el proctor modificado. Si el rango es menor es decir 95% es el de relleno, y el de la densidad de campo es menor que ese 95%. Se decide que la compactación es rechazada, y es necesario volver a levantar la capa y re compactar la capa ensayada. 7.

¿CUÁL ES EL GRADO DE COMPACTACIÓN DE LOS RELLENOS DE PRUEBA? ¿CUÁLES MÉTODOS EXISTEN PARA DETERMINAR EL GRADO DE COMPACTACIÓN?

Para determinar el grado de compactación de un suelo se hace necesario conocer la máxima densidad seca obtenida en el ensayo Relaciones Humedad- Peso unitario seco en los suelos (Ensayo normal de compactación) o Relaciones Humedad- Peso unitario seco en los suelos (Ensayo modificado de compactación) y la densidad seca obtenida en el ensayo densidad y peso unitario del suelo en el terreno por el método del cono y arena. Es importante mencionar que la densidad seca también puede ser obtenida realizando el ensayo densidad y peso unitario del suelo en el terreno por el método del balón de caucho (INV-162-13) o el ensayo determinación de la densidad y del contenido del agua del suelo y del suelo-agregado en el terreno empleando medidores nucleares (INV-164-13) Densidad y peso unitario del suelo en el terreno por el método del cono y arena. Formulas a utilizar: Calibración arena con el Cono Peso arena cono (gr): Peso total (gr) − Peso (gr) Ensayo densidad Peso arena cono y hueco (gr): Peso total (gr) − Peso despues del ensayo (gr) Volumen hueco (cm3 ) =

Peso arena hueco (gr) gr Densidad arena ( 3 ) cm

𝑔𝑟 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑜 (𝑔𝑟) 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 ( 3 ) = 𝑐𝑚 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜 (𝑐𝑚3 ) gr Densidad seco ( 3 ) = cm

Peso especifico humedo (gr/cm3) Humedad suelo (metodo speedy) 1+ 100

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. gr Maxima densidad seca (metodo proctor)( 3 ) cm Grado de compactación (%) = gr Densidad seco ( 3 ) cm Aplicando las formulas anteriores y teniendo como base los datos obtenidos en laboratorio se obtiene la siguiente tabla:

CALIBRACIÓN DE LA ARENA CON EL CONO Peso total (gr) 6863 Peso (gr) 5166 Peso arena cono (gr) 1697 ENSAYO DENSIDAD Peso total (gr) 6848 Peso después de ensayo (gr) 3053 Peso arena cono y hueco (gr) 3795 Peso arena hueco (gr) 2098 Densidad arena (gr/cm3) 1.42 Volumen hueco (cm3) 1477.46 Peso material extraído (gr) 2972 Peso específico húmedo (T/cm3) 2.01 Peso específico seco (T/cm3) 1.79 Peso específico máximo (T/cm3) 1.83 Compactación (%) 0.97 HUMEDAD NATURAL Contenido de agua (%) 12.4 Así, se obtiene que: Grado de compactación: 0.97%

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Proyecto 1 Laboratorio Mecánica de Suelos. Clasificación y Propiedades Índice de Los Suelos. Curso: NRC: 44832. 02-2017 –Grupo #4. Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga – Colombia. 8. ¿CUÁL ES EL GRADO DE COMPACTACIÓN ACEPTABLE? Para un terreno de pocas exigencias de resistencia e incompresibilidad el mínimo es de 90% Para terraplenes el mínimo es de 95% y para subrasante de 100% mínimo. 9. ¿EN CASO DE RESULTAR UN GRADO DE COMPACTACIÓN INFERIOR AL PERMITIDO ¿QUÉ MEDIDAS TOMARÍAN USTEDES? En caso de resultar un grado de compactación inferior al 95%, se toma como medida el no aceptar dicha compactación, por ende, se debe volver a realizar el proceso hasta llegar a un grado de compactación optimo y/o aceptable, es decir, el suelo debe tener un % compactación entre el 95% y el 100% en todas las localizaciones en que se vaya a realizar las pruebas de densidad y peso unitario del suelo en el terreno, con el fin de tener un suelo aceptable. CONCLUSIONES 

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A medida que aumenta el límite líquido de los suelos, también aumenta su plasticidad y compresibilidad. La resistencia del suelo a la deformación de los lados de la ranura es la resistencia al corte del mismo; por lo tanto, el número de golpes necesarios para cerrar la ranura es una medida de la resistencia al corte. Se necesita un contenido de humedad de 46.43% para alcanzar el limite liquido esto quiere decir que el limite plástico requiere de un 19.51% de contenido de humedad más para llegar a el LL. Se puede concluir con el ensayo que el suelo tiene una mediana plasticidad. En la elaboración de la práctica de limite plástico, el tiempo es un factor importante, tiempo excesivo secando la esfera de suelo para que seque, puede llegar a hacer el suelo inservible para hacer este ensayo, ya que se pulveriza y no se logra moldear a un rollo de 3.0 mm. Con esta práctica podemos definir el margen de contenidos de agua en la que una arcilla puede ser trabajable, a más alto sea el índice de plasticidad será más plástica. Es mejor hacerlo de forma manual, porque los rollos se van partiendo a medida que se amasa o se forman, da una mejor consistencia si se trabaja de forma correcta. La práctica de granulometría fue satisfactoria puesto que se cumplió con todos los objetivos propuestos al inicio de la práctica y se obtuvo la curva granulométrica de la muestra del suelo. El análisis granulométrico nos es de mucha importancia ya que gracias a este análisis podemos conocer la distribución porcentual de los tamaños de las partículas que conforman un suelo determinado o de base de estudio. El factor de error fue de 0.17g

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Hubo una perdida aproximada del 0.04% de la muestra inicial por lo que al ser menor a 2% se considera buena. Un buen resultado para los ensayos de densidad de campo, se define siempre y cuando se cumpla con las especificaciones de la norma, ya que se evita vibraciones de todo tipo en el momento del ensayo, el volumen y grados de inclinación en el hueco sean los adecuados. Se debe manejar con total cuidado todos los equipos y materiales empleados, la placa base no debe cambiar su posición o salirse de las líneas guía. Este ensayo nos define si un suelo es apto para ser trabajado. La curva de compactación nos permite observar y caracterizar la densidad estimada de compactación en relación con la humedad, para este ensayo, las líneas de referencia dibujadas perpendicular a cada eje, da como resultado el 𝑘𝑔

contenido óptimo de humedad en un peso específico de 1831,909((𝑚3 ), para una

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humedad aproximada de 15.1 %. El ensayo de humedad – peso específico seco “modificado”, se caracteriza por su energía de compactación aproximada de 2700 KN-m/m^3 considerando una evaluación de resistencia a compresión cortante, producido por la demanda de tipos de vehículos con capacidad superiores a las 20 Toneladas. Las propiedades de la muestra obtenida con aproximación de 18,94% de humedad nos aclara que tipo de terreno tenemos superficialmente de esta zona; el cual puede variar entre un 14% - 23% para suelos Arenosos- Franco, con capacidad bastante buena en nutrientes, y absorción de agua, quiere decir con alta capacidad de cultivo; también destacar su color rojizo que representa abundante contenido de hierro. Para poder dar una caracterización más apropiada del suelo ensayado, podríamos realizar ensayos de granulometría, u otros ensayos que permitan distinguir que muestra es nativa del lugar.

BIBLIOGRAFIA  

Editorial. Manual del INVIAS. (2013). Especificaciones Generales de Construcción de carreteras- Seccion-100 Suelos. Bogotá D.C. E. Bowles Joseph. (1981). Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. México. Libros McGraw-Hill.

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