Alas Peruanas Rio Seco

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

TEMA:

ESTUDIO GEOTECNICO DE DISEÑO DE CIMENTACION EN SUELOS PROBLEMATIOS SECTOR RIO SECO.

ALUMNOS:

JAVIER ARIZA ROBERT CARDENAS.

CURSO:

MECANICA DE SUELOS.

DOCENTE:

ING. JORGE BERRIOS MANZUR.

CARRERA: CARRERA:

V-CICLO DE LA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL.

UNIVERSIDAD:

UNIVERSIDAD UNIVERSID AD ALAS PERUANAS.

TACNA - PERÚ


ÍNDICE CAPITULO I GENERALIDADES 1.1.

Introducción

1.2.

Antecedentes de la zona de estudio

1.3.

Justificación

1.4.

Objetivos

1.5.

Ubicación

1.6.

Clima

CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1.

Mecánica de suelos

2.2.

Estudio de mecánica de suelos

2.3.

Clasificación de los suelos 3.3.1. Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) 3.3.2. Sistema de clasificación AASTHO

2.4.

Muros de contención de suelo reforzado

2.5.

Ensayos de laboratorio 3.5.1. Ensayos estándar 3.5.2. Ensayos especiales

26.

Capacidad portante del suelo

CAPITULO III TRABAJO DE CAMPO 3.1.

Introducción

3.2.

Pozo de exploración (calicata)

3.3.

Perfiles Estratigráficos

3.4.

Muestreo

CAPITULO IV ENSAYOS DE LABORATORIO 4.1.

Densidad de campo

4.2.

Análisis Granulométrico por tamizado

4.3.

Ensayo de proctor modificado

4.4.

Límites de consistencia


4.6.

Densidad mínima

4.7.

Pesos especifico de la piedra

4.8.

Clasificación de Suelos

4.9.

Corte directo

4.10.

Evaluación de ensayos de campo y laboratorio

CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1.

Conclusiones

5.2.

Recomendaciones


CAPITULO I. GENERALIDADES

1.1. Introducción Los alumnos de Mecánica de Suelos Aplicada en Cimentación y vías de Transporte; desde la puerta de la Universidad Alas Peruanas (Facultad (Facultad de Ingenierías y Arquitectura Arquitectura – Escuela Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil), se dirigieron rumbo al cerro Arunta (Cauce del Rio Seco), dando lugar de inicio cerca al cuartel Tarapacá En distrito de Gregorio Albarracín desde la progresiva 0+000 para empezar nuestro recorrido, el tramo critico analizado se dio desde la progresiva 1+780 hasta la progresiva 1+880, analizando la sección critica 1+840. El presente trabajo de investigación y aplicación se efectúa con el fin de determinar las propiedades físico-mecánicas del suelo en el distrito de Gregorio Albarracín Albarracín Lanchipa, con la finalidad de realizar un diseño de muro de contención de suelo reforzado ref orzado Para esto hemos tenido que excavar una calicata “a cielo abierto”, de de 1.50 m. x 1.50 m. x 2.00 m. de profundidad, con el fin de determinar los tipos de suelo delimitados en estratos, que se encuentran presentes en la zona.

Posteriormente se realizaron las pruebas y estudios correspondientes a cada estrato encontrado en la calicata, mediante ensayos de laboratorios y gabinete, en base a los cuales se definen perfiles estratigráficos del subsuelo, sus principales características físicas y mecánicas del suelo, propiedades de resistencia, lo que nos conduce a la determinación del tipo y profundidad de cimentación, asentamientos probables para la cimentación superficial.

1.2. Antecedentes de la zona de estudio La zona en estudio presentan características generales que está constituido por depósitos de relleno, además esta presenta una defensa de muros de contención de concreto, los mismos que fueron socavados por el cauce del rio ante la inclemencia de la corriente del niño, al punto de colapsar.

1.3. Justificación Debido a la ocurrencia frecuente de sismos, sismos , y las características propias del suelo de relleno en donde se encuentra el proyecto, se plantea la necesidad de realizar minuciosamente estudios de suelos, con el fin de conocer las propiedades físicas y mecánicas de estos suelos. Se plantea el cambio del diseño del muro de contención (gravedad) por un sistema de suelo reforzado con geo sintético o material de préstamo según sea el caso para la mejor solución.

1.4. Objetivos 





Conocer las características, propiedades físico-mecánicas del suelo, mediante la real ización de un estudio de suelo en el distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa, provincia y región de Tacna Obtener mayores conocimientos con respecto a la práctica de la Mecánica de Suelos, referido al estudio de las propiedades físicas del suelo. Proteger y preservar las vidas humanas que se encuentran en los márgenes del rio seco, con




Realizar un diseño de muro de contención utilizando una estructura de suelo reforzado con geo sintético y material de prestamo.

1.5. Ubicación La zona de estudio se ubica en el distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa, entrando por la asociación Los Sauces, de la ciudad de Tacna. La zona de estudio se encuentra ubicada en: Coordenadas Distrito Provincia Departamento

: 18°02'02.2"S 70°14'27.7"W. : Gregorio Albarracín Lanchipa. : Tacna. : Tacna.

1.6. Clima El Distrito, por su ubicación geográfica dentro de la zona climática subtropical desértico o árido presenta características propias de un clima templado cálido; donde las temperaturas oscilan regularmente entre el día y la noche a una temperatura media anual de 21.6ºC. Las lluvias son insignificantes e irregulares en años normales con precipitaciones inferiores a los 154 mm; existe alta nubosidad; y se perciben dos estaciones bien contrastantes: el verano (Diciembre – Marzo) y el invierno (Julio – Septiembre), mientras que el otoño y la primavera son estaciones intermedias. La causa de la falta de lluvias se debe a que los vientos alisios húmedos, al pasar sobre las aguas frías de la Corriente Peruana, se enfrían y producen un colchón de neblinas hasta los 850 a 950 m.s.n.m. con temperaturas bajas de cerca de 13 °C. Encima de dicho colchón la temperatura aumenta de 13 a 24 °C, y el aire cálido absorbe la humedad, impidiendo la formación de nubes de lluvia.


CAPITULO II MARCO TEORICO

2.1. Mecánica de suelos La mecánica de suelos es la rama de la ciencia que estudia las propiedades físicas de los suelos y el comportamiento de las masas de suelo sujetas a distintos tipos de fuerzas. Las propiedades que se estudian son: origen, distribución de tamaño de partículas, plasticidad, capacidad de drenar agua, compresibilidad, resistencia al corte y capacidad de apoyo.

Terzaghi definió que la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas, producidas por la desintegración mecánica o la descomposición química de las rocas, independientemente de que tengan o no materia orgánica. La mecánica de suelos incluye:

Los métodos de investigación de laboratorio son parte de la mecánica de suelos. En los suelos se tiene no solo los problemas que se presentan en el acero y concreto (módulo de elasticidad y resistencia a la ruptura), sino otros como su tremenda variabi lidad (uniformidad, homogeneidad, isotropicidad, etc.) además de que todos los procesos naturales que originan la formación de los suelos están fuera del control del ingeniero. En la mecánica de suelos es importante el tratamiento de las muestras (inalteradas – alteradas). La mecánica de suelos desarrolló los sistemas de clasificación de suelos de acuerdo a sus características como: color, olor, texturas, distribución de tamaños, plasticidad (A. Casagrande).

2.2. Estudio de mecánica de suelos Es el conjunto de exploraciones investigaciones de campo, en ensayos de laboratorio y análisis de gabinete que tienen por objeto estudiar el comportamiento de los suelos y sus respuestas ante las solicitaciones estáticas y dinámicas de una edificación.

El estudio de Mecánica de Suelos, es una herramienta que proporciona datos más confiables de las condiciones del subsuelo, como capacidad de carga, asentamientos probables y sugerencias acerca del sistema de cimentación para la realización de obras civiles.

2.3. Clasificación de los suelos 2.3.1.Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS)


Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS)


2.4. Muros de contención de suelo reforzado El diseño de muros de suelo reforzado con elementos extensibles y no extensibles se realizará siguiendo las directrices propuestas en la metodología LFRD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN). La metodología LFRD consiste básicamente en evaluar la estabilidad externa como interna en todos los estados límites de resistencia, mientras que la estabilidad global y el movimiento vertical o lateral de la fachada se evalúan en los estados límite de servicio.

La metodología de diseño LFRD, establece determinados factores de seguridad para los muros de suelo reforzado ya sea con elementos extensibles o inextensibles para los distintos modos de falla dentro del análisis de la estabilidad externa como interna. A continuación se detallan dichos factores de seguridad los cuales se deberán de satisfacer para el diseño de los muros de suelo reforzado.

Elementos inextensibles

Estados Límites (LS) Se deberá de establecer un factor de seguridad a la ruptura de la armadura a partir de los factores de seguridad habituales. A dichos factores de seguridad se les deberá de aplicar los factores de carga, los cuales amplifican las sobrecargas entre un 30 y 60% y a su vez aumentan los empujes que actúan en la misma dirección.

Tensiones Admisibles (WS) En este caso se debe definir un factor de seguridad contra la fluencia de la armadura. Este factor de seguridad va a depender del tipo de refuerzo que se vaya a emplear, para los cuales el valor se encontrará entre 1.8 y 2.0. De acuerdo a lo que se acaba de mencionar se presenta la siguiente tabla con los factores de seguridad estáticos usuales.


Elementos extensibles

Los factores de seguridad recomendados por la FHWA en su publicación FHWA-NHI00-043 para muros de suelo reforzado con elementos extensibles, ya sea geomallas o geotextiles, se muestran en la siguiente tabla:

Pre dimensionamiento del muro de suelo reforzado El pre dimensionamiento del muro de suelo reforzado consiste básicamente en determinar lo siguiente: 

Geometría    



Condiciones de carga  

  



Altura e inclinación del muro Inclinación y longitud del talud por encima del muro. Inclinación y longitud del talud al pie del muro. Condiciones de agua

Sobrecarga del suelo (sobrecargas por carga viva y por carga muerta). Las cargas de estructuras adyacentes al muro de suelo reforzado (zapatas, cimentaciones profundas, etc.) pueden influir tanto en la estabilidad interna como externa. Cargas Sísmicas Impacto de barrera de tráfico. Así mismo es importante conocer los parámetros y condiciones propias del proyecto. Cada uno de estos parámetros deberá ser definido por el propietario del proyecto y por el diseñador. A continuación se detallan dichos parámetros y condiciones:

Topografía existente 



Suelo de Fundación Propiedades de ingeniería ( t, φr , c) Condiciones de agua subterránea. Relleno reforzado Propiedades de ingeniería ( t, φr , c)






Relleno retenido Propiedades de ingeniería ( t, φr , c)

Estimaciones de la longitud del elemento de refuerzo Al momento de dimensionar el muro de suelo reforzado es importante determinar el empotramiento del muro en el suelo así como también la altura de la fachada expuesta del muro. La combinación de ambas determinara la altura total de muro (H) para cada sección que se esté analizando. Para determinar una longitud inicial del elemento de refuerzo, se debe de tener en cuenta que esta longitud debe ser mayor a 0.7H y 2.5m, donde H queda determinado por la altura total del muro de suelo reforzado. En determinadas estructuras de muros de suelo reforzado que tengan cargas concentradas, tal y como es el caso de los pilares, y para cargas sísmicas por lo general se recomienda emplear una longitud de refuerzo que se encuentre dentro del rango de 0.8H y 1.1H. A continuación se presenta una tabla en la cual se puede apreciar lo que acabamos de mencionar.



Definir las cargas Una vez que se haya definido las dimensiones del muro de suelo reforzado se debe de identificar las cargas principales que actúan sobre el mismo. Las principales cargas son las siguientes: -

Presión horizontal del suelo Presión vertical del suelo Carga viva Presión del agua Cargas sísmicas


Análisis de la estabilidad Externa

El análisis de la estabilidad externa de los muros de suelo reforzado es similar al que se realiza en muros clásicos de gravedad. Dentro de este análisis se consideran cuatro posibles mecanismos de falla, los cuales son los que se mencionan a continuación:    

Deslizamiento en la base Falla por excentricidad o Vuelco Capacidad de soporte Estabilidad global

Para una mayor ilustración de lo que se acaba de mencionar, a continuación se muestra la siguiente figura:

Análisis Sísmico De acuerdo a lo establecido en la publicación No FHWA-NHI-00-043 de la Federal Highway Administración (2001), ante la presencia de un sismo, el material de relleno retenido ejerce un empuje horizontal, denominado PAE, adicional al empuje estático sobre el muro. A pesar de ello, se debe de tener en consideración que la masa del material de relleno reforzado sigue estando sujeta a la fuerza de inercia horizontal PIR.

Análisis de la Estabilidad Interna La falla de la estabilidad interna puede ocurrir de dos diferentes maneras, cada una de las cuales se procederá a describir a continuación: 

Cuando las fuerzas de tensión (en el caso de las armaduras rígidas, las fuerzas de corte) de las mallas, pueden llegar a ser tan grandes que estas se expanden excesivamente hasta llegar a la ruptura, ocasionando que se produzcan grandes movimientos y en el peor de los casos el colapso total de la estructura. A este modo de falla lo definiremos como falla por elongación o rotura de los elementos de refuerzo, y será empleado para determinar el espaciamiento vertical y la resistencia de los elementos de refuerzo.




Cuando las fuerzas de tensión en los elementos de refuerzo son mucho mayores que la resistencia al arrancamiento, generando de esta manera grandes movimientos y un posible colapso de la estructura. A este modo de falla lo definiremos como falla por “pullout”, y será empleado para determinar la longitud

mínima de los refuerzos.

2.5. Ensayos de laboratorio 3.4.1.Ensayos estándar Los ensayos estándar de suelos se usan para fines de clasificación del tipo de suelo. Dentro de este grupo de ensayos de laboratorio se consideran incluidos los siguientes:       

Densidad In Situ Análisis Granulométrico por tamizado Ensayo de proctor modificado Limites de consistencia Contenido de humedad Natural Pesos Unitarios Pesos especifico

Ensayos se pueden realizar con muestras alteradas o inalteradas. En cualquier caso exigen desmenuzar previamente la muestra. Con el primer ensayo (granulometría) es posible clasificar los suelos dentro de tipos cuyas características son similares. A estos efectos se recomienda utilizar el sistema unificado de clasificación de suelos, que está ampliamente difundida. También se consideran de este grupo los ensayos de densidad seca y humedad natural que permitan conocer las dos variables más importantes del estado del suelo. Su determinación debe hacerse, sin embargo en muestras inalteradas o poco alteradas

3.4.2.Ensayos especiales Los ensayos especiales se usan para determinar el comportamiento de esfuerzos mecánicos de los suelos como: resistencia al corte, consolidación, permeabilidad, etc. Ensayos de compresión simple en suelos: están indicados para ensayar muestras de suelos cohesivos de consistencia madia, firme o muy firme, inalteradas o poco


alteradas, así como suelos cohesivos re compactados. De su resultado se obtiene una idea precisa de la resistencia al corte del suelo en condiciones de saturación similares a las del ensayo. Dentro de este grupo de ensayos de laboratorio se consideran incluidos los siguientes: Ensayo de corte directo Ensayos se pueden realizar con muestras alteradas o inalteradas. En cualquier caso exigen desmenuzar previamente la muestra. 

2.6. Capacidad portante del suelo En cimentaciones se denomina capacidad portante a la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. Por tanto la capacidad portante admisible debe estar basada en uno de los siguientes criterios funcionales:

La mayoría de las teorías de capacidad de carga desarrolladas tienen su base en hipótesis simplificadoras del comportamiento de los suelos y en desarrollos matemáticos a partir de tales hipótesis. En otras teorías la observación y el empirismo juegan un papel muy importante.

Teoría de Terzaghi Esta teoría es uno de los primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de suelos los resultados de la mecánica del medio continuo. La teoría cubre el caso más general de suelos con cohesión y fricción y posiblemente sea la teoría más usada para el cálculo de capacidad de carga en el caso de cimientos poco profundos.

Teoría de Meyerhof En la teoría de Terzaghi no se toman en cuenta los esfuerzos cortantes desarrollados en el suelo arriba del nivel de desplante del cimiento. El suelo arriba del plano de apoyo se toma en cuenta solamente como una sobre carga perfectamente flexible, pero no como un medio a través del cual puedan propagarse superficies de deslizamiento o en el cual puedan desarrollarse resistencias al esfuerzo cortante. Esta hipótesis es tanto más alejada de la realidad cuanto más profundo sea el cimiento considerado.

La Teoría de Bell La teoría de Bell es idéntica en cuanto a la expresión matemática a la de Terzaghi, pero da sus propios valores para los factores de carga, los cuales son aplicables a


cimientos muy largos, mientras que para cimientos cuadrados o circulares, los valores de los factores deberán ser corregidos mediante unos coeficientes correctivos que el mismo Bell proporciona en su teoría

La Teoría de Hansen La ecuación obtenida por el Ing. Danés Brinch Hansen (1970) es una generalización que incluye casos particulares de la forma de Terzaghi. Esta fórmula incluye efectos de forma y profundidad, coeficientes que dependen del método de diseño elegido por lo cual son considerados elementales por Hansen, con una fórmula de mayor rango de aceptabilidad

CAPITULO III TRABAJO DE CAMPO

3.1. Pozo de exploración (calicata) Los pozos de exploración o calicatas consisten en excavaciones realizadas mediante medios mecánicos convencionales, que permiten la observación directa del terreno a cierta profundidad, así como la toma de muestras y la realización de ensayos en campo. El objetivo de la realización de calicatas es el de poder determinar información precisa de las características del suelo en el lugar en que se investiga. Como pueden ser, la profundidad, espesor, extensión y composición de cada uno de los estratos; la profundidad de la roca; la profundidad del agua subterránea. Las muestras se hicieron mediante pozos a cielo abierto. Se abrieron tres pozos de uno y medio metros de profundidad en el terreno.

3.2. Perfiles Estratigráficos Este informe trata sobre la implementación de un perfil estratigráfico, para poder observar y reconocer los estratos o capas que se encuentran en ese suelo. Además se dará las definiciones de algunos conceptos relacionados con estratigrafía, definición de estratos, y algunos conceptos básicos sobre este tema. Algunos conceptos relacionados con estratigrafía:

Estratigrafía.- Es una rama de la geología que estudia las rocas teniendo en cuenta la secuencia temporal y los materiales que la constituyen. Estratificación.- Es el modo como se depositan las rocas sedimentarias de acuerdo al agente y al ambiente sedimentario. Es así que se tienen estratificaciones distintas. La estratificación caracteriza a una serie de capas más o menos paralelas denominadas estratos.


Columna estratigráfica.- Es la sucesión vertical de rocas sedimentarias existentes en una determinada área.

La calicata tiene como dimensiones de 1.50m x 1.50m y 2.00m de profundidad, se encontró el siguiente esquema:

PROF. (m.)

ESQUEMA

CARACTERÍSTICAS 

1er estrat o





0.50 m

Pt (suelos orgánicos)



2do 

estrat o 

2.00 m

GW (Grava bien gradada)



El primer estrato contiene tierra de chacra de manera superficial. Presencia de relleno y basura. Tiene presencia de raíces de algunas plantas que hay en la zona.

Un 80% de arena gruesa con grava bien gradada. Cuenta con una compacidad medianamente suelta. Presenta coloraciones entre plomo claro. Se encontró también bolonería en un 20%.

IMAGEN


3.3. Muestreo La extracción de muestras se hizo mediante pozos a cielo abierto. Se abrió un pozo de dos metros de profundidad en el terreno. En la calicata encontramos el perfil que se describen a continuación:

•

•

El primer estrato se conformaba de una capa 0m a 0.50m de espesor, constituida de tierra de chacra, presenta presencia de basura y relleno de material ajeno a la zona, presenta un color café claro, algunas raíces de plantas de la zona. El segundo estrato que consideramos se encuentra aproximadamente de 0.50m a 1.80m de la superficie del terreno, este corresponde al un terreno gravoso, presenta un 80% de arena gruesa con grava bien gradada, cuenta con una compacidad medianamente compacta, presenta una coloración plomo claro, se encontró también boloneria en un 20%. De acuerdo a la clasificación SUCS se determino que el tipo de suelo es: arena bien gradada (SW)


CAPITULO IV ENSAYOS DE LABORATORIO

4.1. Densidad de campo Descripción La determinación de la densidad total o densidad húmeda a través de este método, está basada en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las órbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente emisora, sobre, dentro o adyacente al material a medir. Como el número de electrones presente por unidad de volumen de suelo es proporcional a la densidad de éste, es posible correlacionar el número relativo de rayos gamma dispersos con el número de rayos detectados por unidad de tiempo, el cual es inversamente proporcional a la densidad húmeda del material. La lectura de la intensidad de la radiación, es convertida a medida de densidad húmeda por medio de una curva de calibración apropiada del equipo.

Objetivos





Determinar la densidad del suelo de manera in situ (en sitio) de la calicata excavada. Conocer la utilización de los instrumentos del laboratorio.

Procedimiento realizado     

Se hizo una base horizontal al fondo de la calicata Se hizo un hoyo con un cincel Se colocó el equipo en el fondo de la calicata, sobre el hoyo Se hizo la lectura correspondiente Se extrajo el quipo una vez acabado el ensayo

Resultados obtenidos Del ensayo obtenemos:

Densidad seca

: 1.640 gr/cc

Densidad húmeda

: 1.886 gr/cc

Humedad

: 15.00%


4.2. Análisis Granulométrico por tamizado Descripción La granulometría es el proceso para determinar la proporción en que participan los granos del suelo, en función de sus tamaños. Esa proporción se llama gradación del suelo Granulometría por Tamizado es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente. La cantidad de suelo retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos tamaños.

Objetivos 

 

Determinar la cantidad en % de diversos tamaños que constituyen el suelo, en cuanto al total de la muestra utilizada. Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construcción de proyectos. Conocer la utilización de los instrumentos del laboratorio.

Procedimiento realizado



Se utiliza una muestra representativa de 3000 gr a 5000gr previamente cuarteada. Si la muestra contiene variedad de material se debe separar los granos gruesos de los finos a través del tamiz Nº 4. El material fino será lavado Cuidadosamente en el tamiz Nº 200 utilizando agua común hasta que el agua que pase a través del tamiz quede casi transparente y colocar el regimiente con la suspensión de suelo y agua en el horno. Obtener los pesos respectivos de cada tamiz. Pesar la muestra secada. Inmediatamente hacer pasar la muestra por una serie de tamices que varía desde los mayores a inferiores en un lapso de tiempo de 10 a 15 minutos con movimientos continuos en forma horizontal. Calcular el porcentaje en cada tamiz dividiendo el peso retenido entre el peso total de la suma de los tamices. Resultados obtenidos



Granulometría grava







 





Ensayo de proctor modificado

Descripción La compactación de los suelos, importantísimo como medio para aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los mismos, esta se realiza con el ensayo de proctor estándar o proctor modificado, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante. Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. El mas empleado actualmente es el denominado prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor energía de compactación que el estándar, siendo el que esta más de acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras. Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables

Objetivos 



Determinar la curva de compactación para una determinada energía de compactación. Determinar la densidad máxima seca y humedad optima del suelo


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









Secar al aire la muestra de suelo y tamizar la muestra por la malla ¾”

Determinamos y registramos los datos del molde para el ensayo de Proctor Modificado como son: peso del molde, volumen del molde La muestra de suelo se divide en cuatro porciones, de cada una se saca una muestra representativa de 6 kg Añadimos a la muestra del suelo 120ml de agua. Que representa el 2% de la muestra (6kg). Para obtener una mezcla ligeramente húmeda que se mezcla en su totalidad Dividimos la muestra en el número requerido de porciones (5), una por cada capa que vaya a usarse aproximadamente iguales Se colocaran una porción en el molde, compactando mediante caída libre del pisón (56 golpes), esta debe ser en toda el área del molde girando el pisón adecuadamente en cada caída. Este procedimiento se repite por cada capa, la ultima capa debe quedar por encima de la altura del collarín Una vez terminado la compactación con el pisón, cuidadosamente quitamos la extensión del molde (collarín) y enrasamos la parte superior del cilindro con la regla metálica Se limpia el molde de residuos que puedan quedar en la base del molde, determinamos y registramos el peso del molde con el suelo compactado








Retiramos la muestra del suelo compactado en el interior del molde y procedemos a hallar su contenido de humedad Repetimos el procedimiento anterior cuatro veces como mínimo, pero añadiendo 120 ml de agua en cada ensayo. y posteriormente hallando su contenido de humedad de las muestras. Con los datos obtenidos realizamos una gráfica que tenga como abscisas. los diferentes contenidos de humedad y como ordenadas los pesos específicos seco y de la masa

Resultados obtenidos Del ensayo de proctor modificado obtenemos:

Densidad máxima seca

: 0.36gr/cc

Humedad optima

: 8.21%

4.3. Límites de consistencia Descripción Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado líquido. El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse. Se nombrara solo los 3 límites más usados o importantes para el estudio de suelos que a continuación se detallan y son los siguientes: Límite de Contracción (LC): Se define como el cambio del estado sólido al estado semisólido o estado no plástico Límite Plástico (LP): Se define como el cambio entre el estado no plástico y el estado plástico. Límite Líquido (LL): Se define como el cambio del estado plástico al estado liquido. El límite líquido es el mayor contenido de humedad que puede tener un suelo s in pasar del estado plástico al estado líquido.


Objetivos 



Determinar la cantidad del contenido de humedad en el ensayo del Limite Liquido, Limite Plástico y el índice de plasticidad. Determinar la relación entre el Límite Líquido y el Límite Plástico logrando como resultado el índice de Plasticidad.

Limite líquido Descripción La determinación del límite líquido se hace mediante la copa de Casagrande, para la cual necesitaremos material cribado en la malla N° 40. Esta prueba consiste básicamente en depositar el material y ranurarlo, una vez ranurado se golpea la cápsula, dejándola caer desde una altura de 1cm, hasta que la ranura en el suelo se cierre en una longitud de 1.27cm. Una vez que el material se haya cerrado se determinara el contenido de humedad de la muestra. Esta prueba se realiza tres veces, con diferentes humedades, de tal forma que obtengamos valores entre los 6 y los 35 golpes. El objeto de estas pruebas es el de determ inar mediante una gráfica el número de golpes, contra contenido de agua (W%), en la gráfica se ajustan los puntos obtenidos a una recta. A partir de esta recta, se busca la ordenada correspondiente a 25 golpes.

Procedimiento realizado 



 

 









Con las muestras de cada uno de los estratos, se procede a cuartear con la finalidad de obtener una muestra representativa. Obtenida la muestra representativa, se toma una porción de suelo de aproximadamente 60 gr., secar la muestra al aire libre para no alterarla. Tamizarla por la malla Nº 40, eliminando el material retenido en ella. Colocar pequeñas porciones de la muestra en diferentes taras, en seguida le agregamos agua y con una espátula mezclar hasta que se forme una consistencia suave y uniforme (consistencia barrosa) Calibrar a 1cm. La altura de la copa de Casagrande. Llenar la copa con mezcla homogénea de suelo con agua, este llenado se realiza hasta que se forme una superficie horizontal ocupando un tercio de la copa. Con el ranurador se hace una incisión en el centro de la masa, que separe la muestra del estrato en dos partes. Es importante tener en cuenta que si se presentan desprendimientos de la pasta en el fondo de la taza, debemos retirar todo el material y reiniciar el procedimiento. Girar la manivela de la Copa Casagrande, dejar golpear la cazuela hasta que las dos partes se unan, se hace rotar la manivela a una velocidad constante de 2 vueltas por segundo. Se cuenta el número de golpes necesarios para cerrar la ranura en una longitud de 13 mm.




 

Desde la zona en que se cerró la ranura, se extrae la porción de la muestra para determinar su humedad, luego se pone en una tara, pesamos y lo llevamos al horno, para poder hallar el contenido de humedad. Es recomendable hacer más de un ensayo por muestra. Calcular el contenido de humedad y el número de golpes, dibujar la grafica con el contenido de agua, ésta curva debe considerarse como una recta entre los 6 a los 35 golpes. La ordenada corresponde a los 25 golpes será el limite liquido del suelo.

Limite Plástico Descripción Para la determinación del límite plástico necesitaremos material cribado en la malla N° 40, se hace formando rollitos de 3mm de espesor hechos de una pasta de suelo, estos se hacen una y otra vez hasta que este al alcanzar los 3mm se desmorone. En ese momento se dice que llegó a su límite plástico. De igual forma este proceso se realiza tres veces, de tal forma que el valor del límite plástico sea el promedio de estas tres pruebas.

Procedimiento realizado En este caso contamos con las muestras ya tamizadas en el Límite Liquido, tomando una cantidad de entre 20 a 25 gr. Le agregamos agua hasta obtener una masa similar a la del límite líquido. Se amasa entre las manos y se hace rodar con la palma en el pedazo de vidrio. Se hace esto con la finalidad que pierda la humedad hasta que se desfragmente. Luego de esto, se debe colocar la muestra en un recipiente de peso conocido pesar, echar al horno para determinar su contenido de humedad. Índice de plasticidad 







El índice plástico es la diferencia entre el Límite líquido y el Límite plástico.

Resultados obtenidos De los ensayos efectuados obtenemos:

Limite líquido

: 20.62%

Limite plástico

: no presenta

Índice de plasticidad: 20.62%


4.4. Contenido de humedad Natural Descripción El contenido de agua de un suelo o contenido de humedad es la relación entre el agua contenida en el mismo y el peso de su fase sólida, y se expresa en forma de porcentaje. Este puede variar entre 0 e ∞dependiendo de las condiciones de humedad del sitio donde se localice el suelo. (Juárez, Rico, 2004 p.54) La cantidad de agua se obtiene mediante la diferencia de peso entre el suelo en estado natural y el suelo secado en horno. La relación que expresa la humedad de un suelo es la siguiente. % =

 

∗ 100

Donde: Ww

: Es el peso del agua.

Ws

: Es peso del suelo seco.

Objetivos 

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Determinar la cantidad de agua que posee una muestra de suelo con respecto al peso seco de la muestra. Para adquirir los conocimientos teórico, practico en la exploración los contenidos del agua en los suelos ya que la importancia de agua que presenta un suelo y que presenta la cantidad de aire una de las características más importantes para explicar su comportamiento de este especialmente en aquellos de textura más fina Conocerlas dependencias de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos ante el porcentaje de humedad de su estructura. Observar la variación de la humedad, en las muestras obtenidas en el campo a diferentes profundidades.


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Se toma aproximadamente la mitad de la muestra que se usó en límite líquido, procurando que tenga una humedad óptima. Pasamos el suelo por el matiz # 40. Pesamos la muestra obteniendo 100 gramos de suelo que paso el tamiz # 40. Se toma una muestra y se amasa con la mano y ruédelo sobre una superficie limpia lisa vidrio hasta formar un cilindro de 3mm. De diámetro y de 15 20 cm de largo. Se toma el cilindro y se coloca en una lata (anteriormente pesada y se pesada. Se repite el mismo procedimiento 2 veces para obtener 2 resultado más.


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Colocamos nuestras en horno. Repetimos los pasos anteriores, por lo menos para dos porciones adicionales de la muestra.

Resultados obtenidos Del ensayo de humedad natural obtenemos:

Humedad natural C-1

: 0.81%

Humedad natural C-2

: 1.38%

4.5. Densidad mínima Descripción Mida el diámetro y la altura del molde normalizado para gravas. Determine su peso. Seleccione por cuarteo una muestra de grava seca al aire o al horno. Coloque usando una poruña la grava en capas sucesivas y en espiral dentro del molde. Enrase y limpie el molde. Determine el peso del molde con grava suelta.

Objetivos 

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Determinar el valor de la densidad mínima del suelo a partir de la muestra extraída de la zona en estudio. Conocer los métodos comúnmente utilizados para determinar la densidad mínima. Tener conocimiento teórico y práctico de este ensayo.


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Primeramente pesamos el molde sin la arena. Procedimos a llenar el molde con la muestra de cada estrato y luego con una regla, se debe retirar el exceso de material con el máximo cuidado. Seguidamente nivelamos la muestra a la altura de molde. Pesamos el molde más la muestra de cada estrato y con el valor conocido del volumen del molde determinamos la densidad mínima seca del suelo. Utilizar la menor densidad obtenida como valor de la densidad mínima del suelo.


Resultados obtenidos Del ensayo de densidad mínima obtenemos:

Densidad mínima

: 1.05 gr/cc

4.6. Pesos especifico de la piedra Descripción El peso específico aparente representa la compacidad de la piedra. No obstante, la existencia de minerales más densos en la roca puede crear falsas expectativas, por lo que se deberá tener en cuenta

Objetivos

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Determinar el peso específico de la piedra


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Debemos sumergir el agregado en agua durante un lapso de 24 horas. Retirar la muestra del agua y eliminar el exceso de agua existente en la superficie utilizando una tela o franela. Tamizar el material con la malla N°4, para separar el agregado fino. Pesar el material retenido en esta malla la cual será la masa de la muestra en estado superficialmente seco. Colocar el material en el dispositivo de Arquímedes para determinar el peso del material suspendido en agua. Colocar el material en un depósito para introducirlo en la estufa por un periodo de 24 horas a una temperatura de 105°C.

Resultados obtenidos Del ensayo de densidad mínima obtenemos:

Peso específico

: 2.34 gr/cc


4.7. Clasificación de Suelos Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que lo s suelos se presentan en la naturaleza, era necesario realizar diversos estudios para encontrar un sistema de clasificación de los suelos para que satisfaga los distintos campos de aplicación de la Mecánica de Suelos, dentro de estos estudios destacan los efectuados por el doctor A. Casagrande. Inicialmente se tenía el Sistema de Clasificación de Aeropuertos, llamado así porque estaba orientado para uso en aquel tipo de obras, este sistema fue ligeramente modificado para construir el "Sistema Unificado de “Clasificación de Suelos”.

Resultados obtenidos Sistema SUCS

: Grava bien graduada (GW)

Clasificación AAHSTO : A - 1 – a (fragmentos de roca, grava y arena)

4.8. Corte directo Descripción El ensayo de corte directo permite encontrar los parámetros de resistencia de un suelo (cohesión y ángulo de fricción). Consiste básicamente en someter una muestra de suelo de sección cuadrada de 6 cm de lado y 2 cm de espesor, confinada lateralmente dentro de una caja metálica, a una carga normal y a un esfuerzo tangencial. Los cuales se aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma misma de la caja (consta de dos secciones, una de las cuales es móvil y se desliza respecto a la otra, que es fija, produciendo el esfuerzo de corte. Se puede realizar sobre muestras inalteradas que brindan las características que tiene el suelo en su estado natural o también muestras alteradas previamente preparadas en laboratorio, que brindan características similares a los que tendrá el material puesto en obra.

Objetivos 

Determinar la cohesión del suelo y el ángulo de rozamiento interno, que permitan establecer la resistencia al corte de los suelos


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De una muestra inalterada de suelo, se corta un pedazo de muestra un poco mayor al tamaño del tallador Se coloca el tallador en la parte superior y se corta poco a poco por los bordes


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Se introduce la muestra de suelo en el interior del tallador recortándolo por los costados Luego que el tallador pasa en su totalidad la muestra se corta la parte superior y la inferior, quedando la muestra en el interior del tallador Se retira la muestra de suelo del tallador con sumo cuidado, evitando que se pueda romper. Se coloca la muestra en la caja de corte directo e inmoviliza con la ayuda de los seguros Al ser un equipo digitalizado, este equipo aplica la una presión normal y el esfuerzo tangencial

Resultados obtenidos Cohesión

: 0.212

Fricción

: 30.83º

4.9. Evaluación de ensayos de campo y laboratorio DESCRIPCIÓN PROFUNDIDAD TIPO DE SUELO (SUCS) DENSIDAD IN SITU

ESTRATO INFERIOR - 2.00 m arena bien graduada (SW) 1.640 gr/cc (1.886 Kn/m3)

LIMITE LIQUIDO

20.62%

LIMITE PLÁSTICO

No presenta

NDICE DE PLASTICIDAD

20.62

PROCTOR MODIFICADO DENSIDAD SECA MÁXIMA

0.36 gr/cc

DENSIDAD SECA MÍNIMA

1.05 gr/cc

HUMEDAD OPTIMA

8.21%

CONTENIDO DE HUMEDAD

1.38%

PESO ESPECIFICO CORTE DIRECTO EQUIVALENTE ARENA

2.34 gr/cc

30.83º 55.74 %

COHESIÓN

0.212

ANGULO DE FRICCIÓN

30.83º


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Capturas de pantalla de diseño de zapatas y gaviones.











Alas Peruanas Rio Seco

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