"Año de la Diversifcación Productva Productva y del Foralecimieno de la Educación"
:
MECÁNICA DE SUELOS I
:
PESO VOLUMÉTRICO Y PESO UNITARIO DE SUELOS COHESIVOS
:
SALAZAR ZEVALLOS, MIGUEL :
:
LINO MENDIOLA, EDUARDO ENRIQUE
2022!"! : $
:
BI % 00& : 0( ) 02 ) " :
& ) 02 ) "
INTRODUCCIÓN
El ensayo de peso volumétrico suelto y seco del suelo (P.V.S.S.) y peso unitario de suelos cohesivos, son valores importantes. El primero permite hacer el cálculo del peso del suelo fuera de su estado natural (connado), cosa que ayuda en el movimiento de erras. El se!undo valor ayuda a calcular los disntos valores y parámetros importantes del suelo, las relaciones de la fases del suelo como" relaci#n de vac$os, porosidad, !rado de saturaci#n etc. Es necesario aprender a reali%ar este ensayo de acuerdo a como lo indica la norma internacional ASTM D29! ya que esta es la norma que re!ula el estándar para desarrollar procedimientos adecuados. En el presente informe se determinara la caracter$sca esencial del suelo del &arrio 'a iertad* + hupaca. Esta pruea fue desarrollada en el laoratorio. Para determinar los datos requeridos, ha se!uido procedimientos. a primera parte, presentamos la teor$a que sirve como ase para el desarrollo del ensayo. a se!unda parte, es la prácca, como e-ecutamos la muestra con los conocimientos asados en la teor$a , planteamos la importancia del ensayo, los o-evos que perse!uimos, las normas aplicadas, los materiales uli%ados, los procedimientos y la discusi#n del traa-o. a tercera parte, se darán a conocer los disntos valores calculados mediante el ensayo, anali%a las caracter$scas esenciales e/istentes en los suelos. 0ando a conocer los resultados, conclusiones y recomendaciones del presente ensayo.
1.
2SPE34 3E5614
1.7 0E8191149ES" a Peso volum#rico$ Es la relaci#n entre el peso de un material y el volumen ocupado por el mismo, e/presado en :!;m <, hay dos valores para estar relaci#n, dependiendo del sistema de acomodo que se haya dado al material inmediatamente después de la pruea, la denominaci#n que se le da a cada uno de ellos es peso volumétrico suelto y peso volumétrico compactado, el uso de uno y otro depende de las condiciones de mane-o a que están su-eto los materiales. Peso volum#rico o es%ec&fco del maerial seco y suelo 'P(SS)$ Se usa para la convenci#n de peso a volumen, es decir, para conocer el consumo de a!re!ado por m < de concreto. Es el peso por unidad de volumen que suelo seco de forma suelta, es decir, sin for%ar el reacomod# de sus par=culas mediante compactaci#n.
P.V.S.S. >
Wm Vr
0onde" •
•
?m > (Peso del recip. @ mat.) + (Peso del recip.) > Peso del material ......(:!) Vr > Volumen del recipiente > m <
Peso volum#rico *om%acado 'P(*)$ Es para el conocimiento del volumen de materiales aplicados y que están su-etos a acomodamientos o asentamientos provocados por el tránsito o por la acci#n del empo. El valor del peso volumétrico, para amos casos, deerá otenerse con a!re!ados secos a la intemperie. + Suelos co,esivos y no co,esivos$ Ana caracter$sca que hace muy disnvos a diferentes pos de suelos es la cohesi#n. 0eido a ella los suelos se clasican en BcohesivosB y B no cohesivosB. Suelos no co,esivos$ son los formados por par=culas de roca sin nin!una cementaci#n, como la arena y la !rava.
Suelos co,esivos$ poseen la propiedad de la atracci#n intermolecular, Son arcillas y en menor medida los limosC los !ranos no son independientes entre s$, sino que están unidos por enlaces qu$micos, por lo que el suelo ene cohesi#n, siendo su án!ulo de ro%amiento interno más a-o (DF). Son terrenos que apenas drenan, son astante impermeales, y por ello cuando se les car!a, van sufriendo un asiento diferido en el empo, a medida que van e/pulsando el a!ua que enen emeida, proceso que puede durar aGos. Es por esto Hlmo que son peores suelos de cimentaci#n que los !ranulares, menos ales y predeciles. c Peso -niario$ Es el peso de la unidad de volumen de material a !ranel en las condiciones de compactaci#n y humedad en que se efectHa el ensayo, e/presada en :!;m <. 2unque puede reali%arse el ensayo sore a!re!ado no y a!re!ado !rueso, el valor que es empleado en la prácca como parámetro para la dosicaci#n de hormi!ones, es el peso unitario compactado del a!re!ado !rueso. Es la masa de un suelo por unidad de volumen. Esto es incluyendo el volumen del aire y el peso de la humedad natural presente en la muestra de suelo. Peso uniario suelo 'P-S)$ Se denomina PAS cuando para determinarla se coloca el material seco suavemente en el recipiente hasta el punto de derrame y a connuaci#n se nivela al ras con la re!la metálica. El concepto de PAS es importante cuando se trata de mane-o, transporte y almacenamiento de los a!re!ados deido a que estos se hacen en estado suelto. Se usara invarialemente para la conversi#n de peso a volumen, es decir para conocer el consumo de áridos por m< de hormi!#n. Peso uniario com%acado 'P-*)$ Se denomina PA cuando los !ranos han sido somedos a compactaci#n incrementando as$ el !rado de acomodamiento de las par=culas de a!re!ado y por lo tanto el valor de la masa unitaria. PES. -/0TA10. 3 4r ',:medo ) (s cm
5 967!
8/ m
d ;umedad '<=)$ El suelo se comporta como un dep#sito, al cual se le puede determinar la candad de a!ua almacenada en un cualquier momento. El contenido de humedad del suelo con ase en volumen se e/presa como"
< 3<
3< Peso del a4ua
< *onenido de
,umedad
3s 11.
3s Peso sólido
2SPE34 P6I314 11.7 1JP4632912 K Es necesario saer el Peso Volumétrico Seco y Suelto (P.V.S.S.) porque este inLuye en el cálculo de movimientos de erra al cuicar volHmenes y pesos de suelo suelto. K El peso unitario es esencial en los suelos ya que, -unto con la !ravedad de s#lidos y la humedad, permite el cálculo de las relaciones de fase de los suelos ya sea el cálculo de" a porosidad, la relaci#n de vac$os, los pesos espec$cos hHmedo, seco, saturado, sumer!ido, el !rado de saturaci#n.
11.D 4&ME31V4S 002> 4&ME31V4 NE9E62
0eterminar el peso volumétrico seco y suelto (P.V.S.S) del suelo. 0eterminar el peso unitario del suelo.
0022 4&ME31V4 ESPEO814 6eali%ar el traa-o con-untamente con la norma 2S3J 0DQ<. ecturar de manera adecuada la proeta !raduada con el menisco para tener e/actamente 7ml (7) de a!ua deslada.
ecturar de manera adecuada el a!ua deslada con el suelo hasta lle!ar a los 7ml y calcular de esa manera el peso espec$co unitario 0eterminar el volumen total de la proeta !raduada a través de cálculos matemácos para otener el volumen del recipiente. 2prender la manera correcta de reali%ar los ensayos necesarios para determinar los pesos del suelo.
11.< 946J2S 2P1202S 5 ASTM D299! ? >7$ Encar!ado del ensayo de peso volumétrico y peso unitario del suelo. Jétodo de pruea estándar para la densidad del suelo en su lu!ar por el 0riveRilindro Jétodo
11. J23E612ES 5 Pro+ea de >777 ml ? > liro$ 6ecipiente donde 5 @alana$ on sensiilidad de .7 !r. se verterá el a!ua deslada, y lue!o la muestra Para pesar la muestra de T!r. del suelo, en disntos empos con la nalidad ap. Ja/. U!. de calcular los volHmenes.
5 ;orno$ Ali%ado para secar el suelo y otener
5 EsuBa$ Ali%ado para secar el suelo y
la masa del suelo seco y as$ el contenido de humedad a una temperatura uniforme de 77 @R TW, para el secado ene que pasar 7D horas. '/. SE -T0C0. E/ EC E/SA. DEC E/SA. *./TE/0D. DE ;-MEDAD SE SA*. ESE (AC.1)
otener la masa del suelo seco de la muestra y as$ el contenido de humedad a una temperatura uniforme de 77 @R TW. '/. SE -T0C0. E/ EC E/SA. DEC E/SA. *./TE/0D. DE ;-MEDAD SE SA*. ESE (AC.1)
5 Taras o reci%ienes$ 6ecipiente en el cual se pesara la muestra de T!r del suelo en su estado natural.
5 @andeGas de %laa$ 6ecipiente para la muestra.
5 A4ua destlada '>C) $ 3ipo de a!ua uli%ada para ser me%clada con el suelo por que es la mas limpia, no hay !randes perdidas de la muestra y sera uli%ada para la correcta medici#n de volumenes.
5 Em+udo$ Ali%ado para llenar la proeta !raduada con el a!ua deslada y con el suelo a una altura de Dcm, se!Hn norma. 5
Es%Hulas o cuc,arones %eIueños$ Son herramienta para colocar el suelo en las taras.
11.T P64E01J1E934" 00J> PES. (.C-MKT10*. SE*. S-ECT. 'P(SS)$ 7. Se pesa la proeta !raduada de 7ml vac$o y se re!istr#" Peso de la proeta !raduada sola > XD.7!r (.XD7:!) D. Se calcul# el volumen total de toda la proeta !raduada la cual es un cilindro. on los datos" 0iámetro (0) > X.7 cm 2ltura (Y) > cm
Vr> Z K0 D K Y Vc> Volumen del cilindro > Volumen del recipiente (proeta !raduada) <. Empleando el cuchar#n se toma la muestra de suelo y se de-a caer dentro del recipiente desde una altura de Dcm con el
emudo, hasta que se llene, reacomodeC después se procede a enrasar el material. . Se pes# la proeta !raduada y la muestra de suelo hasta el ras del recipiente y se re!istr#" Peso del recipiente más el suelo hasta el ras de la proeta > DX7D.7!r (D.X7D7:!) T. Se procedi# con los respecvos cálculos para el peso volumétrico. 00J2 PES. -/0TA10.$ 7. El suelo se seca al sol y se cuartea (muestra representava) pesar entre" + Q !r > ?t. Para el ensayo se re!istr#" ? t (Peso de la muestra) > T!r. D. Se determin# el volumen del recipiente volumétrico (l ml + 7 litro) > Vc. Se re!istr#" Vc (Volumen del recipiente) > 7ml (cm <) <. Se uli%aron dos proetas !raduadas, una de ellas se llen# todo los 7ml (7) con a!ua deslada y en la otra se llen# con la muestra representava de T!r. . ue!o se llen# el recipiente que conten$a tan solo la muestra representava del suelo con a!ua deslada hasta lle!ar a los 7ml (7). T. 0espués se pudo apreciar que la candad de a!ua que quedaa en la proeta !raduada que conten$a el a!ua deslada de 7ml (7) al inicio era el volumen del suelo y la diferencia seria el volumen del a!ua. Se re!istr#" V[ (Volumen de a!ua) > QQml (cm <) Vs (Volumen del suelo) > D<ml (cm <)
11.X 01SAS159 0E 362&2M4" Se lle!# a oservar que para el ensayo de peso volumétrico para que el a!ua no ocupe espacios del aire, lo ideal ser$a traa-arlo con una muestra previamente tallada y paranada del suelo.
a parana se uli%a como un impermeaili%ante evitando las variaciones de las propiedad de las muestras de suelos.
111.
IA4S on la respecva toma de datos se procedi# a reali%ar los cálculos para otener" 5 Peso (olum#rico del maerial seco y suelo del suelo 'P(SS)$ Se calcul# el Volumen de la proeta !raduada (Vr) > Volumen del recipiente" 0iámetro (0)>X.7cmC 2ltura (Y)> cm
Vr > Z K0 D K Y
>
Z KX.7 D K > 7DUT cm< K (7 RDm)< > .7DUTm< (7cm)<
0234S" (r. (7) (D) 3m
Volumen del recipiente 'm) Peso del 6ecipiente Vac$o '84) Peso del recipiente @ Suelo hasta el ras '84) Peso de la muestra > (D) + (7) '84)
777>26J .XD7 D.X7D7 27>77
Por lo tanto el Peso Volumétrico Seco y Suelto del Suelo es (P.V.S.S)"
P.V.S.S. >
Wm Vr
P.V.S.S > D.7 > 7TX :! .7DUT m<
P.V.S.S. > 7TX :! m< 5 Peso -niario$ '>cm >ml) a con un ensayo anterior de contenido de humedad se determin# que era i!ual a ([>.XT\), es un dato necesario para la densidad seca del suelo. on estos datos se procedi# a reali%ar los si!uientes cálculos, uli%ando las formulas ya mencionadas en el marco te#rico. PES. -/0TA10. 3 4r ',:medo ) (s cm
5 967!
8/ m
0234S" Peso de la muestra Volumen del recipiente
3 '4r) (c 'cm)
ectura inicial de la proeta !raduada ontenido de humedad Volumen de a!ua Volumen del suelo
] > T > D.7Q !r D< cm<
K .UQ
'ml) < LJ'=) (< 'ml) (s 'cm)
T 7 7 .XT QQ D<
> D7.D :9 m<
PES. -/0TA10. ',:medo) 2>! 4rNcm 2>29 8/Nm D.7Q !r K 7 ! cm< 7!r
K (7cm) < (7RDm)<
> 2>!7 84
m
Peso uniario seco 'seco) ',:medo)
>O< ]seco > D.7Q 7@.XT
> D.Q !r
D.Q !r K 7 !
K (7cm) <
cm< 7!r
1V.
(7RDm)<
K .UQ > D.< :9 cm<
m<
> 27!7 84
m
6ESA3204S El Peso Volumétrico Suelto y Seco del Suelo (P.V.S.S) es 7TX :!;m<. Esto indica que en su estado suelto por cada metro cHico de suelo pesará 7TX :!. El Peso Anitario YHmedo del suelo es i!ual a D7Q :!;m<. Esto indica que por cada metro cHico de suelo pesará D7Q !. El Peso Anitario Seco del suelo es i!ual a DQ :!;m<. Esto indica que por cada metro cHico de suelo pesará DQ !.
V.
49AS149ES 7. El peso unitario del suelo es importante ya que, -unto a la humedad y a la !ravedad espec$ca de los s#lidos, permite calcular las relaciones de fase de suelo ya sea la porosidad, la relaci#n de vac$os, etc. D. El !rado de saturaci#n puede ser determinado impl$citamente mediante relaciones de pesoRvolumen que involucren el peso unitario hHmedo y otros valores conocidos otenidos en el ensayo. <. os ensayos se relacionan, a veces es necesaria tomar un dato hallado en el ensayo anterior con el contenido de humedad para poder hallar el peso unitario seco de la muestra, sin tener que haer secado más suelo y hacer un procedimiento más lar!o reali%ar los respecvos cálculos.
V1.
6E4JE902149ES Se recomienda traa-ar con una muestra de suelo tallada y paranada deido a que la parana evita las variaciones de las propiedades de las muestras de los suelos. Prever el secado de los suelo ya que podr$an presentarse condiciones climácas desfavorales. En la elaoraci#n de cimentaciones es indispensale tener la adecuada archivar$an de los ensayos desde el muestreo de suelos, el contenido de humedad hasta el peso volumétrico y peso unitario, porque estos se relacionan y en cualquier momento es indispensale para determinar las relaciones fundamentales de los suelos para poder clasicarlo. 0etallar de manera espec$ca el orden de los ensayos para una me-or or!ani%aci#n y reducci#n de empo de prácca, ya teniendo la informaci#n de la locali%aci#n de la muestra, su contenido de humedad, etc.
V11. 29E^4S
Fi4ura > Ca muesra del suelo seco a em%eraura am+iene
Fi4ura 2 Clenado con el a4ua destlada la %ro+ea 4raduada ,asa los >777ml '>C)
Fi4ura J774r
Peso de la muesra
Fi4ura L Ca lleno la %ro+ea 4raduada ,asa el ras maneniendo una alura de 27cm con el em+udo yse %uede a%reciar Iue la ora %ro+ea con a4ua destlada se usó %ara el cHlculo del %eso uniario
Fi4ura J Se %esó la %ro+ea 4raduada con la muesra del suelo ,asa el ras
Fi4ura Pro+ea con suelo llenada ,asa su mHQima ca%acidad
Fi4ura ! Pro+ea con suelo y a4ua destlada ,asa los >777 ml %ara su %oserior recolección de daos del volumen de a4ua y volumen de suelo de acuerdo a la cantdad de a4ua resane en la ora %ro+ea esa serH el volumen del suelo y la diBerencia el volumen del a4ua
V111. &1&14N628O2 > Peso volumétricos de la !rava y la arena _1nternet`. _2ctuali%ado 7 de enero del D7
2 Yumedad del suelo _1nternet`. _2ctuali%ado de enero de D7TC citado 7D de ferero del D7T`. 0isponile en" hp";;es.[iipedia.or!;[ii;Yumedadbdelbsuelo 6E2149ES V4AJ3612S N62V1JE3612S _1nternet`. _2ctuali%ado 7 de mar%o del DUC citado 7D de ferero del D7T`. 0isponile en" hp";;[[[.in!.unlp.edu.ar;constr;!7;6E2149ES\DV4AJE3612S\D \DN62V1JE3612S\Deoni.pdf
L Jecánica de suelos" Principales pos de suelo. _1nternet`. _2ctuali%ado 7 de ferero del D7
J Peso Anitario del 2!re!ado Nrueso y 8ino _1nternet`. _2ctuali%ado 7D de enero del D7C citado 7D de ferero del D7T`. 0isponile en" hps";;es.scrid.com;doc;TQQTXX;PesoRAnitarioR0elR2!re!adoRNruesoRyR8ino
Peso unitario de suelos _1nternet`. uito" Aniversidad entral del EcuadorC pá!inas 7QR7U. _2ctuali%ado < de aril del D7DC citado 7D de ferero del D7T`. Jecánica de Suelos 1" _7 pá!inas`. 0isponile en" hps";;es.scrid.com;doc;
! 2S3J 0D
9 2&62Y2J P4294 6406ONAE R Práccas de aoratorio de Jecánica de Suelos 1
